JPH02212734A - 構造部材の構造的完全性変化を検出する装置および方法 - Google Patents
構造部材の構造的完全性変化を検出する装置および方法Info
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- JPH02212734A JPH02212734A JP1303445A JP30344589A JPH02212734A JP H02212734 A JPH02212734 A JP H02212734A JP 1303445 A JP1303445 A JP 1303445A JP 30344589 A JP30344589 A JP 30344589A JP H02212734 A JPH02212734 A JP H02212734A
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- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M5/00—Investigating the elasticity of structures, e.g. deflection of bridges or air-craft wings
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は過渡荷重（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ １ｏａｄ）を
受ける構造部材を監視する方法および装置に関し、より
特定的には該部材の構造完全性における変化を測定し過
渡荷重を性質と形式により分類するために過渡荷重に応
じて振動する構造部材の周波数特性を監視し分析するこ
とに関する。
受ける構造部材を監視する方法および装置に関し、より
特定的には該部材の構造完全性における変化を測定し過
渡荷重を性質と形式により分類するために過渡荷重に応
じて振動する構造部材の周波数特性を監視し分析するこ
とに関する。
〔従来技術、および発明が解決しようとする課題３本明
細書で用いられるものとして、下記の用語は従来の様式
で定義されるのであり、「アコースティック（ａｃｏｕ
ｓｔｉｃ） Ｊは音響に関連する意味のもの、「サウン
ド（ｓｏｕｎｄ） 」は流体の圧力および密度または固
体における弾性歪みにおける振動擾乱を意味し、「バイ
ブレーション（ｖｉｂｒａｔｉｏｎ） 」はパラメータ
（例えば変位、速度、加速度）の振動であって１つの機
械的システムの運動を規定するものを意味し、［ソニッ
ク（ｓｏｎｉｃ） 」は人間の耳の可聴領域の周波数を
もつ音響を意味し、「ウルトラソニック（ｕｌｔｒａｓ
ｏｎｉｃ） 」は人間の耳の可聴領域より高い周波数を
もつ音響を意味し、「インフラソニック（ｉｎｆｒａｓ
ｏｎｉｃ） Ｊは人間の耳の可聴領域より低い周波数を
もつ音響を意味し、「ウニイブフオーム（ｗａｖｅｆｏ
ｒｍ） Ｊは時間の関数としての信号の振幅瞬時値を意
味する。
細書で用いられるものとして、下記の用語は従来の様式
で定義されるのであり、「アコースティック（ａｃｏｕ
ｓｔｉｃ） Ｊは音響に関連する意味のもの、「サウン
ド（ｓｏｕｎｄ） 」は流体の圧力および密度または固
体における弾性歪みにおける振動擾乱を意味し、「バイ
ブレーション（ｖｉｂｒａｔｉｏｎ） 」はパラメータ
（例えば変位、速度、加速度）の振動であって１つの機
械的システムの運動を規定するものを意味し、［ソニッ
ク（ｓｏｎｉｃ） 」は人間の耳の可聴領域の周波数を
もつ音響を意味し、「ウルトラソニック（ｕｌｔｒａｓ
ｏｎｉｃ） 」は人間の耳の可聴領域より高い周波数を
もつ音響を意味し、「インフラソニック（ｉｎｆｒａｓ
ｏｎｉｃ） Ｊは人間の耳の可聴領域より低い周波数を
もつ音響を意味し、「ウニイブフオーム（ｗａｖｅｆｏ
ｒｍ） Ｊは時間の関数としての信号の振幅瞬時値を意
味する。
本明細書で用いられるものとして、［構造部材（ｓｔｒ
ｕｃｔｕｒａｌ ｍｅｍｂｅｒ） Ｊは弾性を有する材
料の塊として定義され、該材料の塊は、該構造部材の該
ける振動運動に対応して、定在波を含むサウンドを伝達
することができるものである。構造部材はさらに、隣接
する構造要素から充分に音響的に隔離された１つの塊と
して定義され、それにより構造部材の運動に対応する音
響は他の構造要素の運動に対応する音響と区別されるこ
とができるものである。代表的には、１つの構造部材は
運動の６個の次元を有し、すなわち３個の直交直進性次
元、例えば水平方向、垂直方向、および横方向、および
３個の回転式次元であって、直進性次元の各個について
１つの回転の次元を有するもの、を有する。
ｕｃｔｕｒａｌ ｍｅｍｂｅｒ） Ｊは弾性を有する材
料の塊として定義され、該材料の塊は、該構造部材の該
ける振動運動に対応して、定在波を含むサウンドを伝達
することができるものである。構造部材はさらに、隣接
する構造要素から充分に音響的に隔離された１つの塊と
して定義され、それにより構造部材の運動に対応する音
響は他の構造要素の運動に対応する音響と区別されるこ
とができるものである。代表的には、１つの構造部材は
運動の６個の次元を有し、すなわち３個の直交直進性次
元、例えば水平方向、垂直方向、および横方向、および
３個の回転式次元であって、直進性次元の各個について
１つの回転の次元を有するもの、を有する。
本明細書で用いられるものとして、「過渡荷重」は、構
造部材に対する成る継続時間についての力（質量）の印
加により生起される応力イベントであって該構造部材を
刺戟して振動を発生させ該過渡荷重の衝撃に対応する音
響を伝達させるもの、と定義される。過渡荷重は構造部
材上の１つ以上の特定の位置、または構造部材全体に印
加されることができる。
造部材に対する成る継続時間についての力（質量）の印
加により生起される応力イベントであって該構造部材を
刺戟して振動を発生させ該過渡荷重の衝撃に対応する音
響を伝達させるもの、と定義される。過渡荷重は構造部
材上の１つ以上の特定の位置、または構造部材全体に印
加されることができる。
構造部材は建設において用いられ、構造部材の寸法、弾
性、および降伏強度に関係する成る耐負荷能力を有し、
該降伏強度は構造部材が永久的変形または機械的性質の
非不可逆的変化なしにどれほどの変位または偏向に抵抗
できるかを決定するものである。
性、および降伏強度に関係する成る耐負荷能力を有し、
該降伏強度は構造部材が永久的変形または機械的性質の
非不可逆的変化なしにどれほどの変位または偏向に抵抗
できるかを決定するものである。
同一または相異なる大きさまたは継続時間の反復過渡荷
重にさらされる構造は、材料の疲労に起因する欠陥を生
じやすく、該欠陥は耐負荷能力、すなわち構造部材の構
造完全性、に悪影響を及ぼす。このような欠陥は、局所
的構造欠陥、例えばひび割れおよび疲労破砕である可能
性がある。同様に、長期間にわたり天候にさらされた構
造は、腐食、酸化、または塊または微細構造の一般的変
化であって例えば材料の欠陥、材料処理または製造技術
の欠陥、使用における過度の応力イベント、等の結果と
して生ずるもの、に起因する欠陥の支配を受ける。たと
え構造部材が該構造部材の当初の耐負荷能力以内にある
過渡荷重を受けたときであっても、有意の欠陥は終局的
には構造部材の完全な構造疲労をもたらすことが可能で
ある。したがって、構造部材は、構造が意図された目的
にとって安全なものでなくなる前に構造完全性に影響を
及ぼす可能性のあるいかなる欠陥をも発見する努力とし
て、周期的に検査され、それにより構造部材が修理され
、取替えられ、または使用停止にされることができる。
重にさらされる構造は、材料の疲労に起因する欠陥を生
じやすく、該欠陥は耐負荷能力、すなわち構造部材の構
造完全性、に悪影響を及ぼす。このような欠陥は、局所
的構造欠陥、例えばひび割れおよび疲労破砕である可能
性がある。同様に、長期間にわたり天候にさらされた構
造は、腐食、酸化、または塊または微細構造の一般的変
化であって例えば材料の欠陥、材料処理または製造技術
の欠陥、使用における過度の応力イベント、等の結果と
して生ずるもの、に起因する欠陥の支配を受ける。たと
え構造部材が該構造部材の当初の耐負荷能力以内にある
過渡荷重を受けたときであっても、有意の欠陥は終局的
には構造部材の完全な構造疲労をもたらすことが可能で
ある。したがって、構造部材は、構造が意図された目的
にとって安全なものでなくなる前に構造完全性に影響を
及ぼす可能性のあるいかなる欠陥をも発見する努力とし
て、周期的に検査され、それにより構造部材が修理され
、取替えられ、または使用停止にされることができる。
高速道路および鉄道橋が構造部材により構成される構造
物の例であり、該構造物は過渡荷重に支配され、構造部
材の故障が破滅的結果をもたらすような要素にさらされ
ているものである。米国全体において使用年数と条件が
広範囲に異なる約６００、０００個の橋梁が存在する。
物の例であり、該構造物は過渡荷重に支配され、構造部
材の故障が破滅的結果をもたらすような要素にさらされ
ているものである。米国全体において使用年数と条件が
広範囲に異なる約６００、０００個の橋梁が存在する。
これらの橋梁の多くは多重スパンにより構成され、該多
重スパンの各スパンが１つ以上の支持ビームにより支持
されている。
重スパンの各スパンが１つ以上の支持ビームにより支持
されている。
多くの場所における橋梁検査員の数は少数過ぎて、充分
な頻度をもって安全性と使用度合いく予測寿命に影響を
及ぼす使用度合い）についてこれらの構造物とその成分
構造部材のすべてを適切に検査することができない。さ
らに、多くの例において、観察による検査と従来形の診
断測定のみでは構造物の安全性を評価するには、特に疲
労ひび割れ、破砕、腐食、酸化、または１（間の眼に見
えないその他の欠陥を信頼性をも−６で検Ｌ＋ｉするに
は、不適切である。
な頻度をもって安全性と使用度合いく予測寿命に影響を
及ぼす使用度合い）についてこれらの構造物とその成分
構造部材のすべてを適切に検査することができない。さ
らに、多くの例において、観察による検査と従来形の診
断測定のみでは構造物の安全性を評価するには、特に疲
労ひび割れ、破砕、腐食、酸化、または１（間の眼に見
えないその他の欠陥を信頼性をも−６で検Ｌ＋ｉするに
は、不適切である。
従来、構造物の結合体における欠陥および好ましくない
変化の検査のたｙ〕の、および安全検査目的のための構
造部材監視の方法は、観察ｊ、こより検査するこみ、破
壊試験ずなわぢ設計について故障に至るまでの負荷負担
能力の試験および該試験の結宋を夕（挿により実際に使
用されている構造物に適用することを行うこと、および
非破壊試験すなわち構造物の機能的実用状態を破壊する
ことなく、構造部材の構造完全性の試験を行うこと、に
大きく依存してきた。非破壊検査技’ｐ’Ｆｒのなかに
は、超音波シミュレータを使用し、約１００ｋＨｚかろ
約５００ｋｌｌｚまでの周波数において構造物内に超音
波悟りを発生させ、該超音波信号は欠陥を検出するのに
用いられる５−とができる方法であゲＣ例えば米１１・
］特許第４５９．８５９２号、第４５３５６２９号、第
４３９７１８６質、および第４１８８８３０号を参照す
ることができるもの、構造物内の物理的欠陥（ご起因す
る磁界の変則を検Ｌｉ、ｉするために磁気的な渦流（ｍ
ａｇｎｅｔｉｃ ｅｄｄｌ、□ｃ：ｕｒｒｃ酎ｆｌｏｗ
）耐 ４１Ｆイるプｊ）人、マイクＶ］ホンｊコより検
Ｈ−ｉ−１サ′ｉすることのできる機織的振軒共振を発
ｉ−させるたｙ〕に構造１１つ表面の一つ１ツ）点にお
いて機械的０響振動を送出させろ方法、および、Ｘ線［
（ｉ）ｌ折に３Ｊ゛る応力測定を行う方法であ−０で例
えば米ＩＡす特許第４５６１０６２号を参照することが
できるもの、が包含される。
変化の検査のたｙ〕の、および安全検査目的のための構
造部材監視の方法は、観察ｊ、こより検査するこみ、破
壊試験ずなわぢ設計について故障に至るまでの負荷負担
能力の試験および該試験の結宋を夕（挿により実際に使
用されている構造物に適用することを行うこと、および
非破壊試験すなわち構造物の機能的実用状態を破壊する
ことなく、構造部材の構造完全性の試験を行うこと、に
大きく依存してきた。非破壊検査技’ｐ’Ｆｒのなかに
は、超音波シミュレータを使用し、約１００ｋＨｚかろ
約５００ｋｌｌｚまでの周波数において構造物内に超音
波悟りを発生させ、該超音波信号は欠陥を検出するのに
用いられる５−とができる方法であゲＣ例えば米１１・
］特許第４５９．８５９２号、第４５３５６２９号、第
４３９７１８６質、および第４１８８８３０号を参照す
ることができるもの、構造物内の物理的欠陥（ご起因す
る磁界の変則を検Ｌｉ、ｉするために磁気的な渦流（ｍ
ａｇｎｅｔｉｃ ｅｄｄｌ、□ｃ：ｕｒｒｃ酎ｆｌｏｗ
）耐 ４１Ｆイるプｊ）人、マイクＶ］ホンｊコより検
Ｈ−ｉ−１サ′ｉすることのできる機織的振軒共振を発
ｉ−させるたｙ〕に構造１１つ表面の一つ１ツ）点にお
いて機械的０響振動を送出させろ方法、および、Ｘ線［
（ｉ）ｌ折に３Ｊ゛る応力測定を行う方法であ−０で例
えば米ＩＡす特許第４５６１０６２号を参照することが
できるもの、が包含される。
米国特許第４６０９９９４号は、検出器・アナラ・イザ
ユニソトを用し１応力の）影響下におか：ｉ″ｌた構造
物の音響的発射を監視することに藷り２、ており、この
米国特許におし）では、検出器は各構造部）２（に取付
ケラれた音響トランスジー、−サてあ−、て音響発射を
あられず出力信号を発生させるものであり、例えば０．
１九１１１Ｚないし２！、１ｌＩｚの周波数におニアす
る圧電トランスジューづまたは１ｋｌｌｚないし２０
ｋ ｔｌ ｚＯ周波数における加速度３１であり、その
場合において、アナライザはトランスジューサ出力信号
に結合された少くとも１つの信号コンディショナー回路
であって少くとも１一つの誘導信号を発生させ、該誘導
信号は音響検出器の出力信号の予め選択された特徴に相
関可能な特徴を有するものであり、この米国特許におい
ては該信号コンディショナー回路に結合された測定回路
が設けられ、回測定回路は各誘導信号について４つのデ
ジタル出力信号を発生させ、該デジタル出力信号は該検
出器の出力信号の予め選択された特徴に相関可能な発射
パラメータの１つのセラＩ・をあられし、またこの米国
特許においては各測定回路に結合されたス・イクτｊプ
ロセンサが設けられ、該マイクロプロセッサは基礎値の
１つのセットを包含し、該基礎値のセットは対応する検
出用発射パラメータと周期的に比較され基礎値より人で
あるという異常事態の存在が決定される。該マ・イクロ
プロセッツは中央制御ユニ７）に接続され９、該中央制
御ユニ。ノドは複数の構造物に連携された複数の検出器
・アナライザコ。
ユニソトを用し１応力の）影響下におか：ｉ″ｌた構造
物の音響的発射を監視することに藷り２、ており、この
米国特許におし）では、検出器は各構造部）２（に取付
ケラれた音響トランスジー、−サてあ−、て音響発射を
あられず出力信号を発生させるものであり、例えば０．
１九１１１Ｚないし２！、１ｌＩｚの周波数におニアす
る圧電トランスジューづまたは１ｋｌｌｚないし２０
ｋ ｔｌ ｚＯ周波数における加速度３１であり、その
場合において、アナライザはトランスジューサ出力信号
に結合された少くとも１つの信号コンディショナー回路
であって少くとも１一つの誘導信号を発生させ、該誘導
信号は音響検出器の出力信号の予め選択された特徴に相
関可能な特徴を有するものであり、この米国特許におい
ては該信号コンディショナー回路に結合された測定回路
が設けられ、回測定回路は各誘導信号について４つのデ
ジタル出力信号を発生させ、該デジタル出力信号は該検
出器の出力信号の予め選択された特徴に相関可能な発射
パラメータの１つのセラＩ・をあられし、またこの米国
特許においては各測定回路に結合されたス・イクτｊプ
ロセンサが設けられ、該マイクロプロセッサは基礎値の
１つのセットを包含し、該基礎値のセットは対応する検
出用発射パラメータと周期的に比較され基礎値より人で
あるという異常事態の存在が決定される。該マ・イクロ
プロセッツは中央制御ユニ７）に接続され９、該中央制
御ユニ。ノドは複数の構造物に連携された複数の検出器
・アナライザコ。
ニットからの警報信号およびその他のデータを受信し、
該マイクロプロセッサは適切な応答を調整するセンター
である。該中央制御ユニットは遠隔検出器・アナライザ
ユニットをプロゲラｌ、 Ｌおよび再プログラムするこ
とができる。
該マイクロプロセッサは適切な応答を調整するセンター
である。該中央制御ユニットは遠隔検出器・アナライザ
ユニットをプロゲラｌ、 Ｌおよび再プログラムするこ
とができる。
米国特許第４１６４１４９号は角度運動センサてあって
構造物に取付けられた導電性素子および永久磁石を包含
し該構造物の角度偏向がコイルと磁石の相対的運動を生
じさせ電流を発生させるようになっているものを使用す
ることにＲ及している。複数の角度運動センサは複合構
造物の選択された位置に配置され複合構造物の当初の波
形シグネチュアを得るようにされることができ、また、
振動原因となる人力信号と測定された角度偏向信号の比
は代表的には高速フーリエ変換技術を用いることにより
振幅、位相、および周波数特性を比較することにより得
ることができ、それにより、当初の複合波形シグネチュ
アに対するひき続く変化であって、１つ以−１−の個別
の部品の構造特徴における対応する変化を表示するもの
、が決定されることができる。
構造物に取付けられた導電性素子および永久磁石を包含
し該構造物の角度偏向がコイルと磁石の相対的運動を生
じさせ電流を発生させるようになっているものを使用す
ることにＲ及している。複数の角度運動センサは複合構
造物の選択された位置に配置され複合構造物の当初の波
形シグネチュアを得るようにされることができ、また、
振動原因となる人力信号と測定された角度偏向信号の比
は代表的には高速フーリエ変換技術を用いることにより
振幅、位相、および周波数特性を比較することにより得
ることができ、それにより、当初の複合波形シグネチュ
アに対するひき続く変化であって、１つ以−１−の個別
の部品の構造特徴における対応する変化を表示するもの
、が決定されることができる。
米国特許第４５４９４３７号は、少くとも１つの音響セ
ンサをもつ複合多重セグメント構造の各セグメントを設
け、検出された音響波の強度および周波数分布を記録し
、そして、標準または時間経過に対して、または複合構
造の１つのセグメントから他のセグメントへのものとし
て、検出された音響波を比較することに言及している。
ンサをもつ複合多重セグメント構造の各セグメントを設
け、検出された音響波の強度および周波数分布を記録し
、そして、標準または時間経過に対して、または複合構
造の１つのセグメントから他のセグメントへのものとし
て、検出された音響波を比較することに言及している。
音響センサは圧電センサとして記述され、１００ｋＨｚ
以下の周波数は信号から除外されるように濾波される。
以下の周波数は信号から除外されるように濾波される。
しかし、これらの技術は、構造物の多くにおける使用に
ついては制限されてきたものであり、その理由は実施に
際して本来的に複雑かつ高費用のものであること、構造
物を打診し該打診の結果を解釈する労働集中的な作業を
要すること、また、該技術の使用が代表的には成る材料
組成の構造物に限定され、コンクリートのような相異な
る材料組成の支持部材に広範囲に適用することができな
いことによるのである。
ついては制限されてきたものであり、その理由は実施に
際して本来的に複雑かつ高費用のものであること、構造
物を打診し該打診の結果を解釈する労働集中的な作業を
要すること、また、該技術の使用が代表的には成る材料
組成の構造物に限定され、コンクリートのような相異な
る材料組成の支持部材に広範囲に適用することができな
いことによるのである。
構造物への過渡荷重印加の性質および形式を決定する方
法によるのでは、構造物の構造的健康度を予測すること
もまた制限される。例えば、橋梁の場合においては、後
者の方法は、交通の形式および量の頻繁でない調査を行
う人員を使用すること、車両を計数するため道路を横切
る空気デユープを使用すること、車両の速度を測定する
ためにレーダーを使用すること、道路または橋梁の使用
および負荷印加を推定するため車両重量プロフィルを開
発するために選択された車両の重量測定を行うこと、を
包含する。これらの技術は、しばしば有用であるが、計
算機モデルの解析または構造物が受けつつある負荷にも
とづく結果を評価せねばならぬという必要性に煩わされ
、また誤差に支配されるのであり、その理由はこれらの
技術が選択された車両重量データを少ない数しか使用せ
ず特定の構造物の実際の使用に対応する可能性も対応し
ない可能性も有するからである。さらに、情報を得るの
に使用される設備は、データ獲得の間に、破壊または損
傷に支配され、使用可能なデータを得るには実質的な操
作者による監視を必要と（２３〉 する。それに加えて、現存の方法論もまた、車両に有意
の影響を及ぼすことが知られている要因が橋梁に影響を
及ぼすことを考慮に入れていないのであり、この場合に
橋梁は、制限なしに、車両の懸架形式、および橋梁表面
の不連続性、例えば深穴、隆起、破片、等を包含する。
法によるのでは、構造物の構造的健康度を予測すること
もまた制限される。例えば、橋梁の場合においては、後
者の方法は、交通の形式および量の頻繁でない調査を行
う人員を使用すること、車両を計数するため道路を横切
る空気デユープを使用すること、車両の速度を測定する
ためにレーダーを使用すること、道路または橋梁の使用
および負荷印加を推定するため車両重量プロフィルを開
発するために選択された車両の重量測定を行うこと、を
包含する。これらの技術は、しばしば有用であるが、計
算機モデルの解析または構造物が受けつつある負荷にも
とづく結果を評価せねばならぬという必要性に煩わされ
、また誤差に支配されるのであり、その理由はこれらの
技術が選択された車両重量データを少ない数しか使用せ
ず特定の構造物の実際の使用に対応する可能性も対応し
ない可能性も有するからである。さらに、情報を得るの
に使用される設備は、データ獲得の間に、破壊または損
傷に支配され、使用可能なデータを得るには実質的な操
作者による監視を必要と（２３〉 する。それに加えて、現存の方法論もまた、車両に有意
の影響を及ぼすことが知られている要因が橋梁に影響を
及ぼすことを考慮に入れていないのであり、この場合に
橋梁は、制限なしに、車両の懸架形式、および橋梁表面
の不連続性、例えば深穴、隆起、破片、等を包含する。
車両交通により印加される過渡荷重に応答して橋梁また
は橋梁部品のダイナミック特性を測定しモデルするため
に相当の努力が払われてきたが、このことは安全な負荷
印加能力を決定することを援助するため、およびより安
全な橋梁を設計するためである。
は橋梁部品のダイナミック特性を測定しモデルするため
に相当の努力が払われてきたが、このことは安全な負荷
印加能力を決定することを援助するため、およびより安
全な橋梁を設計するためである。
種々の形式の種々の条件下の橋梁スパンの支持ビームに
より伝達され、発生させられる音響を測定する技術は知
られている。橋梁支持ビームの応力、偏向または変位、
ふよび加速を検出するために、歪み計、偏向針、船速計
、および地震計が種々の組合せで用いられてきた。橋梁
により発生させられる音響を、印加される機械的または
音響的な力または過渡荷重に応答して自己発生するもの
に応答して、検出するために、マイクロホンおよびその
他の音響放射センサを使用する方法も知られている。
より伝達され、発生させられる音響を測定する技術は知
られている。橋梁支持ビームの応力、偏向または変位、
ふよび加速を検出するために、歪み計、偏向針、船速計
