JPH1096711A - 構造部材破断の非破壊検査方法及び診断機能付建造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被覆材を除去することなく、導電性構造部材の
破断状況を検査する。 【解決手段】 磁気センサを建造物の各測定ポイントに
配置して（ステップ２００）、建造物に交流電圧を印加
する（ステップ２０２）。各測定ポイントの磁場を測定
し（ステップ２０４）、測定値の同期加算平均をとり
（ステップ２０６）、加算平均値から各測定ポイントの
部材の電流値を推定する（ステップ２０８）。そして、
推定電流値を再現可能な各導電性構造部材の抵抗をシミ
ュレーションにより求め（ステップ２１０）、求められ
た抵抗値と過去の抵抗値とを比較して各導電性構造部材
の破壊状況を検査する（ステップ２１４）。これによっ
て、被覆材を撤去することなく、非破壊で各導電性構造
部材の破断状況を正確に検査することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造部材破断の非
破壊検査方法及び診断機能付建造物に係り、特に、建造
物を構成する導電性構造部材の被測定部位を挟む箇所に
交流電圧を印加し、被測定部位を流れる電流によって発
生した磁場を測定することにより被覆材を破壊すること
なくその破断状況を正確に検出できる構造部材破断の非
破壊検査方法及び診断機能付建造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に鉄骨構造建築では、主構造部材は
内外装材で被覆されていることが多い。このため、従来
では、経年変化による劣化や地震などに遭遇した場合、
構造部材の破断状況を確認するためには、被覆材を何ら
かの方法で撤去して目視により確認するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構造部材の破断状況確認方法では、すべての部材の
破断状況を確認するためには、被覆材の撤去やその修復
等などに多くの時間とコストがかかり、現実的でないと
いう問題が生じる。

【０００４】また、この問題を解決するために、被覆材
を撤去することなく構造部材の破断を示す何らかの物理
的パラメータを検出する際にはノイズなどの影響を低減
する必要がある。さらに、測定の際の労力や時間を可能
な限り減らすことが望まれる。

【０００５】本発明は上記事実を考慮し、被覆材を撤去
することなく、構造部材の電気的特性に基づいて構造部
材の破断状況を正確に検出できる構造部材破断の非破壊
検査方法及び可能な限り測定の際の労力や時間を低減さ
せた診断機能付建造物を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、建造物を構成する導電性構造部
材の被測定部位を挟む任意の箇所に交流電圧を印加する
電圧印加工程と、前記被測定部位の近傍に配置された磁
気検出部により磁場測定を行う測定工程と、前記測定工
程で測定された磁場の値に基づいて前記被測定部位を流
れる電流値を推定する推定工程と、印加した交流電圧の
値及び前記被測定部位で推定された電流値に基づいて、
前記建造物と等価な回路網における各導電性構造部材の
抵抗値を求めるシミュレーション工程と、前記シミュレ
ーション工程で求められた各導電性構造部材の抵抗値と
正常時の各導電性構造部材の抵抗値とを比較することに
よって、各導電性構造部材の破断状況を検査する検査工
程と、からなることを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、建造物を構成する導電
性構造部材の被測定部位を挟む箇所に交流電圧を印加す
る電圧印加工程と、前記被測定部位の近傍に配置された
磁気検出部により磁場測定を行う測定工程と、前記測定
工程で測定された磁場の値に基づいて前記被測定部位を
流れる電流値を推定する推定工程と、前記推定工程で推
定された電流値の有無の判定または推定された電流値と
正常時の前記被測定部位の電流値との比較に基づいて、
前記被測定部位の導電性構造部材の破断状況を検査する
検査工程と、からなることを特徴とする。

【０００８】請求項３の発明は、建造物を構成する導電
性構造部材の被測定部位を挟む箇所に少なくとも２つの
異なる周波数の交流電圧を印加する電圧印加工程と、前
記被測定部位の近傍に配置された磁気検出部により、各
々異なる周波数の交流電圧を印加したときの磁場測定を
各々行う測定工程と、前記測定工程で測定された各磁場
の値に基づいて各々異なる周波数の交流電圧を印加した
ときの前記被測定部位を流れる電流値を各々推定する推
定工程と、前記推定工程で推定された各々の電流値の比
較に基づいて、被測定部位の導電性構造部材の表面の亀
裂に関する破断状況を検査する検査工程と、からなるこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
のいずれか１項記載の発明において、前記測定工程で測
定された磁場の値を、前記電圧印加工程で印加した交流
電圧の周波数に同期させて加算平均する加算平均工程
と、をさらに有し、前記推定工程が、前記加算平均工程
で加算平均された磁場の値に基づいて前記被測定部位を
流れる電流値を推定することを特徴とする。