、および地震計が種々の組合せで用いられてきた。橋梁
により発生させられる音響を、印加される機械的または
音響的な力または過渡荷重に応答して自己発生するもの
に応答して、検出するために、マイクロホンおよびその
他の音響放射センサを使用する方法も知られている。
Ｉａ梁ススパン支持部材、通過する車両に対し、振動に
より応答する。結果として生ずる音響は種々の次元に沿
うて伝達される。車輌が支持部材上に存在する間、支持
部材は、構造部材と車両の組合せ質量の力印加関数に従
って、基本周波数および高調波周波数で振動する。車両
が橋梁から離れた後、支持部材は、支持部材の固有の基
本周波数および高調波周波数で振動を継続する。したが
って、与えられた方向および次元に沿うこれらの振動は
、過渡荷重の変化に応答して与えられた方向における構
造部材の特徴をあられす構造アコースティックシグネチ
ュアを形成する。
より応答する。結果として生ずる音響は種々の次元に沿
うて伝達される。車輌が支持部材上に存在する間、支持
部材は、構造部材と車両の組合せ質量の力印加関数に従
って、基本周波数および高調波周波数で振動する。車両
が橋梁から離れた後、支持部材は、支持部材の固有の基
本周波数および高調波周波数で振動を継続する。したが
って、与えられた方向および次元に沿うこれらの振動は
、過渡荷重の変化に応答して与えられた方向における構
造部材の特徴をあられす構造アコースティックシグネチ
ュアを形成する。
本明細書に使用されるように、「構造的アコースティッ
クシグネチュア」という用言吾は、自由モードで振動す
るスペクトルプロットの選択された周波数の振幅のピー
クの、時間経過に対する変化を意味するのであり、該振
動は与えられた次元における振動を刺戟した過渡荷重に
ひきつづいて発生ずる振動である。スペクトルプロット
は、与えられた次元において検出された音響信号から数
学的に誘導されるのであり、該誘導は、伝達された検出
された音響信号のザンプルまたは監視されつつある構造
部Ｈのその他の振動の情報に対して高速フーリエ変換を
実行することにより行われる。
クシグネチュア」という用言吾は、自由モードで振動す
るスペクトルプロットの選択された周波数の振幅のピー
クの、時間経過に対する変化を意味するのであり、該振
動は与えられた次元における振動を刺戟した過渡荷重に
ひきつづいて発生ずる振動である。スペクトルプロット
は、与えられた次元において検出された音響信号から数
学的に誘導されるのであり、該誘導は、伝達された検出
された音響信号のザンプルまたは監視されつつある構造
部Ｈのその他の振動の情報に対して高速フーリエ変換を
実行することにより行われる。
振動の情報は、代表的には、可聴音響（ｓｏｎｉｃ）ま
たは可聴下周波音響（ｉｎｆｒａｓｏｎｉｃ）の周波数
を検出するために構造部材上に置かれた加速度計により
検出される。相異なる次元は、相異なる長さを有し、し
たがって相異なる固有周波数および構造的アコースティ
ックシグネチュアを有する。したがって、構造部材は２
以上の次元における２以上の構造的アコースディンクン
グネチュアを包含する複合シグネチュアを有する可能性
がある。
たは可聴下周波音響（ｉｎｆｒａｓｏｎｉｃ）の周波数
を検出するために構造部材上に置かれた加速度計により
検出される。相異なる次元は、相異なる長さを有し、し
たがって相異なる固有周波数および構造的アコースティ
ックシグネチュアを有する。したがって、構造部材は２
以上の次元における２以上の構造的アコースディンクン
グネチュアを包含する複合シグネチュアを有する可能性
がある。
橋梁振動の研究からまた、下記の事項が知られており、
すなわち、 （ｉ）スパンを通過する車両の速度は振動パターンに影
響を及ぼし、通常は、運動の振動グイナミックのピーク
振幅は車両速度の増大につれで増大する、 （２）強制振動の振幅もまた車両による衝撃の関数であ
る （３）橋梁への接近路の凹凸が橋梁の表面の凹凸よりも
橋梁振動に影響を及ぼずようにみえる。
すなわち、 （ｉ）スパンを通過する車両の速度は振動パターンに影
響を及ぼし、通常は、運動の振動グイナミックのピーク
振幅は車両速度の増大につれで増大する、 （２）強制振動の振幅もまた車両による衝撃の関数であ
る （３）橋梁への接近路の凹凸が橋梁の表面の凹凸よりも
橋梁振動に影響を及ぼずようにみえる。
また下記の事項も知られており、すなわち、車両の懸架
方式、車両の車軸の数および車軸間距離、および、車両
による振動の周波数および車両の頻度が橋梁の運動の性
質に影響を及ぼずこと、および、車軸または車両の固有
共振周波数力く橋梁の固有共振周波数と同じであると、
共振が発生し、その結果として橋梁の振動の振幅の増大
がもたらされる。
方式、車両の車軸の数および車軸間距離、および、車両
による振動の周波数および車両の頻度が橋梁の運動の性
質に影響を及ぼずこと、および、車軸または車両の固有
共振周波数力く橋梁の固有共振周波数と同じであると、
共振が発生し、その結果として橋梁の振動の振幅の増大
がもたらされる。
それに限定はされないが橋梁を包含する構造部材の安全
性を測定するた必の改良された監１見技術、および高度
化された検査技術に対する開発努力、研究、および要求
が長年にわたりなされたにもかかわらず、過渡荷重の支
配を受ける構造部材を監視する方法および装置であって
、構造物の相対的構造完全性の変化または構造物の過渡
荷重の性質に関して直接測定された情報を提供し本発明
の長所および利点を有するもの、が商業的には使用され
ていないのである。
性を測定するた必の改良された監１見技術、および高度
化された検査技術に対する開発努力、研究、および要求
が長年にわたりなされたにもかかわらず、過渡荷重の支
配を受ける構造部材を監視する方法および装置であって
、構造物の相対的構造完全性の変化または構造物の過渡
荷重の性質に関して直接測定された情報を提供し本発明
の長所および利点を有するもの、が商業的には使用され
ていないのである。
したがって本発明の１つの目的は、構造部材の構造完全
性の変化の直接測定用の技術を提供することにある。本
発明の他の目的は、構造部材の構造完全性の変化を識別
するために過渡荷重に応答して１つの構造部材のｍ造的
アコースティンクングネチュアの変化を測定することに
ある。本発明の他の目的は、構造応答の２以上の独立の
測定値を得、該独立の測定値の相関処理を行い、それに
よりあらゆる変化の高度化された測定結果を得ることに
ある。本発明の他の目的は、使用状態にあり監視されつ
つある構造部材に正常に印加される過渡荷重を用いて前
記の変化を測定することにある。
性の変化の直接測定用の技術を提供することにある。本
発明の他の目的は、構造部材の構造完全性の変化を識別
するために過渡荷重に応答して１つの構造部材のｍ造的
アコースティンクングネチュアの変化を測定することに
ある。本発明の他の目的は、構造応答の２以上の独立の
測定値を得、該独立の測定値の相関処理を行い、それに
よりあらゆる変化の高度化された測定結果を得ることに
ある。本発明の他の目的は、使用状態にあり監視されつ
つある構造部材に正常に印加される過渡荷重を用いて前
記の変化を測定することにある。
本発明の他の目的は、過渡荷重に応答する構造部材の構
造的アコースティックシグネチュアの変化にもとづいて
、構造部材のこわさ（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）の変化を測
定するこよにある。
造的アコースティックシグネチュアの変化にもとづいて
、構造部材のこわさ（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）の変化を測
定するこよにある。
本発明の他の目的は、１つ以上の次元における過渡荷重
に応答して構造部材により伝達される音響を検出するセ
ンサを用いることにより、特に可聴音響および可聴下周
波音響を検出するだめの加速度計センサンスデムを用い
るこみにより、橋梁スパンの構造部材を監視する技術を
提供することにある。
に応答して構造部材により伝達される音響を検出するセ
ンサを用いることにより、特に可聴音響および可聴下周
波音響を検出するだめの加速度計センサンスデムを用い
るこみにより、橋梁スパンの構造部材を監視する技術を
提供することにある。
本発明の他の目的は、構造部材に作用する過渡荷重の数
を計数するために、検出された音響を分析する技術を提
供することにある。
を計数するために、検出された音響を分析する技術を提
供することにある。
本発明の他の目的は、過渡荷重の継続時間、したがって
速度を測定するために、検出された音響を分析する技術
を提供することにある。
速度を測定するために、検出された音響を分析する技術
を提供することにある。
本発明の他の目的は、過渡荷重の質量を測定するために
、検出された音響を分析する技術を提供することにある
。
、検出された音響を分析する技術を提供することにある
。
発明Ｗ１の他の目的は、疲労計算用の履歴を提供するた
めに、構造部伺上の応力領域イベントの数を測定し記録
することにある。
めに、構造部伺上の応力領域イベントの数を測定し記録
することにある。
本発明の他の目的は、支持部材が与えられた過渡荷重に
より刺戟されたときの該支持部材の運動に対応する振動
波形の計数を蓄積することにより構造部材に印加される
過渡荷重を識別し分類することにあり、その場合に該過
渡荷重としては、該過渡荷重の開始、最大の偏向、該過
渡荷重の除去、および該過渡荷重の除去後の各状態が包
含されるのであり、それにより未知の過渡荷重の振動波
形が、未知の波形の１つ以上の成分を、既知の過渡荷重
の波形のライブラリ、または複数のしきい値信号であっ
て可能な過渡荷重の種々のカテゴリーを確立し該過渡荷
重に対応するカテゴリーを識別するもの、と比較する゛
ことにより、識別されることができるのである。
より刺戟されたときの該支持部材の運動に対応する振動
波形の計数を蓄積することにより構造部材に印加される
過渡荷重を識別し分類することにあり、その場合に該過
渡荷重としては、該過渡荷重の開始、最大の偏向、該過
渡荷重の除去、および該過渡荷重の除去後の各状態が包
含されるのであり、それにより未知の過渡荷重の振動波
形が、未知の波形の１つ以上の成分を、既知の過渡荷重
の波形のライブラリ、または複数のしきい値信号であっ
て可能な過渡荷重の種々のカテゴリーを確立し該過渡荷
重に対応するカテゴリーを識別するもの、と比較する゛
ことにより、識別されることができるのである。
本発明の他の目的は、高速道路用橋梁に関連して、可聴
音響および可聴下周波音響を検出するための加速度計セ
ンサまたは地震加速度計センサを用いて橋梁スパンを支
持する構造部材を横切って走行する車両を識別し、計数
し、重量測定し、および速度測定する技術を提供するこ
とにある。
音響および可聴下周波音響を検出するための加速度計セ
ンサまたは地震加速度計センサを用いて橋梁スパンを支
持する構造部材を横切って走行する車両を識別し、計数
し、重量測定し、および速度測定する技術を提供するこ
とにある。
本発明のさらに他の目的は、複数の遠隔構造部材を、構
造完全性の変化および過渡荷重の性質と形式について、
中央監視ステーションにおける操作者による連続的監視
を必要とせずに、監視するための自動中央ステーション
監視システムを提供することにある。
造完全性の変化および過渡荷重の性質と形式について、
中央監視ステーションにおける操作者による連続的監視
を必要とせずに、監視するための自動中央ステーション
監視システムを提供することにある。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は、構
造部材の完全状態からの変化を確認し、および／または
測定するため並びに、別々に構造部材への過渡荷重の性
質と周波数に関する情報を得るため、時間をかけて、過
渡荷重を受ける構造部材を監視するための方法並びに装
置を提供するものである。
造部材の完全状態からの変化を確認し、および／または
測定するため並びに、別々に構造部材への過渡荷重の性
質と周波数に関する情報を得るため、時間をかけて、過
渡荷重を受ける構造部材を監視するための方法並びに装
置を提供するものである。
本発明は、構造部材の天候または環境の変化に関係しな
い変化であって、時を異にして起る過渡荷重に応じて、
構造部材から伝達されるサウンドの変化を検出すること
により、構造部材の完全状態からの変化の測定を行なう
ことを提供するものである。
い変化であって、時を異にして起る過渡荷重に応じて、
構造部材から伝達されるサウンドの変化を検出すること
により、構造部材の完全状態からの変化の測定を行なう
ことを提供するものである。
局部的な欠陥例えば、限定はしないが、疲労による破損
、亀裂または結晶化による構造上の完全状態からの変化
は、サウンドの伝達特性を変化し、そのため構造部材の
構造的アコースティックシグネチュアが変化する。これ
らの変化は、構造的アコースティックシグネチュアに現
れる附加的な周波数または振幅への変化または、それら
が存在することにより、明白になっている。
、亀裂または結晶化による構造上の完全状態からの変化
は、サウンドの伝達特性を変化し、そのため構造部材の
構造的アコースティックシグネチュアが変化する。これ
らの変化は、構造的アコースティックシグネチュアに現
れる附加的な周波数または振幅への変化または、それら
が存在することにより、明白になっている。
これらの変化は、構造部材の構造的アコースティックシ
グネチュアを欠陥の起る前・後で比較することにより、
容易に確認できまた検出できるのである。
グネチュアを欠陥の起る前・後で比較することにより、
容易に確認できまた検出できるのである。
限定するものではないが、使用の間、繰返し過渡荷重に
よる構造部材の弾性もくしは剛性の変化、または環境に
連続して晒すことによる腐蝕のような全体の構造に影響
する欠陥の結果生ずる構造上の完全状態からの変化は、
またサウンドの伝達特性を変え、またそのため構造部材
の定められた構造的アコースティックシグネチュアを変
える。これらの変化は、所定の時間を延ばすことによっ
て、構造上のアコースティックシグネチュアが変わるこ
とにより、明示されている。
よる構造部材の弾性もくしは剛性の変化、または環境に
連続して晒すことによる腐蝕のような全体の構造に影響
する欠陥の結果生ずる構造上の完全状態からの変化は、
またサウンドの伝達特性を変え、またそのため構造部材
の定められた構造的アコースティックシグネチュアを変
える。これらの変化は、所定の時間を延ばすことによっ
て、構造上のアコースティックシグネチュアが変わるこ
とにより、明示されている。
所定の時間は、周囲の天候の状況より生ずるシグネチュ
アの変化、または比較される検出のシグネチュア間に起
る他の環境の変化を含むように、また許容差に余裕（ｍ
ａｒｇｉｎ）を与えるように選ばれる。
アの変化、または比較される検出のシグネチュア間に起
る他の環境の変化を含むように、また許容差に余裕（ｍ
ａｒｇｉｎ）を与えるように選ばれる。
従って、時を異にして、過渡荷重に関して、構造部材の
構造的アコースティックシグネチュアを検出し、および
これらのシグネチュアの周波数または振幅の変化を確認
することにより、構造上の完全な状態からの変化が確認
され、そして適切な対応を行なうことができるのである
。
構造的アコースティックシグネチュアを検出し、および
これらのシグネチュアの周波数または振幅の変化を確認
することにより、構造上の完全な状態からの変化が確認
され、そして適切な対応を行なうことができるのである
。
また、未知の過渡荷重により検出されるバイブレーショ
ンのウニイブフオームが、構造部材を励振するのに用い
られる過渡荷重の、ある特性を求めて分析され得ると言
うことが発見されている。
ンのウニイブフオームが、構造部材を励振するのに用い
られる過渡荷重の、ある特性を求めて分析され得ると言
うことが発見されている。
検出ウニイブフオームは、選択された特性を調査するこ
とによって、または全体で評価されるのである。この点
に関して、構造部材は、その部材例えば過渡荷重の後の
部材の、固有の基本波並びに高調波のサウンドの周波数
を含む検出ウニイブフオームにより、その状態が確認さ
れる。その後、検出されたウニイブフオームは、分）斤
され、そして構造部（−１Ｊおよび過渡荷重間に、加え
られた負荷との混合質量の強制関数の、検出された基本
波並びに高調波の周波数と、夫々検出された周波数の多
くの高調波と振幅を含んでいる過渡荷重後の固有基本波
と高調波の→Ｊラウンド周波数とによって分類される。
とによって、または全体で評価されるのである。この点
に関して、構造部材は、その部材例えば過渡荷重の後の
部材の、固有の基本波並びに高調波のサウンドの周波数
を含む検出ウニイブフオームにより、その状態が確認さ
れる。その後、検出されたウニイブフオームは、分）斤
され、そして構造部（−１Ｊおよび過渡荷重間に、加え
られた負荷との混合質量の強制関数の、検出された基本
波並びに高調波の周波数と、夫々検出された周波数の多
くの高調波と振幅を含んでいる過渡荷重後の固有基本波
と高調波の→Ｊラウンド周波数とによって分類される。
類別は、評価される各パラメータの各、望まれる種類（
ｃａｔｅｇｏｒｙ）の境界に応じて複数のしきい値信号
を選択し、検出ウニイブフオームがどの種類に属するか
を決定するために、検出ウニイブフオームを限界信号と
比較することによって完成される。
ｃａｔｅｇｏｒｙ）の境界に応じて複数のしきい値信号
を選択し、検出ウニイブフオームがどの種類に属するか
を決定するために、検出ウニイブフオームを限界信号と
比較することによって完成される。
また交互に、類別は、複数の既知の期待される過渡範囲
をもつ過渡荷重に応じた構造部材の検出ウニイブフオー
ムを含んだ記録部（ｌ １ｂｒａｒｙ）を具備すること
により完成される。そこでは、未知の過渡荷重に応じた
部材のウニイブフオームが評価され、そして記録部中の
ウニイブフオームに最も合致する未知の過渡の特性また
はパラメークを求めるため、記録部中の蓄積されたウニ
イブフオームと比較することができる。求める精度は、
特記された限界の範囲の数または記録部の大きさ並びに
、望まれる評価の精密度に支配される。随時補間法の技
（ホテが限界または、ウニイブフオームデータに最も合
致することに基づく評価を提供するために用いられる。
をもつ過渡荷重に応じた構造部材の検出ウニイブフオー
ムを含んだ記録部（ｌ １ｂｒａｒｙ）を具備すること
により完成される。そこでは、未知の過渡荷重に応じた
部材のウニイブフオームが評価され、そして記録部中の
ウニイブフオームに最も合致する未知の過渡の特性また
はパラメークを求めるため、記録部中の蓄積されたウニ
イブフオームと比較することができる。求める精度は、
特記された限界の範囲の数または記録部の大きさ並びに
、望まれる評価の精密度に支配される。随時補間法の技
（ホテが限界または、ウニイブフオームデータに最も合
致することに基づく評価を提供するために用いられる。
望ましい実施例では、与えられた寸法の構造部（４によ
り伝達される検出サウンドは、時間領域から周波数領域
に、フーリエ分析技術を用いて、より好ましくは別々の
時に検出されたサウンドのスペクトル線と検出周波数の
夫々の振幅を含んだ構造的アコ−ステインクシグネチュ
アを得るために、高速フーリエ変換技術を用いて変換さ
れる。
り伝達される検出サウンドは、時間領域から周波数領域
に、フーリエ分析技術を用いて、より好ましくは別々の
時に検出されたサウンドのスペクトル線と検出周波数の
夫々の振幅を含んだ構造的アコ−ステインクシグネチュ
アを得るために、高速フーリエ変換技術を用いて変換さ
れる。
サウンドの周波数の検出範囲は、監視される選択された
寸法の構造部材の大きさ並びに、その構造部材を打撃す
るような過渡荷重の範囲により、励振され得る相応の多
くの高調波周波数による。
寸法の構造部材の大きさ並びに、その構造部材を打撃す
るような過渡荷重の範囲により、励振され得る相応の多
くの高調波周波数による。
橋の径間支持ビーム（ｂｒｉｄｇｅ ５ｐａｎ ５ｕｐ
ｐｏｒｔ ｂｅａｍｓ）の構造部材に関して、過渡荷重
は、径間の縦の長さ方向に走る車輌、例えば車、トラッ
ク並びに種々の大きさ、重さ、そして種々のスピードの
バスである。この実施例では、過渡荷重の持続期間が車
輌の速度および径間の長さに関係する。
ｐｏｒｔ ｂｅａｍｓ）の構造部材に関して、過渡荷重
は、径間の縦の長さ方向に走る車輌、例えば車、トラッ
ク並びに種々の大きさ、重さ、そして種々のスピードの
バスである。この実施例では、過渡荷重の持続期間が車
輌の速度および径間の長さに関係する。
他の実施例では、本発明は、ラジオアンテナの塔または
無線塔の構造部分である構造部材を監視するのに適用さ
れ、そして、過渡荷重は、風または地震という客である
。
無線塔の構造部分である構造部材を監視するのに適用さ
れ、そして、過渡荷重は、風または地震という客である
。
他の実施例では、本発明は油井（ｏｉｌ ｐｌａｔｆｏ
ｒｍ）または油井の構造部分の構造部材を監視するのに
適用され、また過渡荷重は大洋のうねり、活性油井の油
圧、穴あけ圧力、風、地震などである。
ｒｍ）または油井の構造部分の構造部材を監視するのに
適用され、また過渡荷重は大洋のうねり、活性油井の油
圧、穴あけ圧力、風、地震などである。
他の実施例において本発明は、ビルの支持梁である構造
部材を監視するのに適用されている。これらの全部並び
に他の実施例では、過渡荷重はまた、機械的に、電子機
械的に、またはアコースティックに、部材をバイブレー
ションさせ、そしてサウンドを伝達させるため、構造部
材に刺激を与える荷を負っ°Ｃいるのである。然しなが
ら、正常な使用の間は、構造部材に正常な影響を及ぼす
過渡荷重を使用することが望ましいのである。
部材を監視するのに適用されている。これらの全部並び
に他の実施例では、過渡荷重はまた、機械的に、電子機
械的に、またはアコースティックに、部材をバイブレー
ションさせ、そしてサウンドを伝達させるため、構造部
材に刺激を与える荷を負っ°Ｃいるのである。然しなが
ら、正常な使用の間は、構造部材に正常な影響を及ぼす
過渡荷重を使用することが望ましいのである。
第１図を参照して、本発明に係る一実施例の装置は、セ
ンサ１０、電子部２０を含み、随意に、通信網６０およ
び中央監視ステーション３０を含む。
ンサ１０、電子部２０を含み、随意に、通信網６０およ
び中央監視ステーション３０を含む。
センサ１０は、好ましくは、監視されている構造部＋２
の運動に連動したハイブレーンヨンから、構造部材中に
存するサウンドを検出するのに有効な装置である。セン
サ１０は、好ましくは、−度に構造部材の一つの次元に
沿った運動を検出する。より好ましくは、センサ１０は
、過渡荷重を受ける構造部材の加速度を測定する装置で
ある。センサ１０は直接に、或いは測定された加速度情
報の積分によって、構造部材の変位をも測定するかもし
れない。
の運動に連動したハイブレーンヨンから、構造部材中に
存するサウンドを検出するのに有効な装置である。セン
サ１０は、好ましくは、−度に構造部材の一つの次元に
沿った運動を検出する。より好ましくは、センサ１０は
、過渡荷重を受ける構造部材の加速度を測定する装置で
ある。センサ１０は直接に、或いは測定された加速度情
報の積分によって、構造部材の変位をも測定するかもし
れない。
伝統的な加速度計、すなわち、地震加速度計は、注目す
るサウンド周波数を検出するのに十分な帯域幅および周
波数レスポンスを有している。注目する周波数は、構造
部材および選択された次元に沿って指示され得る可能な
基本周波数および調波周波数に基づいている。
るサウンド周波数を検出するのに十分な帯域幅および周
波数レスポンスを有している。注目する周波数は、構造
部材および選択された次元に沿って指示され得る可能な