【００１０】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３
のいずれか１項記載の発明において、前記電圧印加工程
が、任意波形の交流電圧を印加すると共に、前記測定工
程で測定された磁場の値を、Ｍ系列で代表される符号化
系列若しくはチャープ信号を用いてパルス圧縮する圧縮
工程と、をさらに有し、前記推定工程が、前記圧縮工程
でパルス圧縮された磁場の値に基づいて前記被測定部位
を流れる電流値を推定することを特徴とする。

【００１１】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
のいずれか１項記載の前記測定工程が、前記建造物で用
いられる商用電源の周波数及び該周波数の整数倍の周波
数を避けて磁場測定を行うことを特徴とする。

【００１２】請求項７の発明は、建造物を構成する導電
性構造部材の所定箇所に任意周波数及び任意波形の一定
電流の交流電圧を印加可能な交流電源と、前記複数の被
測定部位の近傍の所定箇所に各々配置された複数の磁気
検出部と、前記交流電源及び複数の磁気検出部を用いて
請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の構造部材破
断の非破壊検査方法により定期的に前記複数の被測定部
位の破壊状況を検査する制御手段と、を有することを特
徴とする。

【００１３】（本発明の原理）図１３に、導電性構造部
材により構成される構造物（特に鉄骨構造）を簡単に表
現したモデルを示す。図１３に示された構造物の個々の
導電性構造部材１〜６は、その材料成分、長さ、断面積
等によって定まる固有の抵抗値を各々有している。

【００１４】そこで、この構造物を抵抗体として等価な
回路網に置き換えると、図１４のような等価回路網とな
る。図１４によれば、導電性構造部材１〜６は、それぞ
れ抵抗ｒ₁ 〜ｒ₆ と等価である。そして、図１４のａ点
及びｂ点の間の全抵抗値は、これら導電性構造部材の抵
抗値及び部材間の結合方法によって、その建造物固有の
値として定まっている。

【００１５】このような建造物に交流電圧を印加する
と、各導電性構造部材には、印加された交流電圧値と各
抵抗値とによって定まる交流電流が流れ、導電性構造部
材の周囲には、交流電流値と電流中心軸からの距離に応
じて定まる磁場が発生する。図２に、導電性構造部材に
最大振幅１０Ａ（アンペア）の交流電流を流した場合の
電流中心からの距離（Ｘ軸）と該距離における最大振幅
の磁束密度（Ｙ軸）を示す。なお、図２では、導電性構
造部材は細長く、磁束密度は軸対称であると仮定してい
る。図２によれば、電流中心からの距離が１ｍの時、磁
束密度は約２μＴ（テスラ；１０⁴ ガウス）であり、２
ｍの時は約１μＴに減少する。このように電流中心から
の距離に反比例して磁束密度が減少していくことがわか
る。

【００１６】ここで、地震や経年変化などによって導電
性構造部材のいずれかが切断されたり、部分的に切断さ
れたりすると、切断された導電性構造部材の固有の抵抗
値が変化し、その建造物全体のａ−ｂ間の抵抗値も変化
する。従って、一定電流の交流電圧をａ−ｂ間に印加す
るという同一条件下でも、少なくともいずれか１つの導
電性構造部材が破断をした異常な場合と、全く破断して
いない正常な場合とで各導電性構造部材を流れる交流電
流値が変化する。このため、各導電性構造部材の周囲の
磁場も変化し、この磁場の測定によって導電性構造部材
の破断の有無を非破壊で検査することができる。

【００１７】なお、導電性構造部材の非破壊検査法とし
て、建造物全体に交流電圧を印加し、各導電性構造部材
の抵抗値をシミュレーションによって求める方法（以
下、「シミュレーション法」という）と、各導電性構造
部材の抵抗値を個別的に測定する方法（以下、「個別測
定法」という）とがある。

【００１８】シミュレーション法では、ａ−ｂ間に交流
電圧を印加し、被測定部位の導電性構造部材の近傍で測
定された磁場データから各抵抗を流れる電流値を推定す
る。そして、図１４のような等価回路網の各抵抗の値を
推定電流値からシミュレーションによって求め、各抵抗
値から破断状況を検査する。この各抵抗の値は、例えば
以下のような方法で求められる。

【００１９】図１４の等価回路網において、各抵抗
ｒ₁ 、ｒ₂ 、ｒ₃ 、ｒ₄ 、ｒ₅ 、ｒ₆ を流れる電流をｉ
₁ 、ｉ₂ 、ｉ₃ 、ｉ₄ 、ｉ₅ 、ｉ₆ とし、各抵抗にかか
る電圧をｅ₁ 、ｅ₂ 、ｅ₃ 、ｅ₄ 、ｅ₅ 、ｅ₆ とする
と、 ｉ₁ ＝ ｉ₂ ＋ｉ₃ 、ｉ₂ ＝ｉ₄ ＝ｉ₅ 、ｉ₆ ＝ｉ₁ (1) ｅ₁ ＝ｒ₁ ｉ₁ 、ｅ₂ ＝ｒ₂ ｉ₂ 、ｅ₃ ＝ｒ₃ ｉ₃ 、 ｅ₄ ＝ｒ₄ ｉ₄ 、ｅ₅ ＝ｒ₅ ｉ₅ 、ｅ₆ ＝ｒ₆ ｉ₆ 、 (2) Ｅ＝ｅ₁ ＋ｅ₃ ＋ｅ₆ 、ｅ₃ ＝ｅ₂ ＋ｅ₄ ＋ｅ₅ (3) が成り立つ。ただし、Ｅはａ−ｂ間に印加された交流電
圧の値である。また、定電流Ｉの電源を用いた場合に
は、 Ｉ＝ｉ₁ ＝ｉ₂ ＋ｉ₃ ＝ｉ₆ (4) が成り立つ。

【００２０】ここで、既知の値は、推定された電流値ｉ
₁ 〜ｉ₆ とＥ、Ｉであり、これらの値を(1) 〜(3) 式或
いは(4) 式に代入することによって各抵抗ｒ₁ 〜ｒ₆ を
求める。

【００２１】この場合、各抵抗を流れる電流間には(1)
式が成り立つので、すべての導電性構造部材を測定ポイ
ントに選ばなくても最小限の導電性構造部材の磁場測定
により各抵抗を流れる電流値を予測できる。例えば、抵
抗ｒ₁ と抵抗ｒ₄ を測定ポイントとして選び、その磁場
の値からｉ₁ とｉ₄ を推定すれば、(1) からｉ₂ 、
ｉ ₃ 、ｉ₅ 、ｉ₆ を自動的に求めることができる。この
ようにしてシミュレーション法では測定ポイント数（被
測定部位の数）を最小限に減らすことができる。

【００２２】個別測定法では、各導電性構造部材を挟む
２点に交流電圧をそれぞれ印加し、個々の導電性構造部
材の周囲の磁場測定からそれぞれの抵抗値を求める。図
１４の例では、ａ−ｃ間、ｃ−ｅ間、ｃ−ｄ間、ｅ−ｆ
間、ｆ−ｄ間、ｄ−ｂ間にそれぞれ交流電圧を印加し、
交流電流によって生じる磁場の測定から抵抗ｒ₁ 、
ｒ ₂ 、ｒ₃ 、ｒ₄ 、ｒ₅ 、ｒ₆ を各々求める。

【００２３】また、求めた抵抗値や磁場の測定値に基づ
いて破断状況を検査する方法として０１法及び比較法が
ある。０１法では、測定された磁場が０またはノイズ成
分以下の場合、すなわち交流電流が全く流れない抵抗値
が無限大の場合、当該測定部位が完全に破断していると
判断し、測定された磁場が０またはノイズ成分を越えた
場合、当該測定部位が完全には破断していないと判断す
る。