基本周波数および調波周波数に基づいている。
例えば、０．７ｔｌｚから６ ｋＨｚの間の周波数を検
出するために、ニューヨーク州デピュウのＰＣＢピエゾ
トロニクス会社（ＰＣＢ Ｐｉｅｚｏｔｒｏｎｉｃｓ、
ＩｎｃＤｅｐｅｗ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）により製
造されたモデル３０８ＢＯ３のような加速度計が使用さ
れるかもしれない。これらの周波数は、注目する次元に
おける約２，５フイートから約２１．０００フイートま
での長さを有する構造部材に相当する。
出するために、ニューヨーク州デピュウのＰＣＢピエゾ
トロニクス会社（ＰＣＢ Ｐｉｅｚｏｔｒｏｎｉｃｓ、
ＩｎｃＤｅｐｅｗ、 Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）により製
造されたモデル３０８ＢＯ３のような加速度計が使用さ
れるかもしれない。これらの周波数は、注目する次元に
おける約２，５フイートから約２１．０００フイートま
での長さを有する構造部材に相当する。
センサ１０は、監視される構造部材にしっかりと取り付
けられるように、好ましくは、永久に取り付けられるよ
うに改良される。取り付けは、溶接部、溶接スタッド、
ボルト、接着材、磁石等によって行われるかもしれない
。取り外し可能な接続は、同じセンサを使用して幾つか
の構造部材の測定を行うことを許容する。これは、１つ
のエレメントの連続監視が必要とされないときに有効か
もしれない。
けられるように、好ましくは、永久に取り付けられるよ
うに改良される。取り付けは、溶接部、溶接スタッド、
ボルト、接着材、磁石等によって行われるかもしれない
。取り外し可能な接続は、同じセンサを使用して幾つか
の構造部材の測定を行うことを許容する。これは、１つ
のエレメントの連続監視が必要とされないときに有効か
もしれない。
センサ１０は、さらに、はぼ同じ位置で異なる次元に沿
った同じ構造部材におけるサウンドを検出するための複
数の独立したセンサを備えるかもしれない。例えば、相
互に直角を成す複数の加速度計装置が使用されるかもし
れず、例えば、ＰＣＢピエゾトロニクス会社（ＰＣＢ
Ｐｉｅｚｏｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｉｎｃ、）により製造
されたモデル３０７Ａまたは３０６ＡＯ６３のような伝
統的な三軸加速度計装置が使用されるかもしれない。
った同じ構造部材におけるサウンドを検出するための複
数の独立したセンサを備えるかもしれない。例えば、相
互に直角を成す複数の加速度計装置が使用されるかもし
れず、例えば、ＰＣＢピエゾトロニクス会社（ＰＣＢ
Ｐｉｅｚｏｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｉｎｃ、）により製造
されたモデル３０７Ａまたは３０６ＡＯ６３のような伝
統的な三軸加速度計装置が使用されるかもしれない。
第４図を参照して、センサ１０は、加速度計１１２、好
ましくは、三軸加速度計をも含むかもしれず、また、加
速度計１１４、好ましくは、部材の異なる位置で同時に
一つ以上の次元において、同じ構造部材によって伝達さ
れるアコースティック波を測定するだめの地震加速度計
をも含むかもしれない。
ましくは、三軸加速度計をも含むかもしれず、また、加
速度計１１４、好ましくは、部材の異なる位置で同時に
一つ以上の次元において、同じ構造部材によって伝達さ
れるアコースティック波を測定するだめの地震加速度計
をも含むかもしれない。
代表的な地震加速度計は、０．０１［１ｚから１２００
Ｈｚまでの周波数範囲を有するＰＣＢピエゾトロニクス
会社（ＰＣＢ Ｐｉｅｚｏｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｉｎｃ、
）により製造されたモデル３０３Ｃである。異なる位置
に配置された複数のセンサもまた使用され得るであろう
。
Ｈｚまでの周波数範囲を有するＰＣＢピエゾトロニクス
会社（ＰＣＢ Ｐｉｅｚｏｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｉｎｃ、
）により製造されたモデル３０３Ｃである。異なる位置
に配置された複数のセンサもまた使用され得るであろう
。
第６図を参照して、センサ１０は、複数のセンサ６１２
をも具備するかもしれず、それによって、各センサは、
各部材の一つ以上の次元における異なる構造部材のレス
ポンスを測定する。さらに、センサ１０は、マイクロホ
ン、すなわち、過渡荷重に応答する構造部材によって自
己発生されたサウンドを検出するためのエソニック・ト
ランスジユーザ装置（ソニックを電気信号に変換する装
置二図示しない）を含むかもしれず、それによって、異
常なサウンドは、構造部材の相対的な条件を評価するた
めに使用されるかもしれず、或いは、構造部材の傾きを
検出するための傾斜計・トランスジューサを含んでもよ
い。
をも具備するかもしれず、それによって、各センサは、
各部材の一つ以上の次元における異なる構造部材のレス
ポンスを測定する。さらに、センサ１０は、マイクロホ
ン、すなわち、過渡荷重に応答する構造部材によって自
己発生されたサウンドを検出するためのエソニック・ト
ランスジユーザ装置（ソニックを電気信号に変換する装
置二図示しない）を含むかもしれず、それによって、異
常なサウンドは、構造部材の相対的な条件を評価するた
めに使用されるかもしれず、或いは、構造部材の傾きを
検出するための傾斜計・トランスジューサを含んでもよ
い。
第１図、第８図および第１３図を参照して、電子部２０
は、センサ１０によって検出されたサウンド信号を受は
取って処理し、また、ここに述べられたような本発明の
分析用データを作成する。電子部２０は、好ましくは、
監視されている構造部材に最も近く位置決めされること
ができると共に、電源２５、信号調節部２１、制御モジ
ュール２４、切換／多重部２２および信号処理部２３を
も含む内蔵ユニットとして構成される。
は、センサ１０によって検出されたサウンド信号を受は
取って処理し、また、ここに述べられたような本発明の
分析用データを作成する。電子部２０は、好ましくは、
監視されている構造部材に最も近く位置決めされること
ができると共に、電源２５、信号調節部２１、制御モジ
ュール２４、切換／多重部２２および信号処理部２３を
も含む内蔵ユニットとして構成される。
電源２５は、センサ１０および電子部２０のデータ獲得
および信号処理動作を行うために要求された電圧を提供
するのに適した種々の伝統的な電源であるかもしれない
。制御モジュール２４は、センサ１０から得られたデー
タを扱うのに適し、また、ここで述べたような信号調節
部２１、切換／多重部２２および信号処理部２３を経由
した信号の処理を制御するための種々の伝統的なマイク
ロプロセッサ・ベース装置であるかもしれない。切換／
多重部２２は、少なくとも一つの要求された分析モジュ
ールやメモリ、すなわち、要求された転送ポートに切り
換え、および／または、信号を多重化するために適した
種々の装置であるかもしれず、そして、該切換／多重部
２２は、電子部２０の様々な構成要素の間で検出された
信号を通過させるためのデータ・バス（図示しない）に
繋がっている。
および信号処理動作を行うために要求された電圧を提供
するのに適した種々の伝統的な電源であるかもしれない
。制御モジュール２４は、センサ１０から得られたデー
タを扱うのに適し、また、ここで述べたような信号調節
部２１、切換／多重部２２および信号処理部２３を経由
した信号の処理を制御するための種々の伝統的なマイク
ロプロセッサ・ベース装置であるかもしれない。切換／
多重部２２は、少なくとも一つの要求された分析モジュ
ールやメモリ、すなわち、要求された転送ポートに切り
換え、および／または、信号を多重化するために適した
種々の装置であるかもしれず、そして、該切換／多重部
２２は、電子部２０の様々な構成要素の間で検出された
信号を通過させるためのデータ・バス（図示しない）に
繋がっている。
信号調節部２１は、センサ１０からの信号を受は取り、
検出された信号を要求された振幅として、例えば、減衰
器、前置増幅器および増幅器を使用する次の信号処理装
置の範囲内の大きさとして提供するように構成される。
検出された信号を要求された振幅として、例えば、減衰
器、前置増幅器および増幅器を使用する次の信号処理装
置の範囲内の大きさとして提供するように構成される。
好ましくは、電子部２０は、信号処理部２３によって、
まただ、例えば、中央ステーションまたは両方のボート
２７を介して遠く離れて位置する信号処理装置へ伝達す
ることで処理するために、検出された信号をディジタル
信号に変換するアナＹ］クーディジタル変換装置を含ん
でいる。この実施例において、センサｌＯは、複数の信
号を獲得し、電子部２０は、各検出された信号を分離し
て処理するための多重チャネル入力および信号調整セク
ションを有しているかもしれない。
まただ、例えば、中央ステーションまたは両方のボート
２７を介して遠く離れて位置する信号処理装置へ伝達す
ることで処理するために、検出された信号をディジタル
信号に変換するアナＹ］クーディジタル変換装置を含ん
でいる。この実施例において、センサｌＯは、複数の信
号を獲得し、電子部２０は、各検出された信号を分離し
て処理するための多重チャネル入力および信号調整セク
ションを有しているかもしれない。
多重部２２は、−度に一つの検出された信号を選択的に
処理するために、すなわち、多重チャネルおよび単一チ
ャネル処理の結合のために改良されるかもしれない。
処理するために、すなわち、多重チャネルおよび単一チ
ャネル処理の結合のために改良されるかもしれない。
従って、信号処理部２３は、検出された条件サウンドデ
ータを処理可能な形で獲得し、要求された測定を獲得し
、以下により詳述される適切な警告を表すための動作を
実行する。
ータを処理可能な形で獲得し、要求された測定を獲得し
、以下により詳述される適切な警告を表すための動作を
実行する。
電子部２０の分析ユニットの出力は、例えば、ＣＲＴ監
’１Ｍ、オシロスコープ、ペーパー・トレーシング・レ
コーダ、周波数スペクトル、プロント、或いは、過渡荷
重のカウント、質量または速度のようなデータのための
数値表示器等の計測されるパラメータに適した伝統的な
デイスプレー（図示しない）上に表示されるかもしれな
い。電子部２Ｄは、例えば、電子部２０にプラク接続可
能でアナログまたはディジクル形式の検出された信号、
例えば、監視している構造部材を人が調べることによっ
て、電子部の分析ユニットによって作られた計測信号、
および／または、発生された警告信号を獲得するために
使用され得る携帯用表示装置や携帯用信号処理装置等の
局所的なアクセスで情報を提供するだめの現場ボート２
６を含むかもしれない。
’１Ｍ、オシロスコープ、ペーパー・トレーシング・レ
コーダ、周波数スペクトル、プロント、或いは、過渡荷
重のカウント、質量または速度のようなデータのための
数値表示器等の計測されるパラメータに適した伝統的な
デイスプレー（図示しない）上に表示されるかもしれな
い。電子部２Ｄは、例えば、電子部２０にプラク接続可
能でアナログまたはディジクル形式の検出された信号、
例えば、監視している構造部材を人が調べることによっ
て、電子部の分析ユニットによって作られた計測信号、
および／または、発生された警告信号を獲得するために
使用され得る携帯用表示装置や携帯用信号処理装置等の
局所的なアクセスで情報を提供するだめの現場ボート２
６を含むかもしれない。
同様に、電子部２０によって処理される信号は、処理部
２３による処理の前または後に、電子部２０の遠隔測定
ボート２７と中央ステーション３０の遠隔測定ポート３
７とに接続された通信網６０を介して、評価するために
中央監視ステーション３０へ伝達されるかもしれない。
２３による処理の前または後に、電子部２０の遠隔測定
ボート２７と中央ステーション３０の遠隔測定ポート３
７とに接続された通信網６０を介して、評価するために
中央監視ステーション３０へ伝達されるかもしれない。
これらの信号を伝達するのに適したリアルタイムで、遅
延して、時分割またはバッチ形式により、極超短波、電
話線、人工衛星、または、磁気記録媒体をも含むいかな
る伝統的なデータ通信網が使用されるかもしれない。
延して、時分割またはバッチ形式により、極超短波、電
話線、人工衛星、または、磁気記録媒体をも含むいかな
る伝統的なデータ通信網が使用されるかもしれない。
好ましい一実施例において、本発明は、橋梁または橋梁
スパン用の支持ビームである構造部材を監視するために
改良される。そのようなスパンは、代表的に、鉄筋コン
クリートの路盤によって覆われ、約２０〜１２０ フィ
ートの長さで直径が約３０フイートから約６０フイート
のスチール製の桁により作製される。長平方向の次元に
おいて、そのような桁の固有周波数は、約６５〜約４０
叶Ｚの範囲である。
スパン用の支持ビームである構造部材を監視するために
改良される。そのようなスパンは、代表的に、鉄筋コン
クリートの路盤によって覆われ、約２０〜１２０ フィ
ートの長さで直径が約３０フイートから約６０フイート
のスチール製の桁により作製される。長平方向の次元に
おいて、そのような桁の固有周波数は、約６５〜約４０
叶Ｚの範囲である。
倍音の期待された数は、９００次の高調波よりも小さい
多数の高調波でも寸・分あるが、例えば、９００次の高
調波を含んでいる。垂直方向の次元において、固有周波
数は、１０Ｈｚより小さい。それぞれの構造は、代表的
に、その実際の建造、材質および形状に応じて各次元に
おいて独自の基本周波数を有することになる。
多数の高調波でも寸・分あるが、例えば、９００次の高
調波を含んでいる。垂直方向の次元において、固有周波
数は、１０Ｈｚより小さい。それぞれの構造は、代表的
に、その実際の建造、材質および形状に応じて各次元に
おいて独自の基本周波数を有することになる。
そのような構造の構造音響シダネチュアは、実際の次元
および固有減衰、耐屈曲性並びに過渡荷重の大きさを与
える部材によって支持され得る可能な数の高調波を基準
にすると、より大きいか或いはより小さい範囲が使用さ
れ得るけれども、ソニック（可聴領域）およびインフラ
ソニック（可聴領域よりも低い）周波数、例えば、約０
．ｉＨｚ〜約２ＱｋＨｚを含むかもしれない。簡単な桁
橋梁スパンは、代表的に、各端部が支持ビートとアコー
スティックに絶縁された伸縮継手を有している。ここで
、スチール製の■−ビームを通過するサウンド、すなわ
ち、アコースティック波の周波数の速度は、約１５，０
３０フイ一ト／秒であり、また、対応する空気中での速
度は約ｉ、ｏｏｏフィート／秒である。従って、調節ビ
ーム間におけるエアーギャップは、有意インピーダンス
を差し挟み、実質的に、調節ビームに対するビームの運
動に応答するサウンドの伝達を減少し、これによって、
十分なアコースティックの絶縁を提供することになる。
および固有減衰、耐屈曲性並びに過渡荷重の大きさを与
える部材によって支持され得る可能な数の高調波を基準
にすると、より大きいか或いはより小さい範囲が使用さ
れ得るけれども、ソニック（可聴領域）およびインフラ
ソニック（可聴領域よりも低い）周波数、例えば、約０
．ｉＨｚ〜約２ＱｋＨｚを含むかもしれない。簡単な桁
橋梁スパンは、代表的に、各端部が支持ビートとアコー
スティックに絶縁された伸縮継手を有している。ここで
、スチール製の■−ビームを通過するサウンド、すなわ
ち、アコースティック波の周波数の速度は、約１５，０
３０フイ一ト／秒であり、また、対応する空気中での速
度は約ｉ、ｏｏｏフィート／秒である。従って、調節ビ
ーム間におけるエアーギャップは、有意インピーダンス
を差し挟み、実質的に、調節ビームに対するビームの運
動に応答するサウンドの伝達を減少し、これによって、
十分なアコースティックの絶縁を提供することになる。
代わりに、もし、Ｉ−ビート・が強固にボルト締めされ
たか、または、−緒に溶接されたとすると、バイブレー
ションは強固な継手を通って移動して実質的に減衰され
ないことになるため、それらは、単一の複合音響伝達ラ
イン・セグメントを備えることになるであろう。ここで
、定在波の周波数は、その次元における複合構造部材の
長さに依存する。
たか、または、−緒に溶接されたとすると、バイブレー
ションは強固な継手を通って移動して実質的に減衰され
ないことになるため、それらは、単一の複合音響伝達ラ
イン・セグメントを備えることになるであろう。ここで
、定在波の周波数は、その次元における複合構造部材の
長さに依存する。
複合構造の形、すなわち、組立構造は、いろいろな要素
を含む構造部材を支持する２つより多い支持体および１
個所より多い最大偏位個所を有するかもしれない。
を含む構造部材を支持する２つより多い支持体および１
個所より多い最大偏位個所を有するかもしれない。
第２ａ図から第２ｈ図を参照して、遅いおよび速いの２
つの速度が印加された軽い、普通、重いおよび非常に重
いの４つの異なる質量の過渡荷重に応答する構造部材に
保持された加速度計センサの出力の一連の実例となる波
形が示される。荷重がより重く加わるとき、または、よ
り高速で印加されるとき、ウニイブフオームの相対的な
大きさおよび形状の両方は、図示されるように変化する
。
つの速度が印加された軽い、普通、重いおよび非常に重
いの４つの異なる質量の過渡荷重に応答する構造部材に
保持された加速度計センサの出力の一連の実例となる波
形が示される。荷重がより重く加わるとき、または、よ
り高速で印加されるとき、ウニイブフオームの相対的な
大きさおよび形状の両方は、図示されるように変化する
。
重いか或いは非常に重い荷重が印加されるとき、表面が
コンクリート道路とされた高速道路橋の桁ビームの場合
、構造部材は、たとえそれが大きく減衰されても短い時
間間隔で振動を継続することになるであろう。非常に重
い荷重については、３またはそれよりも多い揺れ（ｏｓ
ｃｉｌｌａｔｉｏｎ）が検出されるかもしれない。
コンクリート道路とされた高速道路橋の桁ビームの場合
、構造部材は、たとえそれが大きく減衰されても短い時
間間隔で振動を継続することになるであろう。非常に重
い荷重については、３またはそれよりも多い揺れ（ｏｓ
ｃｉｌｌａｔｉｏｎ）が検出されるかもしれない。
第２１図および第２Ｊ図を参照して、構造部材に取り付
けられた加速度計センサから人力された信号を高速フー
リエ変換プロセッサで処理した出力であるそれぞれの構
造音響シグネチユアが実例として示される。部材が最初
に動かされるとき、定在波、すなわち、構造部材の共鳴
が第２１図として示される。この定在波の周波数および
振幅は、第一の次元に沿って獲得される構造部材の基線
構造音響シグネチュアの一つの要素である。
けられた加速度計センサから人力された信号を高速フー
リエ変換プロセッサで処理した出力であるそれぞれの構
造音響シグネチユアが実例として示される。部材が最初
に動かされるとき、定在波、すなわち、構造部材の共鳴
が第２１図として示される。この定在波の周波数および
振幅は、第一の次元に沿って獲得される構造部材の基線
構造音響シグネチュアの一つの要素である。
第２Ｊ図は、第２１図に示される信号のものと同一のセ
ンサおよび構造部材から獲得された次の時間における構
造音響シグネチュアを示している。
ンサおよび構造部材から獲得された次の時間における構
造音響シグネチュアを示している。
このシグネチュアにおいて、より高い周波数にお−ける
新たな定在波すなわち共鳴が存在し、元の定在波の振幅
すなわち共鳴は、多少とも減少されている。基線構造音
響シグネチユアから構造音響シグネチュアのこれらの要
素における変化は、桁における亀裂のような欠陥から構
造部材の構造的−体性の変化の測定を可能ならしめ、ま
た、さらなる分析および伝送されるべき構造部材の現場
の検査を可能とする。
新たな定在波すなわち共鳴が存在し、元の定在波の振幅
すなわち共鳴は、多少とも減少されている。基線構造音
響シグネチユアから構造音響シグネチュアのこれらの要
素における変化は、桁における亀裂のような欠陥から構
造部材の構造的−体性の変化の測定を可能ならしめ、ま
た、さらなる分析および伝送されるべき構造部材の現場
の検査を可能とする。
第３図を参照して、本発明の一実施例において、センサ
１１０は、部材１００に永久的に固定され、該部材１０
０の垂直方向の次元における加速度を検出するように方
向が定められた加速度計である。部材１００は、例えば
、一端がせり持ち台１２０およびローラ１２２によって
支持され、他端がせり持ち台１２４およびアンカー１２
６によって支持されたスチール性の■−ビームとして描
かれ、該スチール性Ｉ−ビームはその長平方向の長さに
反比例する長平方向の次元における固有周波数を有して
いる。
１１０は、部材１００に永久的に固定され、該部材１０
０の垂直方向の次元における加速度を検出するように方
向が定められた加速度計である。部材１００は、例えば
、一端がせり持ち台１２０およびローラ１２２によって
支持され、他端がせり持ち台１２４およびアンカー１２
６によって支持されたスチール性の■−ビームとして描
かれ、該スチール性Ｉ−ビームはその長平方向の長さに
反比例する長平方向の次元における固有周波数を有して
いる。
センサ１１０は、要求された周波数を検出するために部
材１００の表面に沿った何れかの位置に設けられ、好ま
しくは、該センサ１１０は、注目する次元に沿った構造
部材１００の振動（バイブレーション）が最大となるで
あろうことが期待される位置、例えば、部材１００の最
大偏位個所に設けられる。
材１００の表面に沿った何れかの位置に設けられ、好ま
しくは、該センサ１１０は、注目する次元に沿った構造
部材１００の振動（バイブレーション）が最大となるで
あろうことが期待される位置、例えば、部材１００の最
大偏位個所に設けられる。
しかし、車両ン橋梁の環境において生じるかもしれない
過渡荷重が構造部材に対して該部材に沿った１個所より
多くの位置で衝撃を与える場合の状況において、センサ
１１０にとってより一層好ましい位置は最大の衝撃が加
わる場所の至近位置である。例えば、隣接した橋梁スパ
ンを分離している伸縮継手は、路面の上方へ持ち上げら
れるか、または、路面の下方へ押下げられるかもしれず
、それゆえ、衝撃の効果を増大し、最大振動の位置をス
パンの中央よりもむしろ車両が最初にスパンに接触する
伸縮継手のより至近位置に生じさせることになる付加的
な振動を車両に提供するのに役に立つ。
過渡荷重が構造部材に対して該部材に沿った１個所より
多くの位置で衝撃を与える場合の状況において、センサ
１１０にとってより一層好ましい位置は最大の衝撃が加
わる場所の至近位置である。例えば、隣接した橋梁スパ
ンを分離している伸縮継手は、路面の上方へ持ち上げら
れるか、または、路面の下方へ押下げられるかもしれず
、それゆえ、衝撃の効果を増大し、最大振動の位置をス
パンの中央よりもむしろ車両が最初にスパンに接触する
伸縮継手のより至近位置に生じさせることになる付加的
な振動を車両に提供するのに役に立つ。
第４図を参照して、本発明の他の実施例は、別のセンサ
の構成を示し、ここで、センサ１０は、三軸加速度計セ
ンサ１１２および地震加速度計１１４を含んでいる。三
軸加速度計１１２は、部材１００上のどのような位置で
も配設され得るが、好ましくは、衝撃力が最大となると
考えられる位置の近くに、例えば、部材１００の一端に
設けられるかもしれない。
の構成を示し、ここで、センサ１０は、三軸加速度計セ
ンサ１１２および地震加速度計１１４を含んでいる。三
軸加速度計１１２は、部材１００上のどのような位置で
も配設され得るが、好ましくは、衝撃力が最大となると
考えられる位置の近くに、例えば、部材１００の一端に
設けられるかもしれない。
地震加速度計１１４は、低い周波数のバイブレーション