【００２４】比較法では、求めた抵抗値と正常時の抵抗
値とを比較する。なお、測定された磁場の値やこの磁場
から求められる電流値を比較の対象としてもよい。比較
の対象となる正常時の抵抗値（磁場値、電流値）は、竣
工時の建造物で測定された抵抗値（磁場値、電流値）を
用いたり、設計図などに基づいて計算された抵抗値（磁
場値、電流値）を用いたりすることができる。

【００２５】ところで、建造物を構成する導電性構造部
材は一般に表面から亀裂が生じる場合が多く、部材内部
より表面付近に亀裂が多数存在する場合には内部抵抗よ
りも表面の抵抗が大きくなる。導電性構造部材に交流電
流を流した場合、その周波数を増加させるほど、いわゆ
る表皮効果により表面付近に電流が集中するようにな
り、このため、内部より表面付近に亀裂が多数存在する
部材では、高い周波数の交流電流の抵抗は低い周波数の
交流電流の抵抗よりも大きくなって電流値に差が生じ
る。

【００２６】そこで、亀裂判定法では、高い周波数と低
い周波数とで電流値の比較を行うことにより、表面の亀
裂の有無や亀裂の大まかな場所を判定する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態について説明する。

【００２８】（第１の実施の形態）図１に、第１の実施
の形態に係る測定システムのブロックを示す。

【００２９】第１の実施の形態に係る測定システムは、
導電性構造部材（鉄骨）から構成される建造物１００を
測定対象とし、該建造物１００に交流電圧を印加する電
源供給手段９７と、導電性構造部材の近傍の所定位置に
配置された磁気検出部９８と、磁気検出部９８によって
測定された磁場の測定データを処理して導電性構造部材
の破壊状況を検査するデータ処理手段９９とを備えてい
る。

【００３０】電源供給手段９７は、入力された制御信号
に応じて任意周波数及び任意波形の交流電圧信号を生成
するファンクションジェネレータ１０６と、このファン
クションジェネレータ１０６が生成した交流電圧信号を
増幅して一定電流の交流電圧を出力するパワーアンプ１
０８とから構成されている。

【００３１】このパワーアンプ１０８の電力供給用の±
端子は、電力ケーブル１０２及び電力ケーブル１０４を
介して建造物１００の所定の２箇所に設置された端子１
００Ａ及び端子１００Ｂにそれぞれ接続されている。こ
の端子１００Ａ、１００Ｂは、図１４の等価回路網の例
では、ａ点、ｂ点に相当するものであり、端子１００
Ａ、１００Ｂにパワーアンプ１０８から供給された交流
電圧が印加されると建造物１００の各部材に交流電流が
流れる。

【００３２】磁気検出部９８は、中空の円筒にエナメル
線等の絶縁被覆導線を一様に密接して巻いてできるコイ
ルまたは磁気センサなどで構成されている。この磁気検
出部９８は、被測定部位の鉄骨近傍の位置に設けられて
おり、該鉄骨に流れる電流によって周囲に生じた磁束を
検出できるように配置されている。

【００３３】データ処理手段９９は、磁気検出部９８の
出力端子から出力された電気信号をパワー値に換算して
増幅すると共にノイズ成分をカットするバンドバスフィ
ルタなどを備えたアンプ・フィルターユニット１１２
と、このアンプ・フィルターユニット１１２の増幅信号
のアナログデータをディジタルデータに変換するＡＤ変
換器１１３と、変換されたディジタルデータを収集、処
理するコンピュータ１１４と、から構成されている。

【００３４】なお、アンプ・フィルターユニット１１２
のバンドパスフィルタの周波数帯域は、商用電源の周波
数（５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）とその周波数の整数倍の周波
数とは異なる周波数帯に設定されている。また、上記フ
ァンクションジェネレータ１０６により生成される交流
電圧を商用周波数とその周波数の整数倍の周波数とは異
なる周波数に設定する。すなわち、本実施の形態に係る
測定システムでは、商用周波数とその整数倍の周波数を
避けて磁場測定を行うようにしている。

【００３５】また、コンピュータ１１４は、後述するよ
うにアンプ・フィルターユニット１１２の増幅信号を加
算平均したりパルス圧縮したりする演算が可能であり、
この演算値から被測定部位を流れる電流の有無、または
電流値（抵抗値）を推定する。