に対して鋭敏てあ：）、代、表的には、約５ Ｏｆ）
Ｉｔ ｚ以下の周；・、［り数を感知し、特に、過渡荷
重を受ける部材１００の垂直変位を測定するのに有効で
ある。
に対して鋭敏てあ：）、代、表的には、約５ Ｏｆ）
Ｉｔ ｚ以下の周；・、［り数を感知し、特に、過渡荷
重を受ける部材１００の垂直変位を測定するのに有効で
ある。
従って、この目的のために、地震加速度計１１４は、好
まし１くは、過渡荷重に応答して部＋）ｉｌｏｏの置火
偏位が宇じるであろうことが期待される位置に配設され
る。
まし１くは、過渡荷重に応答して部＋）ｉｌｏｏの置火
偏位が宇じるであろうことが期待される位置に配設され
る。
三軸加速度計は、構造部材の波形シグネチュアの高調波
における変化を監視および検出するのにより適した特性
を有するように選択される。地震加速度計は、構造部材
の波形シグネチュアのより低い周波数および基本周波数
の偏位における変化を監視および検出するのにより適し
た特性を有するように選択される。
における変化を監視および検出するのにより適した特性
を有するように選択される。地震加速度計は、構造部材
の波形シグネチュアのより低い周波数および基本周波数
の偏位における変化を監視および検出するのにより適し
た特性を有するように選択される。
ここで、第５図を参照して、本発明におけるセンサ装置
の別の実施例が示される。構造部材２０Ｇは、せり持ち
台２２０．２２４および２２８ の３個所で支持された
ビームとして描かれ、該構造部材は、アンカービン２２
６によってその略中央位置かせり持ら台２２！１に３４
定しで繋がれ、また、それぞれ部材２（ｊ０の略端部で
ローラ２２２および２２９ｊこよって゛移動可能として
せり持ち台２２０および２２８ に繋がれてし）る。従
、って、部！ｔ２（ｄ）Ｄは、最大偏位が期待される２
個所の位置、ずなわち、一つはｔ：ｌ−り持ら台２２シ
］ と２２４ との間、また、もう一つはけり持１台２
２．４ と２２８ との間を有するにも係わらず、連続
的なスパン橋梁を含む単一の構造部材を備えている１、
そのような、構造部ｔオは、例えば、ｍ・のボルト、リ
ベットで締めろれ、または、溶接された構造とされ、す
なわち、いかに多くの構成要素があっても強固に連結さ
れ、連続的なスパン橋梁をへんでいる。
の別の実施例が示される。構造部材２０Ｇは、せり持ち
台２２０．２２４および２２８ の３個所で支持された
ビームとして描かれ、該構造部材は、アンカービン２２
６によってその略中央位置かせり持ら台２２！１に３４
定しで繋がれ、また、それぞれ部材２（ｊ０の略端部で
ローラ２２２および２２９ｊこよって゛移動可能として
せり持ち台２２０および２２８ に繋がれてし）る。従
、って、部！ｔ２（ｄ）Ｄは、最大偏位が期待される２
個所の位置、ずなわち、一つはｔ：ｌ−り持ら台２２シ
］ と２２４ との間、また、もう一つはけり持１台２
２．４ と２２８ との間を有するにも係わらず、連続
的なスパン橋梁を含む単一の構造部材を備えている１、
そのような、構造部ｔオは、例えば、ｍ・のボルト、リ
ベットで締めろれ、または、溶接された構造とされ、す
なわち、いかに多くの構成要素があっても強固に連結さ
れ、連続的なスパン橋梁をへんでいる。
この実施例において、地震加速度計２１４ は、２箇所
の最大偏位点の近くて部１；ｔ ２００にしっかりと取
り付けられ、過渡荷重を受ける部！４２００の垂直方向
の運動を測定するために方向が合わせられる、３（５］
） 三軸加速度計２１２は、隣接するスパンや道路から伸縮
継手を介して部１１２００上の過渡荷重の最大衝撃を感
知するために、部材２００の一端の至近位置で部材２０
０上にしっかりと取り付けられる。三軸加速度計２１２
における個々の加速度計は、部材２００の長手方向の次
元、垂直方向の次元および横方向の次元に整合するよう
に直角に方向が合わせられる。
の最大偏位点の近くて部１；ｔ ２００にしっかりと取
り付けられ、過渡荷重を受ける部！４２００の垂直方向
の運動を測定するために方向が合わせられる、３（５］
） 三軸加速度計２１２は、隣接するスパンや道路から伸縮
継手を介して部１１２００上の過渡荷重の最大衝撃を感
知するために、部材２００の一端の至近位置で部材２０
０上にしっかりと取り付けられる。三軸加速度計２１２
における個々の加速度計は、部材２００の長手方向の次
元、垂直方向の次元および横方向の次元に整合するよう
に直角に方向が合わせられる。
第６図を参照して、本発明装置の一つの実際の例が示さ
れる。この実施例において、橋６５０は、３つのビーム
を組むように設けられた複数の構造支持桁ビーｌ、６０
０を備えている。橋は、複数のビーノ、６００上に位置
する２つの橋甲板６６０から成る。
れる。この実施例において、橋６５０は、３つのビーム
を組むように設けられた複数の構造支持桁ビーｌ、６０
０を備えている。橋は、複数のビーノ、６００上に位置
する２つの橋甲板６６０から成る。
ビーム６００は、伸縮継手（図示しない）によって分離
され、伸縮継手（図示しない）の下方のビーム端におけ
る複数のせり持ぢ台によって支持されている。複数のセ
ンサ６１２は、各ビーノ・からそれぞれ伝達されるヤウ
ンドを分離して測定するために、複数のビームに対して
該ビーｌ、の最大偏位位置の近くでしっかりと取り付け
られている。好ましくは、センサ６１２は、加速度計装
置であり、より−層好ましくは、地震加速度計である。
され、伸縮継手（図示しない）の下方のビーム端におけ
る複数のせり持ぢ台によって支持されている。複数のセ
ンサ６１２は、各ビーノ・からそれぞれ伝達されるヤウ
ンドを分離して測定するために、複数のビームに対して
該ビーｌ、の最大偏位位置の近くでしっかりと取り付け
られている。好ましくは、センサ６１２は、加速度計装
置であり、より−層好ましくは、地震加速度計である。
加速度計６１２の出力は、それは単一チャネルかもしれ
ないが、三軸加速度計における場合には、３つのチャネ
ルであり、伝統的な同軸、すなわち、リボン・ケーブル
６５５によって電］一部２０ （本明細書の他の個所で
述べられた）に伝えられる。
ないが、三軸加速度計における場合には、３つのチャネ
ルであり、伝統的な同軸、すなわち、リボン・ケーブル
６５５によって電］一部２０ （本明細書の他の個所で
述べられた）に伝えられる。
第１図および第７図を参照して、本発明の装置は、ラジ
オ・タワー構造部材に関連して示される。
オ・タワー構造部材に関連して示される。
構造部材７００は、しっかりと連結された複数の分離さ
れた構成要素を備えたラジオ・タワーである。
れた構成要素を備えたラジオ・タワーである。
完全構造は、様々な過渡荷重、例えば、突風の風に応じ
たタワーの全体の運動として存在する定在波を維持する
のにを効てあり、該定在波は検出され得る。
たタワーの全体の運動として存在する定在波を維持する
のにを効てあり、該定在波は検出され得る。
代わりに、タワー７００の様々な構造の構成要素は、完
全なタワーとは異なった周波数の定在波を維持するのに
有効であるかもし、れない。例えば、桁７０１ は、タ
ワー７００の部品としてポイント７０２と７０３との間
に強固に固定されるかもしれず、隣＜５４） 接した構造部材および全体としてのタワーによって伝達
されるサウンドとは異なったサウンドを伝達するのに有
効かもしれない。ここで、桁７００上で感知された周波
数の大きさは、全体としてのタワーに対応する周波数よ
りも大きく、また、全体としてのタワーに対応する周波
数および桁７０１上で感知された隣接する桁からのもの
とは異なっていることが期待される。逆に、より低い周
波数および振幅を評価することによって、構造としての
クワ−７００の波形シダネチュアが獲得され監視され得
る。
全なタワーとは異なった周波数の定在波を維持するのに
有効であるかもし、れない。例えば、桁７０１ は、タ
ワー７００の部品としてポイント７０２と７０３との間
に強固に固定されるかもしれず、隣＜５４） 接した構造部材および全体としてのタワーによって伝達
されるサウンドとは異なったサウンドを伝達するのに有
効かもしれない。ここで、桁７００上で感知された周波
数の大きさは、全体としてのタワーに対応する周波数よ
りも大きく、また、全体としてのタワーに対応する周波
数および桁７０１上で感知された隣接する桁からのもの
とは異なっていることが期待される。逆に、より低い周
波数および振幅を評価することによって、構造としての
クワ−７００の波形シダネチュアが獲得され監視され得
る。
第７図に描かれた実施例において、加速度計７１２は、
それぞれの最大偏位を検出するように方向が合わせられ
た位置でタワー７００にしっかりと取り付けられている
。ここで、加速度計７１２は、さらなる変位すなわちタ
ワーの揺れを測定するためのより低い周波数を検出する
のに有効な地震加速度計であることが好ましい。
それぞれの最大偏位を検出するように方向が合わせられ
た位置でタワー７００にしっかりと取り付けられている
。ここで、加速度計７１２は、さらなる変位すなわちタ
ワーの揺れを測定するためのより低い周波数を検出する
のに有効な地震加速度計であることが好ましい。
第１図、第８図および第１３図を参照して、本発明の好
ましい実施例に従った中央ステーション監視システムが
示される。この実施例において、中央ステーション３０
は、複数の遠隔電子部８２０から（ｉつの遠隔電子部８
２０だけが図示されている）通信網６０を介してデータ
を受は取る。電子部８２０は、構造部材または監視され
る部材の近くにしっかりと取り付けられ、そして、電気
的にセンサ１０に接続される。センサ１０は、構造部材
または遠隔ステーションにおいて監視される部材にしっ
かりと取り付けられ、該センサ１０は、構造部材または
一つ以上の次元に沿った一つより多くの構造部材によっ
て伝達されるサウンドを検出するための複数のセンサを
含んでいるかもしれない。
ましい実施例に従った中央ステーション監視システムが
示される。この実施例において、中央ステーション３０
は、複数の遠隔電子部８２０から（ｉつの遠隔電子部８
２０だけが図示されている）通信網６０を介してデータ
を受は取る。電子部８２０は、構造部材または監視され
る部材の近くにしっかりと取り付けられ、そして、電気
的にセンサ１０に接続される。センサ１０は、構造部材
または遠隔ステーションにおいて監視される部材にしっ
かりと取り付けられ、該センサ１０は、構造部材または
一つ以上の次元に沿った一つより多くの構造部材によっ
て伝達されるサウンドを検出するための複数のセンサを
含んでいるかもしれない。
遠隔電子部８２０は、様々な信号の獲得、伝達および該
電子部８２０の処理機能を制御するための制御モジュー
ル２４、応力範囲イベントを規定および計数するための
分析モジュール８６０、最大偏位を決定するための分析
モジュールＢ７０、過渡荷重を類別するための分析モジ
ュール８８０、および、監視されている構造部材の構造
的一体性における変化を検出するための分析モジュール
８９０を含んでいる。
電子部８２０の処理機能を制御するための制御モジュー
ル２４、応力範囲イベントを規定および計数するための
分析モジュール８６０、最大偏位を決定するための分析
モジュールＢ７０、過渡荷重を類別するための分析モジ
ュール８８０、および、監視されている構造部材の構造
的一体性における変化を検出するための分析モジュール
８９０を含んでいる。
制御モジュール２４は、好ましくは、予め定められたプ
ロトコルに従ってその様々な機能を自動的に実行し、随
意に、外部モジニールによって提供された命令に従った
遠隔制御の下での様々な機能を実行するように電子部８
２０を制御するためにプログラムされたマイクロプロセ
ッサ装置であり、例えば、遠隔測定ポート２７および３
７を通り通信網６０を経由して接続された中央監視ステ
ーション３０の信号処理部４６であったり、或いは、構
造部材を調査する人によって使用されるであろう現場ポ
ート２６を通って接続された携帯用監視ステーションに
おける同様な装置である。そのような外部プロセッサは
、それ自体の分析ユニット、または、電子部８２０の分
析モジュール、或いは、両方を使用して構造部材を監視
する遠隔制御モジュール２４を無効に或いは共同に作用
させて使用されるかもしれない。
ロトコルに従ってその様々な機能を自動的に実行し、随
意に、外部モジニールによって提供された命令に従った
遠隔制御の下での様々な機能を実行するように電子部８
２０を制御するためにプログラムされたマイクロプロセ
ッサ装置であり、例えば、遠隔測定ポート２７および３
７を通り通信網６０を経由して接続された中央監視ステ
ーション３０の信号処理部４６であったり、或いは、構
造部材を調査する人によって使用されるであろう現場ポ
ート２６を通って接続された携帯用監視ステーションに
おける同様な装置である。そのような外部プロセッサは
、それ自体の分析ユニット、または、電子部８２０の分
析モジュール、或いは、両方を使用して構造部材を監視
する遠隔制御モジュール２４を無効に或いは共同に作用
させて使用されるかもしれない。
電子部８２０の遠隔制御動作は、分析または処理を行う
ために電子部８２０から実時間信号を獲得し、すなわち
、電子部８２０の様々な分析モジュールから蓄積された
情報を獲得するために、例えば、診断試験用信号を注入
し、および／または、計器装備を調節したり、電子部８
２０またはセンサ１０のためのパラメータを処理するこ
とをも含んでもよい。
ために電子部８２０から実時間信号を獲得し、すなわち
、電子部８２０の様々な分析モジュールから蓄積された
情報を獲得するために、例えば、診断試験用信号を注入
し、および／または、計器装備を調節したり、電子部８
２０またはセンサ１０のためのパラメータを処理するこ
とをも含んでもよい。
この実施例では、電子部８２０およびセンサ１０は高速
道路橋のスパンをモニタするために構成される。該高速
道路のスパンには主支持部材（図示されない）として９
つの簡単な桁からなる３つの交通車線がある。センサ１
０は、交通車線（図示されない）の３つのそれぞれの中
央の下にまたは近くにある３つの桁に配置されさらに固
定される個別のトランスジューサを含むことで十分と確
信されているが、望むならば個別のトランスジューサは
９つの桁の全てに配置し得る。センサ１０は個別のトラ
ンスジューサを多数含むように構成される。
道路橋のスパンをモニタするために構成される。該高速
道路のスパンには主支持部材（図示されない）として９
つの簡単な桁からなる３つの交通車線がある。センサ１
０は、交通車線（図示されない）の３つのそれぞれの中
央の下にまたは近くにある３つの桁に配置されさらに固
定される個別のトランスジューサを含むことで十分と確
信されているが、望むならば個別のトランスジューサは
９つの桁の全てに配置し得る。センサ１０は個別のトラ
ンスジューサを多数含むように構成される。
そのそれぞれは、各構造部材または桁に対して人口加速
度計８０４、地震加速度計８０６、および出口加速度計
８（ｉ８の配置を含む（ｉのみの桁に対する個別のトラ
ンスジューサが第８図に示される）。
度計８０４、地震加速度計８０６、および出口加速度計
８（ｉ８の配置を含む（ｉのみの桁に対する個別のトラ
ンスジューサが第８図に示される）。
入口および出口加速度計８０４および８０８は桁の端部
の近くに位置しさらに垂直次元のサウンドを検出するよ
うに向けられる。地震加速度計８０６は、最大たわみ点
の桁の中央に位置しさらに垂直次元の桁変位を検出する
ように向けられる。センサ１０は、下記の静的たわみ条
件を検出するために、各個別のトランスジユーザの構成
の−・部として、傾斜計センサ８０２を含むようにして
もよい。すなわちこの条件は構造の一方が徐々に増加す
る荷重を受けるときのものであり、この荷重は動的測定
によって測定し得す例えば交通の移動があまりにもおそ
いので正確な測定を得るようにまたは傾斜変化すなわち
無荷重条件での垂直または中立方向からの変化を検出す
るように加速度３１を刺激しない。
の近くに位置しさらに垂直次元のサウンドを検出するよ
うに向けられる。地震加速度計８０６は、最大たわみ点
の桁の中央に位置しさらに垂直次元の桁変位を検出する
ように向けられる。センサ１０は、下記の静的たわみ条
件を検出するために、各個別のトランスジユーザの構成
の−・部として、傾斜計センサ８０２を含むようにして
もよい。すなわちこの条件は構造の一方が徐々に増加す
る荷重を受けるときのものであり、この荷重は動的測定
によって測定し得す例えば交通の移動があまりにもおそ
いので正確な測定を得るようにまたは傾斜変化すなわち
無荷重条件での垂直または中立方向からの変化を検出す
るように加速度３１を刺激しない。
この傾斜計センサは、ホーポージニューヨーク（Ｈａｕ
ｐｐａｕｇｅ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）のスペクトロングラ
スアンドエレクトロニクス社（Ｓｐｅｃｔｒｏｎ Ｇｌ
ａｓｓ ａｎｃｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｉｎ
ｃ、、）によって製造されるロＧ−５０５傾斜センサ装
置であってもよくさらに該センサは、静的荷重条件が検
出され得る構造部材の角移動を生じさせるポイントにあ
りまた好すしくけ桁支持ポイントにありまたはその近く
にあり、例えば揺れ軸またはピンタイプ支持上にある描
ユ告部材に配設される。
ｐｐａｕｇｅ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）のスペクトロングラ
スアンドエレクトロニクス社（Ｓｐｅｃｔｒｏｎ Ｇｌ
ａｓｓ ａｎｃｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、 Ｉｎ
ｃ、、）によって製造されるロＧ−５０５傾斜センサ装
置であってもよくさらに該センサは、静的荷重条件が検
出され得る構造部材の角移動を生じさせるポイントにあ
りまた好すしくけ桁支持ポイントにありまたはその近く
にあり、例えば揺れ軸またはピンタイプ支持上にある描
ユ告部材に配設される。
傾斜計８０２は部材の角変化を測定するのに適しさらに
いつ構造部材がその中ヴ位置から変化しても信号を供給
するのに適し、かくして６効たわみが存在することを示
す。しかし７ながら、論理回路ゲート８７６が設；すら
れろので、加速度計からの信号が本来の構造］二の静止
を示さないならば、傾斜計８０２からのたわみ条件信号
は無視される。かくして構造が動的には本来静止してい
るように決定されずさらに潜在的に危険なたわみ条件を
示す位置にないならば、傾斜旧８０２はアラーノ・条件
を示さない。
いつ構造部材がその中ヴ位置から変化しても信号を供給
するのに適し、かくして６効たわみが存在することを示
す。しかし７ながら、論理回路ゲート８７６が設；すら
れろので、加速度計からの信号が本来の構造］二の静止
を示さないならば、傾斜計８０２からのたわみ条件信号
は無視される。かくして構造が動的には本来静止してい
るように決定されずさらに潜在的に危険なたわみ条件を
示す位置にないならば、傾斜旧８０２はアラーノ・条件
を示さない。
センサ１０のトランスジユーザによって得られる各離散
信号は電子部２０へ送出される。この実施例では該電子
部２（ｊは、実際に検出された信号をそれぞれ別々に増
幅および／または減衰し、次のアナログ・ディジタル変
換またはアナログ信号処理に（ｆｉｏ） 対する所望電圧領域になるようにする多重チャネル信号
調節部８２１および切替／多重装置８２２を有するよう
に構成される。代表的な出力電圧領域は約Ｏから約±１
０ボルトまで含めてもよい。検出された各信号に対して
所望出力信号レベルを得るために、信号調節部８２１
は、回路パラメータを調整するように制御モジュールに
よって制御可能にしてもよい。部２１からの調節された
信号出力は切替／多重部８２２へ、好ましくはマイクロ
プロセンサ制御装置例えばノーウッド、マス（Ｎｏｒｉ
ｌｌｏｏｄ、 ！、１ａｓｓ、 ）のアナログデバイス
（Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ）によって製造される
アナログデバイスＮｏ、７５０１へ送出される。
信号は電子部２０へ送出される。この実施例では該電子
部２（ｊは、実際に検出された信号をそれぞれ別々に増
幅および／または減衰し、次のアナログ・ディジタル変
換またはアナログ信号処理に（ｆｉｏ） 対する所望電圧領域になるようにする多重チャネル信号
調節部８２１および切替／多重装置８２２を有するよう
に構成される。代表的な出力電圧領域は約Ｏから約±１
０ボルトまで含めてもよい。検出された各信号に対して
所望出力信号レベルを得るために、信号調節部８２１
は、回路パラメータを調整するように制御モジュールに
よって制御可能にしてもよい。部２１からの調節された
信号出力は切替／多重部８２２へ、好ましくはマイクロ
プロセンサ制御装置例えばノーウッド、マス（Ｎｏｒｉ
ｌｌｏｏｄ、 ！、１ａｓｓ、 ）のアナログデバイス
（Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ）によって製造される
アナログデバイスＮｏ、７５０１へ送出される。
該マイクロプロセンサ制御装置は信号の切替および多重
を行いさらにデータサンプリングを制御するクロックタ
イマパルスを選択された桁からの適切な分析部へ与える
。
を行いさらにデータサンプリングを制御するクロックタ
イマパルスを選択された桁からの適切な分析部へ与える
。
第１．８および１１を説明する。分析モジュールは個別
のトランスジユーザを構成する入口加速度計８０．４お
よび出口加速度計８０８からのデータを評価しさらにモ
ニタされる構造部材例えばモニタされる桁を渡った車両
数の計数を行う。検出される信号は±１０ポル）ＤＣ内
になるように部８２１ によって別々に調整されさらに
アナログ回路８８１ を通過する。該アナログ回路８８
１ は検出された波形変化を区別しさらに車両数を計数
するために各車両の入口および出口を関連させる。アナ
ログ信号のディジクル化は約２５ｋＨｚより好ましくは
１．０ ｋ ＨＺのザンブリング割合て生じる。この割
合は電子部８２０のモジュールの全てに対して同一であ
ってもよい。
のトランスジユーザを構成する入口加速度計８０．４お
よび出口加速度計８０８からのデータを評価しさらにモ
ニタされる構造部材例えばモニタされる桁を渡った車両
数の計数を行う。検出される信号は±１０ポル）ＤＣ内
になるように部８２１ によって別々に調整されさらに
アナログ回路８８１ を通過する。該アナログ回路８８
１ は検出された波形変化を区別しさらに車両数を計数
するために各車両の入口および出口を関連させる。アナ
ログ信号のディジクル化は約２５ｋＨｚより好ましくは
１．０ ｋ ＨＺのザンブリング割合て生じる。この割
合は電子部８２０のモジュールの全てに対して同一であ
ってもよい。
さらに回路８８１ は、荷重の大きさを分類するために
各車両について検出されたアナログ信号の振幅を、ウヱ
イブフォームの幅および形状に基づいて区別する回路を
含む。好ましくは、ツェナーダイオ−ドブリッチが検出
信号の大きさに対応する電圧信号を発生するために使用
されるので、ツェナーダイオードの電圧は異なったカテ
ゴリーに対応する。便宜のために、大きさは４つの分類
、軽量荷重、中量荷重、重荷重および超重量荷重へ代表
的に分類され、第１の分類は乗用車に対応しさらに後者
の分類は道路または橋の径間の定格荷重容量に対して重
量超過である車両に対応する。荷重の大きさがいったん
決定されると、各荷重分類に対するレジスタを有するカ
ウンタ８８２が動作し、適切なレジスタは１カウント進
む。蓄積情報が制御モジュールによって要求されるまで
、カウンタ８８２は、決定された重量分類に関して検出
過渡過電を蓄積し続け、その後カウンタ８８２はリセッ