【００３６】また、コンピュータ１１４には電話線１１
８を介してファンクションジェネレータ１０６が接続さ
れており、ファンクションジェネレータ１０６は生成し
た電気信号に同期した同期信号をコンピュータ１１４に
送出する。コンピュータ１１４はファンクションジェネ
レータ１０６から送られてきた同期信号に同期させてア
ンプ・フィルターユニット１１２からの増幅信号を加算
平均することができる。なお、同期信号を送る電話線１
１８は、コンピュータ１１４を外部同期させんとすると
きに必要となるのであり、自己同期する場合には不必要
となる。

【００３７】なお、磁気検出部９８をコイルで構成し被
測定部位に交流電圧を印加した場合、このコイルを時間
的に変化する磁束が貫き、これによって、誘起電圧が発
生する。この誘起電圧は、磁気検出部９８のコイル中空
部における磁束密度と、その周波数の他、磁気検出部９
８のコイル断面積と巻数とによって定まる。ここで、断
面積２５π×１０^-4ｍ² の磁気検出部９８のコイル中空
部において、最大磁束密度５μＴの磁場が周波数３０Ｈ
z の正弦波で変化した時に、コイル端子に発生する誘起
電圧と絶縁導体の巻数との関係を図３に示す。図３によ
れば、巻数２０００の時、誘起電圧は約０．０１５Ｖ、
巻数１００００の時、誘起電圧は約０．０７Ｖとなり、
巻数に比例して誘起電圧が増加することがわかる。

【００３８】次に、上述のように構成された測定システ
ムによるシミュレーション法の測定の流れを、図４のフ
ローチャートを用いて説明する。

【００３９】図４に示すように、まず、磁気検出部９８
を、選択された複数の導電性構造部材の各測定ポイント
に配置する（ステップ２００）。なお、建造物１００の
等価回路網で各抵抗を流れる電流分布を求めることがで
きるような抵抗（導電性構造部材）の近傍を、各測定ポ
イントとして選択する。

【００４０】次に、電源供給手段９７によって建造物１
００の端子１００Ａと端子１００Ｂとの間に所定周波数
の一定電流の交流電圧を印加する（ステップ２０２）。
これによって、建造物全体に交流電圧が印加されて各部
材に交流電流が流れる。なお、ここで印加する交流電圧
の波形として、例えば正弦波などがあるが、正弦波以外
の波形でもよい。

【００４１】次に、各測定ポイントで磁場を測定する
（ステップ２０４）。各測定ポイントの部材が破断して
いない場合には交流電流が流れて磁場が発生し磁気検出
部９８がこの磁場を検出して電気信号を出力する。しか
し、測定ポイントの部材が完全に破断している場合には
交流電流が流れないため磁場が発生せず、当然、磁気検
出部９８は磁場を検出しない。このとき磁気検出部９８
が出力した電気信号は０となる。

【００４２】なお、磁気検出部９８が出力した電気信号
は、アンプフィルタユニット１１２によってパワー値に
変換されて増幅され、この増幅されたアナログデータが
ＡＤ変換器１１３でディジタルデータに変換された後、
コンピュータ１１４に入力される。なお、アンプフィル
タユニット１１２では、建造物１００で用いられる商用
電源の周波数及び該周波数の整数倍の周波数（高調波）
をバンドパスフィルタによりカットし、この周波数帯を
避けて印加された交流電圧による磁場の成分のみを抽出
するので、ノイズの主要因となる商用電源からの磁場の
影響が軽減されてＳ／Ｎ比が向上し、正確な測定が可能
となる。

【００４３】次に、コンピュータ１１４が、ＡＤ変換器
１１３から入力されたディジタルデータを、ファンクシ
ョンジェネレータ１０６による波形の発生タイミングと
同期して加算平均して得られた加算平均値を算出する
（ステップ２０６）。

【００４４】このような同期加算平均によって、周辺に
存在する商用電源や各種の雑音源からのランダムなノイ
ズが平滑化され、測定値へ与えるノイズの影響を軽減す
ることができる。また、電話線１１８には、同期信号の
パルスを流して距離による減衰の影響やノイズの影響を
軽減して万全を図っている。ただし、コンピュータ１１
４の自己同期によって加算平均する場合は電話線１１８
は不要となる。