トする。
各車両について検出されたアナログ信号の振幅を、ウヱ
イブフォームの幅および形状に基づいて区別する回路を
含む。好ましくは、ツェナーダイオ−ドブリッチが検出
信号の大きさに対応する電圧信号を発生するために使用
されるので、ツェナーダイオードの電圧は異なったカテ
ゴリーに対応する。便宜のために、大きさは４つの分類
、軽量荷重、中量荷重、重荷重および超重量荷重へ代表
的に分類され、第１の分類は乗用車に対応しさらに後者
の分類は道路または橋の径間の定格荷重容量に対して重
量超過である車両に対応する。荷重の大きさがいったん
決定されると、各荷重分類に対するレジスタを有するカ
ウンタ８８２が動作し、適切なレジスタは１カウント進
む。蓄積情報が制御モジュールによって要求されるまで
、カウンタ８８２は、決定された重量分類に関して検出
過渡過電を蓄積し続け、その後カウンタ８８２はリセッ
トする。
モジュール８８０からの情報およびデータは、制御モジ
ュールを介在させて、橋の設置場所または中央監視ステ
ーション３０のそれぞれにあるデータ分析用現場ポート
２６または遠隔測定ポート２７へ利用しろるようにして
もよい。
ュールを介在させて、橋の設置場所または中央監視ステ
ーション３０のそれぞれにあるデータ分析用現場ポート
２６または遠隔測定ポート２７へ利用しろるようにして
もよい。
第１．８および１２図を説明する。特徴分析モジュール
８９０は検出サウンド信号を処理しさらに、もし構造部
材に対する構造アコースティック特徴が決定され、その
変化が有意ならば、アラーム条件信号を供給する。セン
サ１０の個別トランスジューサ部の加速度計の１つから
の検出周波数情報は、制御モジュール２４によって選択
されさらにシダネチニア分析モジュール８９０へ伝送さ
れる。制御モジュール２４はソフトウェア制御の下でま
たは中央監視ステーション３０もしくは他の外部処理部
によって与えられる命令に応答する割り込みモードで動
作するようしてもよい。
８９０は検出サウンド信号を処理しさらに、もし構造部
材に対する構造アコースティック特徴が決定され、その
変化が有意ならば、アラーム条件信号を供給する。セン
サ１０の個別トランスジューサ部の加速度計の１つから
の検出周波数情報は、制御モジュール２４によって選択
されさらにシダネチニア分析モジュール８９０へ伝送さ
れる。制御モジュール２４はソフトウェア制御の下でま
たは中央監視ステーション３０もしくは他の外部処理部
によって与えられる命令に応答する割り込みモードで動
作するようしてもよい。
選択検出信号はアナログ・ディジタル変換器８９２へ送
出されさらに次に構造的アコースティックシグネチュア
を形成する振幅および周波数を有する離散周波数信号へ
検出広域帯信号を変換する変換回路８９４へ送出される
。変換回路１３９４は、好ましくは高速フーリエ変換装
置である。離散周波数領域信号は、決定シグネチュアの
振幅および周波数を分析しさらに該振幅および周波数を
選択シグネチュアしきい値に比較する回路８９６へ送出
される。
出されさらに次に構造的アコースティックシグネチュア
を形成する振幅および周波数を有する離散周波数信号へ
検出広域帯信号を変換する変換回路８９４へ送出される
。変換回路１３９４は、好ましくは高速フーリエ変換装
置である。離散周波数領域信号は、決定シグネチュアの
振幅および周波数を分析しさらに該振幅および周波数を
選択シグネチュアしきい値に比較する回路８９６へ送出
される。
回路８９４および８９６ は、ロックレイ、ニュージャ
ージ（Ｒｏｃｋｌｅｉｇｈ、 Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）
のＣ１７クランドサイエンテイフイツク社（Ｒｏｃｋｌ
ａｎｄ ５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃＣａｒｐ、 ）によって
製造されるモデル５８４０Ａ分析器に機能的に類似する
。
ージ（Ｒｏｃｋｌｅｉｇｈ、 Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）
のＣ１７クランドサイエンテイフイツク社（Ｒｏｃｋｌ
ａｎｄ ５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃＣａｒｐ、 ）によって
製造されるモデル５８４０Ａ分析器に機能的に類似する
。
該しきい値は制御モジュール２４によって選択され、分
析信号を供給する特別の加速度計によってモニタされる
構造部材について、通常または基線の構造的アコーステ
ィックシグネチュアの制限に対する窓を形成する。該し
きい値は、取り囲まれる環境または気候の変化を考慮し
て調整される。
析信号を供給する特別の加速度計によってモニタされる
構造部材について、通常または基線の構造的アコーステ
ィックシグネチュアの制限に対する窓を形成する。該し
きい値は、取り囲まれる環境または気候の変化を考慮し
て調整される。
か（して構造的アコースティックシグネチュアの検出成
分がしきい信号を横切るときまたはしきい信号によって
確立された通常動作の窓の外に生じるとき、アラームが
生じる。
分がしきい信号を横切るときまたはしきい信号によって
確立された通常動作の窓の外に生じるとき、アラームが
生じる。
該装置は３つの窓を限度により好ましくは有意な共鳴周
波数に対応する１または２の窓を備えるように構成され
てもよい。振幅しきい窓は通常または基線振幅の約±１
０％から約±２５％の範囲を含むようにしてもよくさら
に周波数しきい窓は通常または基線周波数の約±２％か
ら約±１０％より好ましくは±２％から約±５％の範囲
を含む。３以上の窓は、この窓を備えさらに検出シグネ
チュアを窓に対して比較する適切な回路を付加して使用
される。
波数に対応する１または２の窓を備えるように構成され
てもよい。振幅しきい窓は通常または基線振幅の約±１
０％から約±２５％の範囲を含むようにしてもよくさら
に周波数しきい窓は通常または基線周波数の約±２％か
ら約±１０％より好ましくは±２％から約±５％の範囲
を含む。３以上の窓は、この窓を備えさらに検出シグネ
チュアを窓に対して比較する適切な回路を付加して使用
される。
一つの実施例では、「窓外」のアラーム条件の度合が測
定されさらに別々のしきい値に比較されるので、決定さ
れた大変化が認められ得る。かくして大変化の出現は、
道路を横断するゲートを動作させて道路の交通を禁する
ために用いられ、そしてついには構造部材は検査され得
る。
定されさらに別々のしきい値に比較されるので、決定さ
れた大変化が認められ得る。かくして大変化の出現は、
道路を横断するゲートを動作させて道路の交通を禁する
ために用いられ、そしてついには構造部材は検査され得
る。
好ましい実施例では、車両がモニタされている橋の径間
に刺激を与えて、その上を通過した後に、次の車両がそ
の径間に入る前に、構造的アコースティックシグネチュ
アはそのスパンの連続振動に対応する検出信号の部分を
含む。よって、電子部８２０の他の分析モジュールが、
いかなる車両もその径間にないことを確認するために使
用されてもよいので、特徴分析が行われ得る。例えば、
制御信号「交通なし」は、分析部８８０によって供給さ
れてもよく、いかなる交通もそのスパンにないことさら
に検出アコースティック情報を処理して分析信号特徴を
得るのに満足する時間であることを示す。
に刺激を与えて、その上を通過した後に、次の車両がそ
の径間に入る前に、構造的アコースティックシグネチュ
アはそのスパンの連続振動に対応する検出信号の部分を
含む。よって、電子部８２０の他の分析モジュールが、
いかなる車両もその径間にないことを確認するために使
用されてもよいので、特徴分析が行われ得る。例えば、
制御信号「交通なし」は、分析部８８０によって供給さ
れてもよく、いかなる交通もそのスパンにないことさら
に検出アコースティック情報を処理して分析信号特徴を
得るのに満足する時間であることを示す。
分析部８９０は、検出サウンドのアナログリアルタイム
の信号を供給するポート８９１および検出ディジタル信
号を検出するポート８９３で構成されてもよい。またモ
ジュール８９０は記１意装置８９７を装備し２てもよい
。該記憶装置８９７は次の処理のために所定量のディジ
タル信号、例えば６分間の信号を記憶する。アラーム条
件を確認しまたは機器もしくはしきいパラメータ等を評
価するために該信号は、遠隔測定ポート２７ヲ介してま
たは分析用ポート２６を局所的に介して中央監視ステー
ジ＝→ン３０によっでペカされる。ポート８９１および
８９３は現場ポート２６または遠隔測定ポート２７の一
方または双方へ接続されてもよい。第１，８および９図
を説明する。分析モジュール８６０は、垂直軸の構造振
動の基本モートを分析して、応力範囲事象を決定する。
の信号を供給するポート８９１および検出ディジタル信
号を検出するポート８９３で構成されてもよい。またモ
ジュール８９０は記１意装置８９７を装備し２てもよい
。該記憶装置８９７は次の処理のために所定量のディジ
タル信号、例えば６分間の信号を記憶する。アラーム条
件を確認しまたは機器もしくはしきいパラメータ等を評
価するために該信号は、遠隔測定ポート２７ヲ介してま
たは分析用ポート２６を局所的に介して中央監視ステー
ジ＝→ン３０によっでペカされる。ポート８９１および
８９３は現場ポート２６または遠隔測定ポート２７の一
方または双方へ接続されてもよい。第１，８および９図
を説明する。分析モジュール８６０は、垂直軸の構造振
動の基本モートを分析して、応力範囲事象を決定する。
それは、モニタされる構造部材に衝撃を与える過、”・
１里に起因して構造部材のたわみに関する情報を得るた
めに設けられる。地震加速度計８０６ によって検出さ
れる信号は、アナログ・ディジタル変換器８６２ によ
って得られ、ディジタル化されさらに垂直方向の構造た
わみに対応する信号を供給する２重積分回路８６４を介
して通過する。
１里に起因して構造部材のたわみに関する情報を得るた
めに設けられる。地震加速度計８０６ によって検出さ
れる信号は、アナログ・ディジタル変換器８６２ によ
って得られ、ディジタル化されさらに垂直方向の構造た
わみに対応する信号を供給する２重積分回路８６４を介
して通過する。
交互に、信号は回路８６２′ によってまず２重積分さ
れ次に回路８６４′ によ、ってディジクル化される。
れ次に回路８６４′ によ、ってディジクル化される。
生じた信号は地震ｇ＋８０６＜または適切に設置された
他の地震計）の設置場所でモニタされた構造部材の変位
またはたわみに比例する。事象数を計測し、厳しさすな
わち各ピーク対ピークたわみ値の大きさに基つく各事象
を特徴づ（づるために、たわみ信号はプリセット値と数
値的ｊご比較される。
他の地震計）の設置場所でモニタされた構造部材の変位
またはたわみに比例する。事象数を計測し、厳しさすな
わち各ピーク対ピークたわみ値の大きさに基つく各事象
を特徴づ（づるために、たわみ信号はプリセット値と数
値的ｊご比較される。
橋桁の場合には、例えば、中立位置から下方向へのたわ
みは］ｒ：、電圧ピークによって表わされでもよく、他
方中立位置」二のたわろは負電圧ピークによって表わさ
れる。ここで、応力範囲事象は、（ｉ）最大下方位置か
、ち最大ｔ１方位置才ての移動、または（２）最大上方
位置から最大下方位置までの移動のいずれかとして定義
される。
みは］ｒ：、電圧ピークによって表わされでもよく、他
方中立位置」二のたわろは負電圧ピークによって表わさ
れる。ここで、応力範囲事象は、（ｉ）最大下方位置か
、ち最大ｔ１方位置才ての移動、または（２）最大上方
位置から最大下方位置までの移動のいずれかとして定義
される。
中立から任意のたわみ計算はセンサ付近の桁に課される
降伏の量を提供することができる。負電圧ピークの絶対
値を次の正電圧ピークへ〈または正電圧ピークの絶対値
を次の負電圧ピークの絶対値へ）加えることによって、
測定の垂直方向く次（６Ｔ） 元）にお番プる桁のバイブレーションの半号イクルで表
わされる事象の応力範囲に比例する値を得ることができ
る。各ピーク対ピーク和の大きさは、いくつかのカテゴ
リーまたは範囲の一つに事象を分類するために、基準値
に比較され、各範囲は桁の物質の設計降伏の一定割合で
ある。分類後、該事象は、下位レジスフまたは各分類に
対するカウンタを有する適切な記憶レジスタ８６８にお
いて１カウントとして記憶される。ピーク対ピーク値が
設計降伏の１０％の値に等しくまたはこれを超過する応
力範囲事象のすべては計数されさらに後者の検索部に記
憶される。
降伏の量を提供することができる。負電圧ピークの絶対
値を次の正電圧ピークへ〈または正電圧ピークの絶対値
を次の負電圧ピークの絶対値へ）加えることによって、
測定の垂直方向く次（６Ｔ） 元）にお番プる桁のバイブレーションの半号イクルで表
わされる事象の応力範囲に比例する値を得ることができ
る。各ピーク対ピーク和の大きさは、いくつかのカテゴ
リーまたは範囲の一つに事象を分類するために、基準値
に比較され、各範囲は桁の物質の設計降伏の一定割合で
ある。分類後、該事象は、下位レジスフまたは各分類に
対するカウンタを有する適切な記憶レジスタ８６８にお
いて１カウントとして記憶される。ピーク対ピーク値が
設計降伏の１０％の値に等しくまたはこれを超過する応
力範囲事象のすべては計数されさらに後者の検索部に記
憶される。
応力範囲事象モジュール８６０は検出値を、構造部材の
最大許容たわみに対応する所定のしきい信号値と１ヒ較
するアラーム回路８６９を備えるので、該しきい値を超
過すると、「動的たわみ」アラーム信号を発生する。
最大許容たわみに対応する所定のしきい信号値と１ヒ較
するアラーム回路８６９を備えるので、該しきい値を超
過すると、「動的たわみ」アラーム信号を発生する。
応力範囲事象モジュール８６０は、いつ構造部材が垂直
次元で移動するかに対応する「横移動」制御信号を発生
し、該信号はモジュール８７０と関連するゲート８７６
によって使用されて、橋の動的移動から生ずる静的アラ
ーム条件の発生を妨げる、。
次元で移動するかに対応する「横移動」制御信号を発生
し、該信号はモジュール８７０と関連するゲート８７６
によって使用されて、橋の動的移動から生ずる静的アラ
ーム条件の発生を妨げる、。
また応力範囲事象モジュール８６０は出力ポート８６７
を有してもよく、該出カポ−１−８６７は遠隔場所のデ
ータ分析用リアルタイム信号を提供するポート２６およ
び／または中央ステーション３０の分析用遠隔測定ポー
ト２７によって入力される。
を有してもよく、該出カポ−１−８６７は遠隔場所のデ
ータ分析用リアルタイム信号を提供するポート２６およ
び／または中央ステーション３０の分析用遠隔測定ポー
ト２７によって入力される。
かくして応力範囲事象モジュール８６０は動的履歴を提
供しさらに選択されたたわみ事象のアラーム信号を発生
する。過渡荷重の事象を分類して、構造部材が一定期間
に受ける疲労を生じさせる事象数および疲労度が表示さ
れ、該−足間において情報が制御モジュール２４によっ
て入力される蓄積レジスタ８６５へ蓄積される。情報が
入力されると、レジスフ８６８ はクリアされさらに新
データがＭ債される。過渡荷重事象が一定しきい値を超
過するときはいっでもアラーム信号が発生される。該−
定しきい値によって、最大所望たわみを動的事象の間に
超過したことが示される。さらにアラーム信号は他の現
場装置を動作させるために使用される。該装置には過渡
荷重の存在を表示したり、潜在的に質量超過の車両の写
真を撮らさせたり、指名された質量超過の車両に検出可
能なマーキングを塗布させるものがある。よって正規の
当局はその車両を調査しさらに任意の適切な罰金または
税を課すことができる。
供しさらに選択されたたわみ事象のアラーム信号を発生
する。過渡荷重の事象を分類して、構造部材が一定期間
に受ける疲労を生じさせる事象数および疲労度が表示さ
れ、該−足間において情報が制御モジュール２４によっ
て入力される蓄積レジスタ８６５へ蓄積される。情報が
入力されると、レジスフ８６８ はクリアされさらに新
データがＭ債される。過渡荷重事象が一定しきい値を超
過するときはいっでもアラーム信号が発生される。該−
定しきい値によって、最大所望たわみを動的事象の間に
超過したことが示される。さらにアラーム信号は他の現
場装置を動作させるために使用される。該装置には過渡
荷重の存在を表示したり、潜在的に質量超過の車両の写
真を撮らさせたり、指名された質量超過の車両に検出可
能なマーキングを塗布させるものがある。よって正規の
当局はその車両を調査しさらに任意の適切な罰金または
税を課すことができる。
第１，８および１０図を説明する。分析モジュール８７
０は構造部材の傾斜の表示を与える傾斜検出モジュール
である。該構造部材の傾斜は、非動的応力および非過渡
荷重に対応する通常中立位置からモニタされる。好まし
い実施例では、傾斜は傾斜計トランスジューサの設置場
所の構造部材の角変化を測定することによって示される
。傾斜計１８０２からの信号がアナログ・ディジタル変
換器１８７２および静的たわみ論理回路１３７４へ送出
されるので、傾斜計の方向変化によって角方向データを
含むデータが提供される。傾斜計の信号が所定角度より
も大きい角度に一致するときにはアラーム条件の存在が
宣される。しかしながらモジュール８６０が論理ゲート
を閉成するように「橋移動」信れる。かくして、構造部
材が本来の静止状態にありさらに通常の中立位置に関し
て異常な角度にあると決定されるときにのみ、アラーム
が発生される。一つの実施例では、検出たわみが設計降
伏の約１６６倍を超える応力に等しいときアラーム信号
が発生される。
０は構造部材の傾斜の表示を与える傾斜検出モジュール
である。該構造部材の傾斜は、非動的応力および非過渡
荷重に対応する通常中立位置からモニタされる。好まし
い実施例では、傾斜は傾斜計トランスジューサの設置場
所の構造部材の角変化を測定することによって示される
。傾斜計１８０２からの信号がアナログ・ディジタル変
換器１８７２および静的たわみ論理回路１３７４へ送出
されるので、傾斜計の方向変化によって角方向データを
含むデータが提供される。傾斜計の信号が所定角度より
も大きい角度に一致するときにはアラーム条件の存在が
宣される。しかしながらモジュール８６０が論理ゲート
を閉成するように「橋移動」信れる。かくして、構造部
材が本来の静止状態にありさらに通常の中立位置に関し
て異常な角度にあると決定されるときにのみ、アラーム
が発生される。一つの実施例では、検出たわみが設計降
伏の約１６６倍を超える応力に等しいときアラーム信号
が発生される。
他の実施例では、傾斜計８０２からの信号は、構造部材
の最大許容傾斜に対応したしきい値と比較するために比
較器８７１を通過する。そして、しきい値を超えたとき
は、論理回路８７３により警報状態が宣言され、ゲート
８７６が開となったとき、警報信号が発生する。
の最大許容傾斜に対応したしきい値と比較するために比
較器８７１を通過する。そして、しきい値を超えたとき
は、論理回路８７３により警報状態が宣言され、ゲート
８７６が開となったとき、警報信号が発生する。
分析モジュール８７０は、例えば現場ボート２６を経由
して離れた場所で、又は例えば遠隔測定ポート２７を経
由して中央ステーション３０で、データ分析をするため
に実時間信号に対するアクセス手段を備えていてもよい
。
して離れた場所で、又は例えば遠隔測定ポート２７を経
由して中央ステーション３０で、データ分析をするため
に実時間信号に対するアクセス手段を備えていてもよい
。
別の具体例では、分析モジュール８７０は、選択された
時間間隔の間の、構造部材の検出された最大の変位を決
定し、各間隔に対して、最大値を記憶するように構成し
てもよい。選択された時間間隔の間、即ち、実時間の５
分間、記憶された信号より大きい信号が検出される七−
時記憶レジスタの中の記憶された信号を置き換える。予
め定められた間隔の最後で、−時記憶レジスタの中の値
は、別の記憶レジスタの中に記憶される。各連続した間
隔のピーク値が得られ、記憶される。記憶レジスタの内
容は、蓄積された、たわみデータが制御モジュール２４
により、典型的には、中央監視ステーション３０からの
指令により出力される。
時間間隔の間の、構造部材の検出された最大の変位を決
定し、各間隔に対して、最大値を記憶するように構成し
てもよい。選択された時間間隔の間、即ち、実時間の５
分間、記憶された信号より大きい信号が検出される七−
時記憶レジスタの中の記憶された信号を置き換える。予
め定められた間隔の最後で、−時記憶レジスタの中の値
は、別の記憶レジスタの中に記憶される。各連続した間
隔のピーク値が得られ、記憶される。記憶レジスタの内
容は、蓄積された、たわみデータが制御モジュール２４
により、典型的には、中央監視ステーション３０からの
指令により出力される。
一つの具体例に於いては、遠隔電子部８２０と中央監視
ステーション３０間の情報交換は、警報信号が、遠隔電
子部８２０の分析モジュールから発生したときに、行わ
れるので、中央監視ステーション３０が、蓄積されたデ
ータを得るために遠隔電子部８２０を呼び出していると
き、又は中央監視ステーション３０が初期化を行ってい
るとき、又は遠隔電子部８２０のパラメータを調整して
いるとき、機器の試験を実施しているとき、又は構造部
材ないしは過渡荷重の実時間分析を行っているときに、
警報は中央監視ステーション３０に転送することが可能
である。このように情報交換を制限し、各遠隔部で蓄積
されるデータの量を制限することにより、数千から致方
の範囲の多数台の遠隔部が、−台の中央監視ステーショ
ンに接続されることが可能となる。
ステーション３０間の情報交換は、警報信号が、遠隔電
子部８２０の分析モジュールから発生したときに、行わ
れるので、中央監視ステーション３０が、蓄積されたデ
ータを得るために遠隔電子部８２０を呼び出していると
き、又は中央監視ステーション３０が初期化を行ってい
るとき、又は遠隔電子部８２０のパラメータを調整して
いるとき、機器の試験を実施しているとき、又は構造部
材ないしは過渡荷重の実時間分析を行っているときに、
警報は中央監視ステーション３０に転送することが可能
である。このように情報交換を制限し、各遠隔部で蓄積
されるデータの量を制限することにより、数千から致方
の範囲の多数台の遠隔部が、−台の中央監視ステーショ
ンに接続されることが可能となる。
中央監視ステーション３０は、各遠隔電子部８２０によ
って得られたデータを個別に評価するために、改造され
ることが望ましい。それは、あらゆる警報を受信し、履
歴データを蓄積し、操作員が遠隔電子部を調整し、そし
て／又は必要が生じたとき、あらゆる構造部材の実時間
評価ができるようになっているかもしれない。このよう
に、異常又は警報が発生したときに、操作員は、実時間
又は実時間に近い時間内で、例えば、警報条件を確認し
取り除くために、その構造部材の履歴データを再評価す
るために、又は計測方法又は警報信号のしきい値を適切
に訂正変更するために、特定の遠くの構造部材を評価で
きるかもしれない。中央監視スデーンヨン３０は、信号
を得、それがスデーション３０で処理されたとき表示す
るために、又は外部機器により更に解析をするために、
現場アクセスポート３６を備えているかもしれない。
って得られたデータを個別に評価するために、改造され
ることが望ましい。それは、あらゆる警報を受信し、履
歴データを蓄積し、操作員が遠隔電子部を調整し、そし
て／又は必要が生じたとき、あらゆる構造部材の実時間
評価ができるようになっているかもしれない。このよう
に、異常又は警報が発生したときに、操作員は、実時間
又は実時間に近い時間内で、例えば、警報条件を確認し
取り除くために、その構造部材の履歴データを再評価す
るために、又は計測方法又は警報信号のしきい値を適切
に訂正変更するために、特定の遠くの構造部材を評価で
きるかもしれない。中央監視スデーンヨン３０は、信号
を得、それがスデーション３０で処理されたとき表示す
るために、又は外部機器により更に解析をするために、
現場アクセスポート３６を備えているかもしれない。
好ましい具体例に於いては、中央監視ステーション３０
は自動的に、周期的な各遠隔電子部８２０を呼び出し、
遠隔部により記憶されたデータを回収する。履歴データ
は以前にその遠隔部から得られたデータ、即ち前日、前
週、前月、前年のデータと比較されることができ、最近
検出されたパラメータのどれかが、以前のＢ歴データか
ら顕著に変化し、ている場合には、適切な警報状態を発
生するこ上ができる。この場合警報の発生は、その構造
部材についてより詳しい調査をすることが必要であるこ
とを示している。
は自動的に、周期的な各遠隔電子部８２０を呼び出し、
遠隔部により記憶されたデータを回収する。履歴データ
は以前にその遠隔部から得られたデータ、即ち前日、前
週、前月、前年のデータと比較されることができ、最近
検出されたパラメータのどれかが、以前のＢ歴データか
ら顕著に変化し、ている場合には、適切な警報状態を発
生するこ上ができる。この場合警報の発生は、その構造
部材についてより詳しい調査をすることが必要であるこ
とを示している。
過渡荷重の総数の顕著な多様性は、構造的要素の使用寿
命に関連したより大規模な用途を示している。高速道路
橋のような構造物に対して、その数値は、一般に乗り物
の数に関係し、もっと使用できるか否かは、交通量が増
加するか否かに帰することかできる。過渡荷重の大きさ
の顕著な多様性は、使用方法に関連づけることができる
。
命に関連したより大規模な用途を示している。高速道路
橋のような構造物に対して、その数値は、一般に乗り物
の数に関係し、もっと使用できるか否かは、交通量が増
加するか否かに帰することかできる。過渡荷重の大きさ
の顕著な多様性は、使用方法に関連づけることができる
。
高速道路橋のような構造物に対して、過渡荷重の大きさ
、及び検出されたストレスは、荷重の数により評価でき
るため、対応する乗り物の数の増加なしｊ、ご、より１
い荷重の数が増加するときは、その変化は、橋桁間の各
乗り物の衝撃の増加の間隔よりも、道路の不連続性即ち
凸凹に関係しているかもしれない。又は、それは、例え
ば何処かで建設が行われていることによる激しいトラン
クの往来を示すかもしれない。
、及び検出されたストレスは、荷重の数により評価でき
るため、対応する乗り物の数の増加なしｊ、ご、より１
い荷重の数が増加するときは、その変化は、橋桁間の各
乗り物の衝撃の増加の間隔よりも、道路の不連続性即ち
凸凹に関係しているかもしれない。又は、それは、例え
ば何処かで建設が行われていることによる激しいトラン
クの往来を示すかもしれない。
ある時間内で検出された最大変位の顕著な変化は、何か
構造的な特性、例えば弾性の変化を示している。しかし
ながら、過渡荷重の数の増加によって変化が引き起こさ
れたときは、それは単に過渡荷重が多くなったことを反
映しているだけかもしれない。橋の分野では、これは、
渋沸の結果てあろうが、橋桁間の交通量が多量であるこ
とを反映している。同様に、増加した変位が、厳しい過
渡荷重の数の増加に対応しているときは、信号の変化は
、路面の不連続性、即ち窪みによるものであろう。
構造的な特性、例えば弾性の変化を示している。しかし
ながら、過渡荷重の数の増加によって変化が引き起こさ
れたときは、それは単に過渡荷重が多くなったことを反
映しているだけかもしれない。橋の分野では、これは、
渋沸の結果てあろうが、橋桁間の交通量が多量であるこ
とを反映している。同様に、増加した変位が、厳しい過
渡荷重の数の増加に対応しているときは、信号の変化は
、路面の不連続性、即ち窪みによるものであろう。
一旦警報信号の原因が診断されるき、構造物の目視点検
が、認識された変化に対し、予め定められた厳格さを持
って行われるように工程を組むことができる。多くの場
合、簡略の目視点検は、診断を確かなものとするばかり
でなく、より完全な調査が必要であることを、確認する
ことになる。
が、認識された変化に対し、予め定められた厳格さを持
って行われるように工程を組むことができる。多くの場
合、簡略の目視点検は、診断を確かなものとするばかり
でなく、より完全な調査が必要であることを、確認する
ことになる。
これは、点検そして適切な修理が通常どうり行えるよう
に、機材をより効果的に配置することを許容する。
に、機材をより効果的に配置することを許容する。
この具体例の他の利点は、中央監視ステーションは、長
期間データを収拾することができ、監視されでいる種々
の構造部材の使用と修理に関する将来の必要性を見出す
ために経時的傾向を描くことができることである。
期間データを収拾することができ、監視されでいる種々
の構造部材の使用と修理に関する将来の必要性を見出す
ために経時的傾向を描くことができることである。
第１図及び第１３図を参照することにより、本発明は構
造部材の構造的な完全性の変化を測定する手段を備えて
いることが解る。一つの具体例では、その方法は、以下
を含んでいる。
造部材の構造的な完全性の変化を測定する手段を備えて
いることが解る。一つの具体例では、その方法は、以下
を含んでいる。
（ａ）過渡荷重に対する予め定められた一方向の構造部
材中のソニック及びインフラソニックの固有基本周波数
及び調波周波数を持つサウンドを検出すること； （ｂ）構造部材を第１の大きさを存する第１の過渡荷重
の下に置くこと； （ｃ）予め定められた一方向に、第１の過渡荷重に応答
して構造部材内を伝搬してきた、検出されたサウンドか
ら第１の構造的アコースティック信号、この第１の構造
的アコースティック信号は第１の過渡荷重に応答して伝
搬される基本周波数及び調波周波数を含むが、を検出す
ること；（ｄ）構造部材を第２の大きさを有する第２の
過渡荷重の下に置くこと； （ｅ）予め定められた一方向に、第２の過渡荷重に応答
して構造部材内を伝搬してきた、検出されたサウンドか
ら第２の構造的アコースティック信号、この第２の構造
的アコースティック信号は第２の過渡荷重に応答して伝
搬される基本周波数及び調波周波数を含むが、を検出す
ること；（ｆ）第２の構造的アコースティック信号を第
１の構造的アコースティック信号と比較すること；（ｇ
＞第２の構造的アコースティック信号の基本周波数及び
調波周波数が第１の構造的アコースティック信号の基本
周波数及び調波周波数から予め定められた量以上相違し
たとき、構造的特性に変化が起きたことを決定すること 上述した方法の一つの具体例において、段階（ａ）は、
アナログ信号をディジタル信号に変換し、引き続き中央
監視ステーションに伝送するだめの一時記憶器中に構造
的アコースティック信号を記憶する機能も含む、各構造
部材用の遠隔電子部で実行され、段階（ｃ）、 （ｅ
）、 （ｆ）、 （ｇ）は中央監視ステーションで実
行される。
材中のソニック及びインフラソニックの固有基本周波数
及び調波周波数を持つサウンドを検出すること； （ｂ）構造部材を第１の大きさを存する第１の過渡荷重
の下に置くこと； （ｃ）予め定められた一方向に、第１の過渡荷重に応答
して構造部材内を伝搬してきた、検出されたサウンドか
ら第１の構造的アコースティック信号、この第１の構造
的アコースティック信号は第１の過渡荷重に応答して伝
搬される基本周波数及び調波周波数を含むが、を検出す
ること；（ｄ）構造部材を第２の大きさを有する第２の
過渡荷重の下に置くこと； （ｅ）予め定められた一方向に、第２の過渡荷重に応答
して構造部材内を伝搬してきた、検出されたサウンドか
ら第２の構造的アコースティック信号、この第２の構造
的アコースティック信号は第２の過渡荷重に応答して伝
搬される基本周波数及び調波周波数を含むが、を検出す
ること；（ｆ）第２の構造的アコースティック信号を第
１の構造的アコースティック信号と比較すること；（ｇ
＞第２の構造的アコースティック信号の基本周波数及び
調波周波数が第１の構造的アコースティック信号の基本
周波数及び調波周波数から予め定められた量以上相違し
たとき、構造的特性に変化が起きたことを決定すること 上述した方法の一つの具体例において、段階（ａ）は、
アナログ信号をディジタル信号に変換し、引き続き中央
監視ステーションに伝送するだめの一時記憶器中に構造
的アコースティック信号を記憶する機能も含む、各構造
部材用の遠隔電子部で実行され、段階（ｃ）、 （ｅ
）、 （ｆ）、 （ｇ）は中央監視ステーションで実
行される。
好ましい具体例においては、第１及び第２の過渡荷重は
、本質的におなじ大きさおなじ時間幅であり、予め定め
られた量は、天気あるいは環境条件の相違による構造部
材の弾性の変化が許容値内であるように選択される。
、本質的におなじ大きさおなじ時間幅であり、予め定め
られた量は、天気あるいは環境条件の相違による構造部
材の弾性の変化が許容値内であるように選択される。
又他の好ましい具体例においては、構造部材中のサウン
ド周波数の検出は、選択された一方向、更に好ましくは
、選択された二方向の過渡荷重に対する構造部材の動き
を、例えば加速度計により検出することからなる。構造
的アコースティック信号は、構造部材の一方向に、構造
部材の中に元々存在するサウンド周波数を含むであろう
。例えば、橋桁支持部材と結合したときに、長手方向に
存在する周波数及び垂直方向に存在する周波数は、分離
して検出され、構造的完全性の変化に対し、基本周波数
及び調波周波数、より特定的には弾性とこわさに違いが
生じたか否かを決定するために、以前に得られた構造的
アコースティック信号の基準周波数と比較される。他の
具体例に於いては、部材の長手方向を横切る横方向の動
きのような、三次元の検出をすることができる。全ての
方向の合成信号を検出し、比較することも可能ではある
が、異なる方向の信号は、分離して検出され、比較され
ることが望ましい。
ド周波数の検出は、選択された一方向、更に好ましくは
、選択された二方向の過渡荷重に対する構造部材の動き
を、例えば加速度計により検出することからなる。構造
的アコースティック信号は、構造部材の一方向に、構造
部材の中に元々存在するサウンド周波数を含むであろう
。例えば、橋桁支持部材と結合したときに、長手方向に
存在する周波数及び垂直方向に存在する周波数は、分離
して検出され、構造的完全性の変化に対し、基本周波数
及び調波周波数、より特定的には弾性とこわさに違いが
生じたか否かを決定するために、以前に得られた構造的
アコースティック信号の基準周波数と比較される。他の
具体例に於いては、部材の長手方向を横切る横方向の動
きのような、三次元の検出をすることができる。全ての
方向の合成信号を検出し、比較することも可能ではある
が、異なる方向の信号は、分離して検出され、比較され
ることが望ましい。
多くの例で、構造的アコースティック信号を構成する周
波数の変化は、より高い高調波、即ち２００次またはそ
れ以上の高調波でより容易に検出、識別可能であり、構
造的完全性の変化をより正確に、より強調して識別でき
る事となることが発見されたことは、重要なことである
。例えば、通常の弾性を持って一端を固定された長さ９
０フイートの普通の■型部材である構造部材は、約１．
５ｆｌｚの固有周波数を有するであろう。使用により弾
性が変化したときには、固有周波数の変化は、１．６Ｈ
ｚに極く僅か変化してもよい。その様な変化は、検出で
きるけれども、大きな変化ではないし、すぐには識別さ
れないであろう。しかしながら、これに対応した、より
高次の高調波の変化は大きく、従って検出容易である。
波数の変化は、より高い高調波、即ち２００次またはそ
れ以上の高調波でより容易に検出、識別可能であり、構
造的完全性の変化をより正確に、より強調して識別でき
る事となることが発見されたことは、重要なことである
。例えば、通常の弾性を持って一端を固定された長さ９
０フイートの普通の■型部材である構造部材は、約１．
５ｆｌｚの固有周波数を有するであろう。使用により弾
性が変化したときには、固有周波数の変化は、１．６Ｈ
ｚに極く僅か変化してもよい。その様な変化は、検出で
きるけれども、大きな変化ではないし、すぐには識別さ
れないであろう。しかしながら、これに対応した、より
高次の高調波の変化は大きく、従って検出容易である。
例えば、２００次の高調波３００１（ｚに於いては、変
化は約２０ｔ（ｚを期待できる。
化は約２０ｔ（ｚを期待できる。
このように、より高次の高調波の変化の検出が、例えば
、欠陥に対応して基本周波数及び調波周波数の大部分が
偏移しているか否か、検出された変化が異常であるか否
かを決定するために、より完全に、より低い周波数を評
価するために使用されるかもしれない。
、欠陥に対応して基本周波数及び調波周波数の大部分が
偏移しているか否か、検出された変化が異常であるか否
かを決定するために、より完全に、より低い周波数を評
価するために使用されるかもしれない。
他の好ましい具体例に於いては、構造的アコースティッ
ク信号の要素が構造部材の異なった場所で検出される。
ク信号の要素が構造部材の異なった場所で検出される。
この具体例では、同じ過渡荷重に対する部材の応答に対
する二つの測定値が得られ、部材の構造的完全性又は弾
性（こわさ）の変化に対応した信号の変化があるか否か
の二つの独立した決定をすることが可能となる。更に、
この独立の決定は、相互相関を調べられ、その相互相関
は、決定の確かさの程度を強化するために使用すること
ができる。特に、基本周波数及び調波周波数の検出され
た偏移の同時発生、又は、一つ又はそれ以上の検出器で
、新しく検出された基本周波数及び調波周波数の同時発
生は、独立してなされた決定の信頼度を高めることとな
ろう。
する二つの測定値が得られ、部材の構造的完全性又は弾
性（こわさ）の変化に対応した信号の変化があるか否か
の二つの独立した決定をすることが可能となる。更に、
この独立の決定は、相互相関を調べられ、その相互相関
は、決定の確かさの程度を強化するために使用すること
ができる。特に、基本周波数及び調波周波数の検出され
た偏移の同時発生、又は、一つ又はそれ以上の検出器で
、新しく検出された基本周波数及び調波周波数の同時発
生は、独立してなされた決定の信頼度を高めることとな
ろう。
更に、同一の構造部材の重複した場所に、過渡荷重に応
答して、構造部材の中を伝搬するサウンドを検出するた
めの、異なった形式のトランスジユーザも含めて、重複
したトランスジユーザが使用されるかもしれない。
答して、構造部材の中を伝搬するサウンドを検出するた
めの、異なった形式のトランスジユーザも含めて、重複
したトランスジユーザが使用されるかもしれない。
構造部材の局部に限定された欠陥に関連した、新しい共
振周波数又は定在波周波数の検出は、予め定められた基
本波長点、検出されたサウンドが伝搬する部材の適当な
方向の測定値との、欠陥の位置を定めること上なる相関
をとり、欠陥が存在するであろう構造部十オの一端から
の距離を決定することにより、欠陥の相対的位置を決定
するために使用され得る３、一方向以上の共振周波数を
検出４゛ることにより、そして、多次元的に欠陥の位置
を定めることとなる。新しい共振周波数の（・口開をと
ることにより、構造部材内の欠陥の位置がより詳細に決
定される。
振周波数又は定在波周波数の検出は、予め定められた基
本波長点、検出されたサウンドが伝搬する部材の適当な
方向の測定値との、欠陥の位置を定めること上なる相関
をとり、欠陥が存在するであろう構造部十オの一端から
の距離を決定することにより、欠陥の相対的位置を決定
するために使用され得る３、一方向以上の共振周波数を
検出４゛ることにより、そして、多次元的に欠陥の位置
を定めることとなる。新しい共振周波数の（・口開をと
ることにより、構造部材内の欠陥の位置がより詳細に決
定される。
本発明の一つの具体例において、第１の過渡荷重及び第
１の構造的アコースティック信号は、構造的要素の標準
又は基準信号として用し）られ、それ以後収集された過
渡荷重に対する信号は、最初の標準信号と比較されるで
あろう。この具体例に於いては、構造部材が、第１の過
渡荷重の直後に意図した［］的に対しては、安全である
ことが確かめられるならば、基準信号は１、相対的な変
化にだいし、最適な安全性に関する構造的完全性の絶対
的変化の検出のために使用できる。別の具体例に於いて
は、各直後に収集された信−号が、直前に（又は最も最
近に）収集された信号と比較されることにより、先行の
ＩＪｌすと其れに続く信号の動的な比較がなされるかも
しれない５、 前の具体例ｊ、こ於いては、環境条（４１，の相違によ
る調整又は許容１１１）異方で、ここで説明したすうに
必要かもしれなし）が、後者の具体例に於いては、特に
本質的な環境の変化となるほど過渡前Φの時間間隔が大
きくない場合には、その俤な調整は、３１り小さく最１
１’ｌとなるであろう。史に、両方の具体例の結合に於
いでは、最も最耐工の過渡荷重（に対する応答が、同じ
ような環境条件１ζでの比較的最近の以前の過渡荷重に
対する応答と比較するために使用されるかもしれない。
１の構造的アコースティック信号は、構造的要素の標準
又は基準信号として用し）られ、それ以後収集された過
渡荷重に対する信号は、最初の標準信号と比較されるで
あろう。この具体例に於いては、構造部材が、第１の過
渡荷重の直後に意図した［］的に対しては、安全である
ことが確かめられるならば、基準信号は１、相対的な変
化にだいし、最適な安全性に関する構造的完全性の絶対
的変化の検出のために使用できる。別の具体例に於いて
は、各直後に収集された信−号が、直前に（又は最も最
近に）収集された信号と比較されることにより、先行の
ＩＪｌすと其れに続く信号の動的な比較がなされるかも
しれない５、 前の具体例ｊ、こ於いては、環境条（４１，の相違によ
る調整又は許容１１１）異方で、ここで説明したすうに
必要かもしれなし）が、後者の具体例に於いては、特に
本質的な環境の変化となるほど過渡前Φの時間間隔が大
きくない場合には、その俤な調整は、３１り小さく最１
１’ｌとなるであろう。史に、両方の具体例の結合に於
いでは、最も最耐工の過渡荷重（に対する応答が、同じ
ような環境条件１ζでの比較的最近の以前の過渡荷重に
対する応答と比較するために使用されるかもしれない。
同定された基準標準信号が、最近のデータのみ比較した
場合には、無視されたであろう徐々に発生ずる欠陥と結
び付く、基本周波数及び調波周？ＪＩ数の徐々の偏移を
識別するた狛に使用され胃る。このように、例えば橋桁
支持部材で成る日から翌−の同時刻まで、収集された測
定値は、同じような環境条件下での過渡荷重に応答して
部材を伝搬するサウンドを評価する基準点が、これら条
件の徐々の変化に応じて、偏移するであろう。このよう
に、本質的な変化が検出されたときには、これが大きな
環境条件の変化によるあやまった警報であるか、より詳
しい調査を必要とする裂は目、割れ目、又はその他の問
題であるのかは容易に確かめることができる。
場合には、無視されたであろう徐々に発生ずる欠陥と結
び付く、基本周波数及び調波周？ＪＩ数の徐々の偏移を
識別するた狛に使用され胃る。このように、例えば橋桁
支持部材で成る日から翌−の同時刻まで、収集された測
定値は、同じような環境条件下での過渡荷重に応答して
部材を伝搬するサウンドを評価する基準点が、これら条
件の徐々の変化に応じて、偏移するであろう。このよう
に、本質的な変化が検出されたときには、これが大きな
環境条件の変化によるあやまった警報であるか、より詳
しい調査を必要とする裂は目、割れ目、又はその他の問
題であるのかは容易に確かめることができる。
第２の構造的アコースティック信号のサンプルの基本周
波数及び調波周波数が第１の構造的アコースティック信
号のサンプルの基本周波数及び調波周波数から、警報を
発生ずることなく、相違した量が予め定められた争以」
二であるときは、天候又は環境条件の変化による、構造
部材の弾性の変化に対応している。この量は、異なった
環境天候の下に、既知の、本質的におなし大きさの過渡
荷重のづンブルの下に構造部材を置き、環境の変化によ
り発生する信号の相対的変化の幅を決定し、構造部材の
構造的完全性に変化の無いことを確認し、環境の変化に
より検出された範囲で、第１の構造的アコースディソク
信号を補正することにより、決定されるであろう。本発
明の上述した方法は、更に第１及び第２の過渡荷重が構
造部材に衝撃を与えたときに、環境条件を監視し、予め
定められた環境の変化と弾性の変化の関係に基づいた、
検出された環境条件の相違に対応した予め定められた量
を調整することを含むことも可能であろう。
波数及び調波周波数が第１の構造的アコースティック信
号のサンプルの基本周波数及び調波周波数から、警報を
発生ずることなく、相違した量が予め定められた争以」
二であるときは、天候又は環境条件の変化による、構造
部材の弾性の変化に対応している。この量は、異なった
環境天候の下に、既知の、本質的におなし大きさの過渡
荷重のづンブルの下に構造部材を置き、環境の変化によ
り発生する信号の相対的変化の幅を決定し、構造部材の
構造的完全性に変化の無いことを確認し、環境の変化に
より検出された範囲で、第１の構造的アコースディソク
信号を補正することにより、決定されるであろう。本発
明の上述した方法は、更に第１及び第２の過渡荷重が構
造部材に衝撃を与えたときに、環境条件を監視し、予め
定められた環境の変化と弾性の変化の関係に基づいた、
検出された環境条件の相違に対応した予め定められた量
を調整することを含むことも可能であろう。
更に別の実施例においては、構造部材の過渡荷重に対す
る決定された応答は、１個以上の範鴫に属する過渡荷重
に対応する複数の信号に比較することが可能である。こ
の実施例において、センザ出力信号は、「処理された周
波数波形指示記号」、即ち比較点としての構造上のアコ
ースティック記号ライブラリの代りに使用される。これ
は過渡荷重の特徴的分類においては精度に欠けるもので
はあるけれども、過渡荷重の性質の精密測定が所望され
ない場合には、検知された信号処理の容易さを改善する
ものである。
る決定された応答は、１個以上の範鴫に属する過渡荷重
に対応する複数の信号に比較することが可能である。こ
の実施例において、センザ出力信号は、「処理された周
波数波形指示記号」、即ち比較点としての構造上のアコ
ースティック記号ライブラリの代りに使用される。これ
は過渡荷重の特徴的分類においては精度に欠けるもので
はあるけれども、過渡荷重の性質の精密測定が所望され
ない場合には、検知された信号処理の容易さを改善する
ものである。
別の実施例において、この方法は、例えば、マイクロホ
ンや他の内部デバイスを使用する構造部（８Ｇ） 材から発生する音を検知し、過渡荷重、例えば構造部材
が成分である構造体の割れ目、ひび割れ、凍りついた膨
張継手、または構造体の構成部のゆるみなどを、アコー
スティックな表示をする別の部分に対し擦過する構造部
材の一部分から生ずる音に対して、良好な状態の構造部
材から発生ずる音に関係しない空輸中の音響を検知する
方法を具備することが可能である。
ンや他の内部デバイスを使用する構造部（８Ｇ） 材から発生する音を検知し、過渡荷重、例えば構造部材
が成分である構造体の割れ目、ひび割れ、凍りついた膨
張継手、または構造体の構成部のゆるみなどを、アコー
スティックな表示をする別の部分に対し擦過する構造部
材の一部分から生ずる音に対して、良好な状態の構造部
材から発生ずる音に関係しない空輸中の音響を検知する
方法を具備することが可能である。
第１図および第１２図を参照すれば、本発明により可搬
式解析装置や信号記録装置を用いる遠隔電子回路部８２
００局部ボート２６の実時間データを用いる構造部材に
固定された選択された変換器からの実時間信号を得る方
法、或は遠隔測定ポート２７を介して中央監視ステーシ
ョン３０へ伝送するため選択された変換器から取出され
た記号解析モジュール８９０に一時的に格納された記号
サンプルを得る方法がまた得られるものである。これに
より、例えば従来のパターン認識技術またはアルゴリズ
ム、即ちそれにふされしいものはに、 Ｓ、 Ｆｕ氏編
［パターン認識および機械学習ｊ （プレナム出版刊行
１９７１年）およびその他の教材に記載されているよう
に、例えばパターン認識問題を解決するための決定理論
（もしくは統計学的）研究法、または−層適切には、統
署上のくもしくは言語学上の）研究法を適用することに
より、信号の高度に複雑な解析を行うことが許容される
。このような後者の技術によって過渡荷重の量と形式の
見積を可能とすることができ、この過渡荷重は、その負
荷に対応する構造部材の運動の解析および該過渡現象に
より生じたサウンドに基いて構造部材に印加されるもの
である。
式解析装置や信号記録装置を用いる遠隔電子回路部８２
００局部ボート２６の実時間データを用いる構造部材に
固定された選択された変換器からの実時間信号を得る方
法、或は遠隔測定ポート２７を介して中央監視ステーシ
ョン３０へ伝送するため選択された変換器から取出され
た記号解析モジュール８９０に一時的に格納された記号
サンプルを得る方法がまた得られるものである。これに
より、例えば従来のパターン認識技術またはアルゴリズ
ム、即ちそれにふされしいものはに、 Ｓ、 Ｆｕ氏編
［パターン認識および機械学習ｊ （プレナム出版刊行
１９７１年）およびその他の教材に記載されているよう
に、例えばパターン認識問題を解決するための決定理論
（もしくは統計学的）研究法、または−層適切には、統
署上のくもしくは言語学上の）研究法を適用することに
より、信号の高度に複雑な解析を行うことが許容される
。このような後者の技術によって過渡荷重の量と形式の
見積を可能とすることができ、この過渡荷重は、その負
荷に対応する構造部材の運動の解析および該過渡現象に
より生じたサウンドに基いて構造部材に印加されるもの
である。
一実施例において、その方法は次の段階を具備する：即
ち （ａ）内在するサウンドを検出し、かつ構造部材の基本
周波数と高調波周波数を含む周波数における過渡荷重に
対応した第１の寸法に沿って構造部材の構造上のアコー
スティック記号を決定する段階； （ｂ）基本周波数と高調波周波数を含む過渡荷重の継続
期間に引続く複数の過渡荷重のおのおのであって、該複
数の荷重のおのおのは質量の領域内で相異なる質量を有
するものであり、この過渡荷重のおのおのに応じて構造
部材から送信されたサウンドに対応する複数の構造上の
アコースティック記号をもつライブラリが得られる段階
；（ｃ）決定された基本周波数および高調波周波数を含
む未知過渡荷重に応じて、構造部材の構造上のアコース
ティック記号を決定する段階；（ｄ）未知の過渡荷重の
決定された記号に最も緊密に整合するものである既知の
荷重に応じて、ライブラリから構造部材の構造上のアコ
ースティック記号を選択することにより、未知の過渡荷
重の質量を決定する段階。
ち （ａ）内在するサウンドを検出し、かつ構造部材の基本
周波数と高調波周波数を含む周波数における過渡荷重に
対応した第１の寸法に沿って構造部材の構造上のアコー
スティック記号を決定する段階； （ｂ）基本周波数と高調波周波数を含む過渡荷重の継続
期間に引続く複数の過渡荷重のおのおのであって、該複
数の荷重のおのおのは質量の領域内で相異なる質量を有
するものであり、この過渡荷重のおのおのに応じて構造
部材から送信されたサウンドに対応する複数の構造上の
アコースティック記号をもつライブラリが得られる段階
；（ｃ）決定された基本周波数および高調波周波数を含
む未知過渡荷重に応じて、構造部材の構造上のアコース
ティック記号を決定する段階；（ｄ）未知の過渡荷重の
決定された記号に最も緊密に整合するものである既知の
荷重に応じて、ライブラリから構造部材の構造上のアコ
ースティック記号を選択することにより、未知の過渡荷
重の質量を決定する段階。
好適な実施例において、上記の方法は、未知の過渡荷重
に応じて構造部材の決定された構造上のアコースティッ
ク記号における高調波周波数の数を決定する段階、およ
び高調波の最も短い数を有する既知質量の過渡荷重に応
じて、ライブラリから構造部材の構造上のアコースティ
ック記号を選択する段階とを更に具備するものであり、
益に未知過渡荷重の質量は、既知過渡荷重の質量と同一
であるように評価されている。
に応じて構造部材の決定された構造上のアコースティッ
ク記号における高調波周波数の数を決定する段階、およ
び高調波の最も短い数を有する既知質量の過渡荷重に応
じて、ライブラリから構造部材の構造上のアコースティ
ック記号を選択する段階とを更に具備するものであり、
益に未知過渡荷重の質量は、既知過渡荷重の質量と同一
であるように評価されている。
別の実施例において、前述の方法の段階（ｄ、）は既知
の質量の最も緊密な整合の構造上のアコースティック信
号と、未知の質量を評価するための決定された基本周波
数と高調波周波数とを決定するための挿間技術を使用す
る段階を含んでいる。
の質量の最も緊密な整合の構造上のアコースティック信
号と、未知の質量を評価するための決定された基本周波
数と高調波周波数とを決定するための挿間技術を使用す
る段階を含んでいる。
一つの好適な実施例において、前述の段階（ｄ、）の方
法は： （ｅ）未知過渡荷重を印加中の構造部材の最大変位を検
知する段階 （ｆ”）過渡荷重の印加中の構造部材の決定された最大
変位から未知荷重の質量を決定する段階；（ｇ＞波形記
号ライブラリと比較して評価された質量と、構造部材の
最大変位を用いて決定された質量とを相関することによ
り、未知質量の決定を確認する段階； とを更に具備している。
法は： （ｅ）未知過渡荷重を印加中の構造部材の最大変位を検
知する段階 （ｆ”）過渡荷重の印加中の構造部材の決定された最大
変位から未知荷重の質量を決定する段階；（ｇ＞波形記
号ライブラリと比較して評価された質量と、構造部材の
最大変位を用いて決定された質量とを相関することによ
り、未知質量の決定を確認する段階； とを更に具備している。
自己相関技術と相互相関技術も使用可能である。
別の実施例において、上記方法は上記段階＜ａ＞に加え
て： （ｂ）決定された基本周波数と高調波周波数を含む未知
の過渡荷重に応じて構造部材の第１の構造用゛ｊ′コー
スティック記号を決定する段階：（ｃ）決定された第１
の構造用アコースティック記号を、複数の記号のカテゴ
リーに対応する複数のしきい値信号に比較する段階であ
って、上記力デゴリーの各々は過渡荷重の質量の範囲に
対応し、各々のカテゴリーは相異なる質量の範囲を有す
るものであるもの；および （ｄ）決定された第１の構造用アニコ−スティック記号
に対応し過渡荷重のカテゴリーを選択することにより、
未知の過渡荷重の質量を決定する段階； を具１脂することが可能である。
て： （ｂ）決定された基本周波数と高調波周波数を含む未知
の過渡荷重に応じて構造部材の第１の構造用゛ｊ′コー
スティック記号を決定する段階：（ｃ）決定された第１
の構造用アコースティック記号を、複数の記号のカテゴ
リーに対応する複数のしきい値信号に比較する段階であ
って、上記力デゴリーの各々は過渡荷重の質量の範囲に
対応し、各々のカテゴリーは相異なる質量の範囲を有す
るものであるもの；および （ｄ）決定された第１の構造用アニコ−スティック記号
に対応し過渡荷重のカテゴリーを選択することにより、
未知の過渡荷重の質量を決定する段階； を具１脂することが可能である。
本発明はまた構造部材に印加された過渡荷重を計数する
方法をも与えるものである。その方法は（ａ）構造部材
の固有基本周波数き高調波周波数を含む周波数領域内の
過渡荷重に応じて、構造部材の運動を検知するためのセ
ンザ手段により、第１の選択されたす法に沿って構造部
材から送信されたラウンドを検知する段階 （ｂ）構造部十ぢの固有基本周波数と高調波周波数に対
応する第１の基本周波数と高調波周波数とを含む過渡荷
重に引続く検知された信号から構造物に印加されている
第１の′ｉｉＪ渡荷重全荷重する段階。
方法をも与えるものである。その方法は（ａ）構造部材
の固有基本周波数き高調波周波数を含む周波数領域内の
過渡荷重に応じて、構造部材の運動を検知するためのセ
ンザ手段により、第１の選択されたす法に沿って構造部
材から送信されたラウンドを検知する段階 （ｂ）構造部十ぢの固有基本周波数と高調波周波数に対
応する第１の基本周波数と高調波周波数とを含む過渡荷
重に引続く検知された信号から構造物に印加されている
第１の′ｉｉＪ渡荷重全荷重する段階。
（ｃ）構Φ部材の強制動作と過渡荷重の第２の基本周波
数と高調波周波数とを含む過渡荷重の間の検知された信
号から構造物に印加されている引続くインパクトを決定
する段階、および（ｄ）過渡荷重の数を計数するために
構造部材の過渡荷重の端部に対応する第１の基本および
高調波周波数と第２の基本および高ｉｆ、１ｍ波周波数
の間の変化に対応する検知された基本および高調波周波
数の変化を計数する段階 とを具備している。
数と高調波周波数とを含む過渡荷重の間の検知された信
号から構造物に印加されている引続くインパクトを決定
する段階、および（ｄ）過渡荷重の数を計数するために
構造部材の過渡荷重の端部に対応する第１の基本および
高調波周波数と第２の基本および高ｉｆ、１ｍ波周波数
の間の変化に対応する検知された基本および高調波周波
数の変化を計数する段階 とを具備している。
一実施例において、ＪＩ数段階の方法は、構造部材の瞬
時強制動作および荷重の変化として、構造部材の同時ま
たは重ね合せられた過渡荷重に対する応答に対応して、
検知された基本および高調波周波数の別の変化を識別す
る段階と、過渡荷重の数を計数するだめの変化を計数す
る段階とを更に具備している。
時強制動作および荷重の変化として、構造部材の同時ま
たは重ね合せられた過渡荷重に対する応答に対応して、
検知された基本および高調波周波数の別の変化を識別す
る段階と、過渡荷重の数を計数するだめの変化を計数す
る段階とを更に具備している。
本発明に係る橋構造物を監視する応用においては、過渡
荷重の速度を決定する方法が得られる。
荷重の速度を決定する方法が得られる。
その方法が依存するものは検知された波形の形状、過渡
荷重の質量、および過渡荷重が構造部材と接触する持続
時間と構造部材の寸法とである。その方法は次のものを
具備している、即ち：（ａ）過渡荷重に応じて、第１の
選択された寸法に沿った構造部材から送信されたサウン
ドを検知する段階； （ｂ）基本および高調波周波数の振幅決定法を含む検知
されたサウンドの波形寸法を解析する段階 （ｃ）過渡荷重の持続時間の間およびそれに引続いて複
数の過渡荷重のそれぞれに応じて、第１の寸法に沿って
の構造部材から送信されたサウンドに対応する複数の規
定された波形形状を有する波形ライブラリを得る段階で
あって、それぞれの過渡荷重は持続時間の範囲内の別の
持続時間に対して印加されるようになっているもの （ｄ）構造部材を未知の過渡荷重を受は易くする段階； （ｅ）基本および高調波周波数の決定された振幅を含む
未知の過渡応力に応じて構造部材の波形形状を検知する
段階；および ＜ｆ）未知の過渡荷重の決定された波形の振幅に最も接
近した整合性を示す基本および高調波周波数を有する既
知の過渡荷重持続時間に応じて、波形形状のライブラリ
から構造部材の波形を選択することにより、未知の過渡
荷重の持続時間を決定する段階； である。
荷重の質量、および過渡荷重が構造部材と接触する持続
時間と構造部材の寸法とである。その方法は次のものを
具備している、即ち：（ａ）過渡荷重に応じて、第１の
選択された寸法に沿った構造部材から送信されたサウン
ドを検知する段階； （ｂ）基本および高調波周波数の振幅決定法を含む検知
されたサウンドの波形寸法を解析する段階 （ｃ）過渡荷重の持続時間の間およびそれに引続いて複
数の過渡荷重のそれぞれに応じて、第１の寸法に沿って
の構造部材から送信されたサウンドに対応する複数の規
定された波形形状を有する波形ライブラリを得る段階で
あって、それぞれの過渡荷重は持続時間の範囲内の別の
持続時間に対して印加されるようになっているもの （ｄ）構造部材を未知の過渡荷重を受は易くする段階； （ｅ）基本および高調波周波数の決定された振幅を含む
未知の過渡応力に応じて構造部材の波形形状を検知する
段階；および ＜ｆ）未知の過渡荷重の決定された波形の振幅に最も接
近した整合性を示す基本および高調波周波数を有する既
知の過渡荷重持続時間に応じて、波形形状のライブラリ
から構造部材の波形を選択することにより、未知の過渡
荷重の持続時間を決定する段階； である。
好適な実施例において、持続時間を検知する方法は、相
異なる速度の比率におけるスパンの支持部材を越えて乗
物を駆動することにより、波形形状ライブラリが得られ
る橋のスパンの支持部材を越えて進行する乗物の速度を
決定する段階を含ん（９，１１） でいる。過渡的質量が変換器デバイスを通過するので、
過渡的質量の速度は、支持部材の相対的変位から決定さ
れ得る。変位がどれだけ長く存在するかということは、
検知された波形記号の振幅から決定可能な結果の振動が
あるにも拘らず、速度を示すものである。サウンドを検
知する複数の変換器と挿間性技術とは、本明細書中の到
る処で述べたように、決定された速度の確度を向上させ
るために使用可能である。
異なる速度の比率におけるスパンの支持部材を越えて乗
物を駆動することにより、波形形状ライブラリが得られ
る橋のスパンの支持部材を越えて進行する乗物の速度を
決定する段階を含ん（９，１１） でいる。過渡的質量が変換器デバイスを通過するので、
過渡的質量の速度は、支持部材の相対的変位から決定さ
れ得る。変位がどれだけ長く存在するかということは、
検知された波形記号の振幅から決定可能な結果の振動が
あるにも拘らず、速度を示すものである。サウンドを検
知する複数の変換器と挿間性技術とは、本明細書中の到
る処で述べたように、決定された速度の確度を向上させ
るために使用可能である。
別の実施例において、その方法はまた構造部材を、別の
持続時間や速度と同様に、別の質量をもった既知の過渡
荷重を容易にうけ易くすることにより、波形形状のライ
ブラリを付与する段階を具備することがまた可能であっ
て、したがって未知の質量の識別は、既知の過渡荷重に
応じた構造部材の波形記号に対応して、波形形状を波形
形状ライブラリの形状に整合させることにより、検知さ
れた波形形状を比較することにより未知の質量の識別は
一層正確になされ得、それによって既知の過渡荷重特性
により、未知の過渡荷重の質量と速度とが決定される。
持続時間や速度と同様に、別の質量をもった既知の過渡
荷重を容易にうけ易くすることにより、波形形状のライ
ブラリを付与する段階を具備することがまた可能であっ
て、したがって未知の質量の識別は、既知の過渡荷重に
応じた構造部材の波形記号に対応して、波形形状を波形
形状ライブラリの形状に整合させることにより、検知さ
れた波形形状を比較することにより未知の質量の識別は
一層正確になされ得、それによって既知の過渡荷重特性
により、未知の過渡荷重の質量と速度とが決定される。
上記実施例のそれぞれにおいて、既知の過渡荷重に対応
するデータのライブラリの使用は、測定されるパラメー
タ、例えば質量、持続時間または速度、またはその両方
のカテゴリー（範鴫）の範囲に対応したしきい値をもつ
比較器で置換えることが可能である。
するデータのライブラリの使用は、測定されるパラメー
タ、例えば質量、持続時間または速度、またはその両方
のカテゴリー（範鴫）の範囲に対応したしきい値をもつ
比較器で置換えることが可能である。
それ故に、未知の過渡荷重に応じた構造部材の検知され
た信号または記号は比較器のしきい値により規定された
一つまたはそれ以上の窓に比較することにより識別され
得る。選択されたしきい値記号は、使用されるべきカテ
ゴリー（範鴫）の所望の境界と範囲を確立するために、
既知の速さでの既知の荷重を用いる選択された試験用構
造部材に関し実施された試験の結果に典型的に基づくも
のである。しきい値は必要ならばその時に調節可能で、
選択された試験構造部材と、もしあれば監視すべき構造
部材との間の差異および必要なものとしての構造部材の
天気または環境における変化を十二分に説明するもので
ある。
た信号または記号は比較器のしきい値により規定された
一つまたはそれ以上の窓に比較することにより識別され
得る。選択されたしきい値記号は、使用されるべきカテ
ゴリー（範鴫）の所望の境界と範囲を確立するために、
既知の速さでの既知の荷重を用いる選択された試験用構
造部材に関し実施された試験の結果に典型的に基づくも
のである。しきい値は必要ならばその時に調節可能で、
選択された試験構造部材と、もしあれば監視すべき構造
部材との間の差異および必要なものとしての構造部材の
天気または環境における変化を十二分に説明するもので
ある。
本発明の種々の特長は種々の組合せのいずれかの仕方で
組合せられることにより、過渡荷重をうけ易い構造部材
を測定および解析するための有力な手段を形成するもの
である。
組合せられることにより、過渡荷重をうけ易い構造部材
を測定および解析するための有力な手段を形成するもの
である。
都合のよいことに、本発明によれば、比較的簡単で値段
が安く、かつ商業的に利用可能でまたは容易に製造され
る変換器装置と信号処理装置とを用いる、個別的で同時
の、および連続的な過渡荷重に応じた構造部材における
サウンド伝送用周波数応答の変化を監視および解析する
方法が提供される。
が安く、かつ商業的に利用可能でまたは容易に製造され
る変換器装置と信号処理装置とを用いる、個別的で同時
の、および連続的な過渡荷重に応じた構造部材における
サウンド伝送用周波数応答の変化を監視および解析する
方法が提供される。
構造部材から送信されるサウンドまた該部材の変位を検
知する複数の変換器の使用が可能であり、相関技術や自
己相関技術も行われている測定の確度を向上するために
使用可能である。
知する複数の変換器の使用が可能であり、相関技術や自
己相関技術も行われている測定の確度を向上するために
使用可能である。
本発明を利用する保守プログラムは、現在存在するラン
ダムな周期または固定周期の検査プログラムと対照すれ
ば、ポテンシャルの問題を識別し、検査用の優先度を設
定することにより手動操作の検査効率を改善し得るもの
である。
ダムな周期または固定周期の検査プログラムと対照すれ
ば、ポテンシャルの問題を識別し、検査用の優先度を設
定することにより手動操作の検査効率を改善し得るもの
である。
上記特長をもつ一つの好適な実施例の背景において、橋
支持桁に関して本発明では、橋スパンの支持部材の欠陥
を識別する工程、橋を通過する乗物の数を計数する工程
、通過する乗物の速度を決定する工程、乗物の重量カテ
ゴリーを決定する工程、乗物の流れにおける大型乗物の
数を計数し、重量により分離する工程、および潜在的に
超過重量の乗物の識別を行う工程、が付与される。
支持桁に関して本発明では、橋スパンの支持部材の欠陥
を識別する工程、橋を通過する乗物の数を計数する工程
、通過する乗物の速度を決定する工程、乗物の重量カテ
ゴリーを決定する工程、乗物の流れにおける大型乗物の
数を計数し、重量により分離する工程、および潜在的に
超過重量の乗物の識別を行う工程、が付与される。
別の特長により、例えば潜在的に超過重量として識別さ
れ、または免許状板の写真をとることにより超過速度で
進行している乗物のマーク付を開始するだめの信号に関
して、このような乗物を適切な下げ札手段でマーク付し
たり、潜在的に超過重量または違反速度を出している車
両を適切な当局に警報を出したり、上記の組合せにより
マーク付の信号を出すのを許可する。重要なことは、貨
物と共に進行する、特に橋スパンをこえて特に高度に渋
滞した貨物と共に進行する場合に、信頼性をもって乗物
の重量を測量し得る能力により、余りにも人員不足であ
るので交通の流れを監視できく９８） ずに、または現在の路傍の規模まで職員を補充すること
ができない公道当局に相当の経済的利益を与え得るであ
ろうし、またトランクが重量測定されるのに待合せてい
る間に長い側進回避し乗物の時間を空費するのを避ける
点でトランク産業に利益を与えることになろう。
れ、または免許状板の写真をとることにより超過速度で
進行している乗物のマーク付を開始するだめの信号に関
して、このような乗物を適切な下げ札手段でマーク付し
たり、潜在的に超過重量または違反速度を出している車
両を適切な当局に警報を出したり、上記の組合せにより
マーク付の信号を出すのを許可する。重要なことは、貨
物と共に進行する、特に橋スパンをこえて特に高度に渋
滞した貨物と共に進行する場合に、信頼性をもって乗物
の重量を測量し得る能力により、余りにも人員不足であ
るので交通の流れを監視できく９８） ずに、または現在の路傍の規模まで職員を補充すること
ができない公道当局に相当の経済的利益を与え得るであ
ろうし、またトランクが重量測定されるのに待合せてい
る間に長い側進回避し乗物の時間を空費するのを避ける
点でトランク産業に利益を与えることになろう。
更にまた、既知の代表的な構造部材が相異る速度と持続
時間において相異なる質量の過渡荷重を印加することに
より一旦識別されて、過渡荷重のパラメータの所望のカ
テゴリーの境界に対応して、広範囲の波形ライブラリお
よび／または構造上のｒコースティック記号ライブラリ
または一連のしきい値信号を発生した場合には、着下の
選択された過渡荷重を用い、かつ少い試験用過渡荷重の
結果に従って完全な波形記号ライブラリやしきい値信号
を調整または校正することにより、他の同様のａ進物も
容易に校正され得るもの出確信され得る。このことは特
に、同様の寸法、質量、組成および配置をもった構成成
分、特に、例えば、公道橋の構造物において使用される
鋼製■型ビーの場合には特に真実に成立つことである。
時間において相異なる質量の過渡荷重を印加することに
より一旦識別されて、過渡荷重のパラメータの所望のカ
テゴリーの境界に対応して、広範囲の波形ライブラリお
よび／または構造上のｒコースティック記号ライブラリ
または一連のしきい値信号を発生した場合には、着下の
選択された過渡荷重を用い、かつ少い試験用過渡荷重の
結果に従って完全な波形記号ライブラリやしきい値信号
を調整または校正することにより、他の同様のａ進物も
容易に校正され得るもの出確信され得る。このことは特
に、同様の寸法、質量、組成および配置をもった構成成
分、特に、例えば、公道橋の構造物において使用される
鋼製■型ビーの場合には特に真実に成立つことである。
例えば、調整は環境−ヒの相異に対し行われ得ろもので
、例えば、橋のスパンの別の表面処理、支持ビーノ、を
ぞの位置に固定する別の技ｆ４ｉｊ、および別の天イ１
．ψ条（ｉなどである。この「ライブラリ」開発拶術に
よりコストに関し、その意図された安全使用のだめの広
範囲ｊごしてかつ大多数の構造部材の監視と評価を行う
のに本発明の有効な実施が稈られろことになる。
、例えば、橋のスパンの別の表面処理、支持ビーノ、を
ぞの位置に固定する別の技ｆ４ｉｊ、および別の天イ１
．ψ条（ｉなどである。この「ライブラリ」開発拶術に
よりコストに関し、その意図された安全使用のだめの広
範囲ｊごしてかつ大多数の構造部材の監視と評価を行う
のに本発明の有効な実施が稈られろことになる。
以上詳細に税馴したように本発明によれば構造部材の構
造的アコースティノクシグネヂ：１アは過渡荷重に応じ
てモニタされるので、該ｍ造部（ｉの基本周波数および
調波周波数を含みさらに該構造部材によって伝搬される
検出バイブレーション周波数に対応するようになり、構
造的完全性変化を決定しまた過渡荷重の性質および種類
を決定する。
造的アコースティノクシグネヂ：１アは過渡荷重に応じ
てモニタされるので、該ｍ造部（ｉの基本周波数および
調波周波数を含みさらに該構造部材によって伝搬される
検出バイブレーション周波数に対応するようになり、構
造的完全性変化を決定しまた過渡荷重の性質および種類
を決定する。
第１の過渡荷重に応じる第１の条件の該構造部材の構造
的アコースティックシグネチュアは第２の過渡荷重から
の構造的アコースティックシグネチュアに比較されるの
でシグネチュアの相違は弾性の性質変化または構造部材
の条件の出現に対応する。該シグネチュアは周波数領域
で評価されるのが好ましい。過渡荷重の性質および種類
は、既知荷重に対応するウニイブフオーム形状の履歴に
対して未知の荷重に応じ、構造部材のウニイブフオーム
形状を評価することによって決定され得る。
的アコースティックシグネチュアは第２の過渡荷重から
の構造的アコースティックシグネチュアに比較されるの
でシグネチュアの相違は弾性の性質変化または構造部材
の条件の出現に対応する。該シグネチュアは周波数領域
で評価されるのが好ましい。過渡荷重の性質および種類
は、既知荷重に対応するウニイブフオーム形状の履歴に
対して未知の荷重に応じ、構造部材のウニイブフオーム
形状を評価することによって決定され得る。
したがって高速道路橋のような多数の遠隔構造部材は中
央ステーションによってモニタされ得る。
央ステーションによってモニタされ得る。
更に、本発明の特徴であるその本質と種々の利点は、附
図並びに本発明についての説明から一層明白となろう。 ここでは、同じ要素には同じ番号を引用している。 第１図は、本発明の実施例に従って、構造部材を監視す
るだめの装置のブロック図である。 第２ａ図は、第１の質量と速度の過渡荷重に応じて、構
造部材から発生ずるウニイブフオームを図解的に描いた
ものである。 第２ｂ図は、第１の質量と第２の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生ずるウニイブフオームを図解的に描
いたものである。 第２Ｃ図は、第２の質量と第１の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生するウニイブフオームを図解的に描
いたものである。 第２ｄ図は、第２の質量と第２の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生するウェイブフ、１．−１、を図解
的に描いたものである。 第２ｅ図は、第３の質量と第１の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生ずるウニイブフォートを図解的に描
いたものである。 第２ｆ図は、第２の速度における第３の質量の過渡荷重
に応じて構造部材から発生ずるウニイブフオームを図解
的に描いたものである。 第２ｇ図は、第４の質量と第１の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生するウニイブフオームを図解的に描
いたものである。 第２ｈ図は、第４の質量と第２の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生するウェイブフォ−１、（ｉ，０２
） を図解的に描いたものである。 第２ （ｉ）図と第２（ｊ）図は、欠陥が起きる前と起
った後の、周波数領域における過渡荷重に応じて並びに
それに続いて構造部材から発生するウニイブフオームを
夫々図解的に描いたものである。 第３図は、本発明の実施例の、監視の配置を図式的に表
示したものである。 第４図は、本発明の実施例の変位と弾性の変化を監視す
る配置を図式的に表示したものである。 第５図は、本発明の実施例に従って、橋支持部材並びに
そのような部材を監視するトランスジューサの位置とを
図式的に表示したものである。 第６図は、本発明の実施例の２つの径間の長さとそのよ
うな径間に対するトランスジューサの配置とを示す橋の
部分的断面の透視図である。 第７図は、本発明の他の実施例に従って、アンテナ塔を
監視するためのトランスジューサの位置の他の実施例を
図式的に表示したものである。 第８図は、本発明の実施例に従って、構造部材を監視す
る中央ステーションとしての装置のブロック図である。 第９図は、本発明に従って過渡荷重を受ける構造部材の
応力範囲事象を求めるブロック図である。 第１０図は、本発明に従って構造部材の静的傾斜を求め
るブロック図である。 第１１図は、本発明に従って構造部材への過渡荷重の回
数並びに分類を求めるブロック図である。 第１２図は、本発明に従って過渡荷重に応する構造部材
の構造的アコースティックシグネチュアを分析するブロ
ック図である。また 第１３図は、本発明に依る検出サウンドの収得と分析の
ための遠隔電子部の流れ図である。 図において、 １０、１．１０．６１２・・・センサ、 ２０・・・電
子部、２１・・・信号調節部、 ２２・・・切替
／多重部、２３・・・信号処理部、 ２４・・・
制御モジュール、２５・・・電源、 ２６
・・・現場ボート、２７．３７・・・遠隔測定ボート、 ３０・・・中央ステーション、 ６０・・・通信網、１
１２．７１２．７１２’・・・加速度計、１、ｉ４．８
０６・・・地震加速度計、１００、２００．７００・・
・構造部材、６００・・・構造支持桁ビーム、 ６５０・・・橋、 ７０１・・・桁、８０
２・・・傾斜計、 ８０４・・・入口加速度計
、８０８・・・出口加速度計、 ８２０・・・遠隔電
子部、８２１・・・多重チャネル信号調節部、８２２・
・・切替／多重装置、 ８６０・・・応力範囲事象モジュール、８６９・・・ア
ラーム回路、 ８７０、８８０・・・分析モジュール、８９０・・・シ
ダネチュア分析モジュール、８９２・・・アナログディ
ジタル変換器、８９４・・・変換回路、 ８９７
・・・記憶装置。 ０岨陶影獲 口ｑｋ！！ｌｌｌ夕年
図並びに本発明についての説明から一層明白となろう。 ここでは、同じ要素には同じ番号を引用している。 第１図は、本発明の実施例に従って、構造部材を監視す
るだめの装置のブロック図である。 第２ａ図は、第１の質量と速度の過渡荷重に応じて、構
造部材から発生ずるウニイブフオームを図解的に描いた
ものである。 第２ｂ図は、第１の質量と第２の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生ずるウニイブフオームを図解的に描
いたものである。 第２Ｃ図は、第２の質量と第１の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生するウニイブフオームを図解的に描
いたものである。 第２ｄ図は、第２の質量と第２の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生するウェイブフ、１．−１、を図解
的に描いたものである。 第２ｅ図は、第３の質量と第１の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生ずるウニイブフォートを図解的に描
いたものである。 第２ｆ図は、第２の速度における第３の質量の過渡荷重
に応じて構造部材から発生ずるウニイブフオームを図解
的に描いたものである。 第２ｇ図は、第４の質量と第１の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生するウニイブフオームを図解的に描
いたものである。 第２ｈ図は、第４の質量と第２の速度の過渡荷重に応じ
て構造部材から発生するウェイブフォ−１、（ｉ，０２
） を図解的に描いたものである。 第２ （ｉ）図と第２（ｊ）図は、欠陥が起きる前と起
った後の、周波数領域における過渡荷重に応じて並びに
それに続いて構造部材から発生するウニイブフオームを
夫々図解的に描いたものである。 第３図は、本発明の実施例の、監視の配置を図式的に表
示したものである。 第４図は、本発明の実施例の変位と弾性の変化を監視す
る配置を図式的に表示したものである。 第５図は、本発明の実施例に従って、橋支持部材並びに
そのような部材を監視するトランスジューサの位置とを
図式的に表示したものである。 第６図は、本発明の実施例の２つの径間の長さとそのよ
うな径間に対するトランスジューサの配置とを示す橋の
部分的断面の透視図である。 第７図は、本発明の他の実施例に従って、アンテナ塔を
監視するためのトランスジューサの位置の他の実施例を
図式的に表示したものである。 第８図は、本発明の実施例に従って、構造部材を監視す
る中央ステーションとしての装置のブロック図である。 第９図は、本発明に従って過渡荷重を受ける構造部材の
応力範囲事象を求めるブロック図である。 第１０図は、本発明に従って構造部材の静的傾斜を求め
るブロック図である。 第１１図は、本発明に従って構造部材への過渡荷重の回
数並びに分類を求めるブロック図である。 第１２図は、本発明に従って過渡荷重に応する構造部材
の構造的アコースティックシグネチュアを分析するブロ
ック図である。また 第１３図は、本発明に依る検出サウンドの収得と分析の
ための遠隔電子部の流れ図である。 図において、 １０、１．１０．６１２・・・センサ、 ２０・・・電
子部、２１・・・信号調節部、 ２２・・・切替
／多重部、２３・・・信号処理部、 ２４・・・
制御モジュール、２５・・・電源、 ２６
・・・現場ボート、２７．３７・・・遠隔測定ボート、 ３０・・・中央ステーション、 ６０・・・通信網、１
１２．７１２．７１２’・・・加速度計、１、ｉ４．８
０６・・・地震加速度計、１００、２００．７００・・
・構造部材、６００・・・構造支持桁ビーム、 ６５０・・・橋、 ７０１・・・桁、８０
２・・・傾斜計、 ８０４・・・入口加速度計
、８０８・・・出口加速度計、 ８２０・・・遠隔電
子部、８２１・・・多重チャネル信号調節部、８２２・
・・切替／多重装置、 ８６０・・・応力範囲事象モジュール、８６９・・・ア
ラーム回路、 ８７０、８８０・・・分析モジュール、８９０・・・シ
ダネチュア分析モジュール、８９２・・・アナログディ
ジタル変換器、８９４・・・変換回路、 ８９７
・・・記憶装置。 ０岨陶影獲 口ｑｋ！！ｌｌｌ夕年
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ａ）過渡荷重に応じて構造部材によって第１の直線
次元で伝搬されるソニックおよびインフラソニックサウ
ンドを時間領域信号として検出する直線移動トランスジ
ューサ手段と、 ｂ）該時間領域信号を周波数領域信号へ変換する手段と
、 ｃ）第１の過渡荷重に応じて構造部材によって前記第１
の直線次元で伝搬されるソニックおよびインフラソニッ
クサウンドに対応する第１の周波数領域信号および第２
の過渡荷重に応じて構造部材によって前記第１の直線次
元で伝搬されるソニックおよびインフラソニックサウン
ドに対応する第２の周波数領域信号を比較する手段と、 ｄ）第２の周波数領域信号が第１の周波数領域信号より
も所定量以上だけ異なっていること、さらに前記差異が
構造的完全性の変化に対応することを決定する手段とを
含む構造部材の構造完全性変化を検出する装置。 ２、前記直線移動トランスジューサ手段が前記構造部材
の変位および加速度を検出する手段を含む請求項１記載
の構造部材の構造的完全性変化を検出する装置。 ３、該直線移動トランスジューサ手段が加速度計を含む
請求項２記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する
装置。 ４、前記直線移動トランスジューサ手段が構造部材の１
以上の直線次元に沿って伝搬されるサウンドを検出する
請求項１記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する
装置。 ５、前記直線移動トランスジューサ手段が３軸方向の加
速度計を含む請求項４記載の構造部材の構造的完全性変
化を検出する装置。 ６、構造部材の各前記直線次元で構造的完全性の決定変
化を関連させる手段ならびに決定関係および各直線次元
に対する決定変化を使用する決定を確認する手段を含む
請求項４記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する
装置。 ７、過渡荷重に応じて構造部材の移動を検出する手段を
含み、過渡荷重が加わっている間に前記手段が構造要素
の変位を測定する地震加速度計である請求項１記載の構
造部材の構造的完全性変化を検出する装置。 ８、構造部材の異常変位条件を検出する手段を含む請求
項７記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する装置
。 ９、ｅ）多数の気候条件下で、対応する多数の既知質量
の過渡荷重に応じて検出ソニックおよびインフラソニッ
クサウンドに対応する多数の周波数領域信号を包含する
ライブラリを備える手段と、 ｆ）検出信号が所定量内でライブラリの任意の周波数領
域信号に対応するかを決定するために、検出周波数領域
信号をライブラリの周波数領域信号に比較する手段とを
含む請求項１記載の構造部材の構造的完全性変化を検出
する装置。 １０、過渡荷重に応じて構造部材が発生する空中サウン
ドを検出するエソニックトランスジューサ手段を含み、
さらに該比較手段が、第１の過渡荷重に応じて構造部材
によって発生される検出空中サウンドに対応する第１の
エソニック信号を、第２の過渡荷重に応じて構造部材に
よって発生される検出空中サウンドに対応する第２のエ
ソニック信号に比較し、さらに前記決定手段が、第１お
よび第２のエソニック信号が異なる周波数を有するとき
に構造的完全性の変化があったことを決定する請求項２
記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する装置。 １１、検出ソニックおよびインフラソニックサウンドが
構造部材の基本周波数および調波周波数を含み、ステッ
プ（ｃ）が第１の周波数領域信号より高次の高調波を第
２の周波数領域信号より高次の高調波へ比較することを
含み、さらに第２周波数領域信号が、より高次の高調波
の差に基づく所定値以上だけ、第１の周波数領域信号と
異なることを決定することをステップ（ｄ）が含む請求
項１記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する装置
。 １２、第１のシグネチュアに関する第２のシグネチュア
において、検出自然基本周波数または調波周波数のずれ
を確認することによって前記比較手段および前記決定手
段が構造部材のこわさ変化として構造的完全性の決定変
化を確認する手段を含む請求項１１記載の構造部材の構
造的完全性変化を検出する装置。 １３、第１のシグネチュアでは存在しない周波数または
振幅で新基本周波数または調波周波数を第２のシグネチ
ュアで確認することによって、前記比較手段および前記
決定手段が構造部材の局所的欠陥として構造的完全性の
決定変化を確認する手段を含む請求項１１記載の構造部
材の構造的完全性変化を検出する装置。 １４、（ａ）第１の直線次元に沿って構造部材の自然基
本周波数および調波周波数を有する周波数で構造部材が
過渡荷重に応じて第１の直線次元に沿って伝搬するサウ
ンドを検出すること、 （ｂ）該構造部材に第１の過渡荷重を受けさせること、 （ｃ）第１の過渡荷重に応じて構造部材によって第１の
直線次元に沿って伝搬される検出サウンドから第１の構
造的アコースティックシグネチュアを決定し、さらに前
記第１のシグネチュアが第１の過渡荷重による検出基本
周波数および調波周波数を有すること、 （ｄ）該構造部材に第２の過渡荷重を受けさせること、 （ｅ）第２の過渡荷重に応じて構造部材によって第１の
直線次元に沿って伝搬される検出サウンドから第２の構
造的アコースティックシグネチュアを決定し、さらに前
記第２のシグネチュアが第２の過渡荷重による検出基本
周波数および調波周波数を有すること、 （ｆ）差異が構造的完全性変化に対応する所定量以上だ
け第１のシグネチュアおよび第２のシグネチュアの検出
基本周波数および調波周波数が異なるか決定するため第
２のシグネチュアおよび第１のシグネチュアを比較する
ことを含む構造部材の構造的完全性変化を検出する方法
。 １５、該所定量が、環境条件の変化および構造的完全性
の無変化から生ずる構造部材の強性変化に対応するよう
に選択される請求項１４記載の構造部材の構造的完全性
変化を検出する方法。 １６、第１の直線次元に沿って、構造部材によって伝搬
されるサウンドを検出することがソニックおよびインフ
ラソニック周波数を検出することを含む請求項１４記載
の構造部材の構造的完全性変化を検出する方法。 １７、伝搬されるサウンドを検出することが第１の直線
次元に沿って構造部材の加速度を測定することを含む請
求項１６記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する
方法。 １８、過渡荷重に応じて第２の直線次元に沿って構造部
材によって伝搬されるソニックおよびインフラソニック
周波数を検出すること、 各ステップ（ｂ）〜（ｅ）に続き、第２の直線次元にお
ける第１および第２の過渡荷重に応じて構造部材によっ
て伝搬されるサウンドを検出し、第２の直線次元におけ
る第１および第２の構造的アコースティックシグネチュ
アを決定すること、第２の直線次元の第２のシグネチュ
アを第２の直線次元の第１のシグネチュアに比較し、差
異が第２の直線次元の構造的完全性変化に対応する第２
の所定量以上だけ、第２の直線次元の第１および第２の
シグネチュアの検出基本周波数または調波周波数が異な
るかを決定すること、 第１の直線次元の第１および第２のシグネチュア相違が
あったかの決定を第２の直線次元の第１および第２のシ
グネチュアの対応相違があったかの決定と関連させるこ
と、 第１および第２の直線次元における第１および第２のシ
グネチュア相違の決定および該決定関係を使用して、構
造的完全性変化があったかを決定することを含む請求項
１６記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する方法
。 １９、第１の直線次元および第２の直線次元が相互に垂
直である請求項１８記載の構造部材の構造的完全性変化
を検出する方法。 ２０、構造部材が橋梁スパンの支持ビームを含み、第１
の直線次元で伝搬されるサウンドを検出することが約０
．１Ｈｚから約２０ｋＨｚまでの領域内における長手方
向の次元の周波数を検出することを含む請求項１４記載
の構造部材の構造的完全性変化を検出する方法。 ２１、過渡荷重に応じて構造部材によって伝搬されたサ
ウンドを検出することが構造部材の長手方向、垂直方向
、横手方向の次元に沿って伝搬されるサウンドを検出す
ることを含み、 第１および第２の移動荷重に応じて、第１および第２構
造的アコースティックシグネチュアを決定することが長
手方向、垂直方向および横手方向の各次元の第１のシグ
ネチュアを決定すること、長手方向、垂直方向および横
手方向の各次元の第２のシグネチュアを決定することを
含み、 構造的完全性変化に対応する垂直方向、長手方向または
横手方向の次元における基本周波数または調波周波数変
化を決定するために、第１および第２のシグネチュアを
比較することが長手方向、垂直方向および横手方向の第
１のシグネチュアを、対応する各第２のシグネチュアに
比較することを含む請求項２０記載の構造部材の構造的
完全性変化を検出する方法。 ２２、第１のシグネチュアに存在しない周波数または振
幅で新基本周波数または調波周波数を第２のシグネチュ
アにおいて確認することによって、第２のシグネチュア
を第１のシグネチュアに比較することが構造的完全性変
化を構造部材の局所的欠陥として確認することを含む請
求項１４記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する
方法。 ２３、第２のシグネチュアの新基本周波数または調波周
波数の波長または振幅を決定すること、さらに構造部材
の一端から局所的な欠陥までの距離を決定するために第
２のシグネチュアのサウンドが検出される次元に波長を
関連させることによって、構造部材の検出局所欠陥の相
対位置を確認することを含む請求項２２記載の構造部材
の構造的完全性変化を検出する方法。 ２４、第１のシグネチュアに関する第２のシグネチュア
における検出自然基本周波数または調波周波数のずれを
確認することによって、第１のシグネチュアに第２のシ
グネチュアを比較することが構造部材のこわさ変化とし
て構造的完全性決定変化を確認することを含む請求項１
４記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する方法。 ２５、構造部材が良い条件にあると決定されるとき、前
記第１のシグネチュアが第１の過渡荷重に応じて構造部
材によって伝搬されるサウンドに対応する基準シグネチ
ュアを含み、さらに前記第２のシグネチュアが第１の過
渡荷重に続いて生ずる過渡荷重に応じて構造部材によっ
て伝搬されるサウンドに対応する決定シグネチュアを含
む請求項１４記載の構造部材の構造的完全性変化を検出
する方法。 ２６、前記第２のシグネチュアが第１のシグネチュアに
なりさらに第１および第２の過渡荷重に続く第３の過渡
荷重に応じて構造部材によって伝搬される検出サウンド
が第２のシグネチュアになって各決定シグネチュアが以
前に生ずる決定シグネチュアに比較される請求項１４記
載の構造部材の構造的完全性変化を検出する方法。 ２７、構造部材によって伝搬されるサウンドを検出する
ことが構造部材の第１の位置にある第１の直線次元のソ
ニックおよびインフラソニック周波数を検出することを
含む構造部材の構造的完全性変化を検出する方法であっ
て、 （ｇ）構造部材の第２の位置にある過渡荷重に応じて第
１の直線次元に沿って構造部材によって伝搬されるソニ
ックおよびインフラソニックサウンドを検出すること、 （ｈ）第１の過渡荷重に応じて第２の位置にある第１の
直線次元において構造部材によって伝搬される検出サウ
ンドに対応する第３の構造的アコースティックシグネチ
ュアを決定すること、 （ｉ）第２の過渡荷重に応じて第２の位置にある第１の
直線次元において構造部材によって伝搬される検出サウ
ンドに対応する第４の構造的アコースティックシグネチ
ュアを決定すること、 （ｊ）ステップ（ｆ）におけるように構造的完全性変化
があったかを決定するために第４および第３のシグネチ
ュアを比較すること、 （ｋ）ステップ（ｊ）でなされる決定とステップ（ｆ）
でなされる決定を関連させること、 （ｌ）ステップ（ｆ）および（ｊ）でなされる決定なら
びにステップ（ｋ）の関連を使用して構造部材の構造的
完全性変化があったかを決定すること、を含む請求項１
４記載の構造部材の構造的完全性変化を検出する方法。 ２８、（ｇ）過渡荷重に応じて構造部材によって発生さ
れる空中サウンドを検出すること、 （ｈ）第１の過渡荷重に応じて構造部材によって発生さ
れる検出空中サウンドに対応する第１のサウンドウェイ
ブフオームを決定すること、 （ｉ）第２の過渡荷重に応じて、構造部材によって発生
される検出空中サウンドに対応する第２のサウンドウェ
イブフオームを決定すること、 （ｊ）第２のサウンドウェイブに生ずるが第１のサウン
ドウェイブフオームにおける対応周波数を有しない周波
数があるかを決定するために第１および第２サウンドウ
ェイブフオームを比較して任意の周波数が構造部材の構
造的完全性変化に対応すること、 （ｋ）ステップ（ｊ）でなされる決定とステップ（ｆ）
でなされる決定を関連させること、 （ｌ）ステップ（ｆ）および（ｊ）における決定および
ステップ（ｋ）の関連を使用して、構造部材の構造的完
全性変化があったかを決定することを含む請求項１４記
載の構造部材の構造的完全性変化を検出する方法。
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