【００４５】次に、加算平均値から各測定ポイントの部
材の電流値を推定する（ステップ２０８）。そして、こ
の推定電流値及び印加した交流電圧の値から各導電性構
造部材の抵抗をシミュレーションによって求める（ステ
ップ２１０）。

【００４６】次に、過去（竣工時）の各導電性構造部材
の抵抗値を読み出す（ステップ２１２）。例えば、竣工
時などのように鉄骨が経年変化による影響を受けていな
い正常な時期に建造物１００で測定された磁場の加算平
均値を外部記憶装置などに予めデータベース化してお
き、コンピュータ１１４がこの外部記憶装置などから各
導電性構造部材の破断されていないときの抵抗値を読み
出す。また、建造物の設計図などから計算によって破断
されていない場合の抵抗値を求めても良い。

【００４７】そして、過去の正常時の抵抗値とシミュレ
ーションにより求めた抵抗値とを比較して各導電性構造
部材の破断状況を検査する（ステップ２１４）。

【００４８】このようにして第１の実施の形態では、最
小限度の測定ポイント数で、導電性構造部材の破壊状況
を非破壊で検査することができる。また、ステップ２１
０で推定電流値と電圧値だけからではすべての部材の抵
抗値を求められない場合があり、このような場合には、
ステップ２０２で端子１００Ａ、１００Ｂ以外の他の端
子間に交流電圧を印加して、再び図４の測定を行って各
部材の抵抗値を求める。

【００４９】なお、交流電圧を用いると次のような有利
な点がある。鉄骨に交流電流が流れる時、渦電流の効果
（表皮深さ；０．６５ｍｍ ａｔ １００Ｈｚ）によっ
て、鉄骨の周辺部に電流を分布させることができる。一
般に鉄骨に亀裂が生じる時には、周辺部から裂けるた
め、交流電流を用いることによって亀裂による抵抗値の
違いを敏感に反映させることができる。

【００５０】図４のステップ２０２で交流を印加する際
の電源の設置方法として、例えば図１５のような方法が
ある。図１５によれば、端部以外では絶縁された電力ケ
ーブル１３１及び電力ケーブル１３２の一方の端を各々
鉄骨構造ビル１３０の鉄骨１３３の所定の位置１３１Ａ
及び１３２Ａに予め接続しておく。また、鉄骨構造ビル
１３０の鉄骨１３３の別の位置１３４Ａ及び１３６Ａに
各々電力ケーブル１３４及び電力ケーブル１３６の一方
の端を接続し、他方の電力供給端１３４Ｂ及び１３６Ｂ
を地面の外に露出させる。

【００５１】電力を供給しない場合では、電力ケーブル
１３１及び電力ケーブル１３４のように、各々の電力供
給端１３１Ｂ、１３４Ｂには何も接続されていない状態
とする。電力を供給する場合には、例えば電源１３８を
搭載したトラック１４０を電力供給端（１３２Ｂ、１３
６Ｂとする）付近に駐車し、電力ケーブル１３２及び電
力ケーブル１３６の各々の電力供給端１３２Ｂ、１３６
Ｂに電源１３８の端子をそれぞれ接続する。これによっ
て、鉄骨構造ビル１３０における１３２Ａと１３６Ａと
の間に電圧が印加される。同様に、電力供給端１３１Ｂ
と１３４Ｂに電源１３８の端子を各々接続すれば、鉄骨
構造ビル１３０における１３１Ａと１３４Ａとの間に電
圧を印加することができる。なお、電源１３８を建造物
専用のものとして設置してもよい。

【００５２】ここで、電力ケーブル自身からの磁場を計
測しないように、被測定領域から離したところにケーブ
ルを通すかまたは順次ケーブル位置を変えて全体を測定
する必要がある。さらに、電力ケーブルを磁気シールド
してケーブルからの磁場を外部に漏らさないようにする
必要がある。

【００５３】（第２の実施の形態）第２の実施の形態で
は、個別測定法を説明する。

【００５４】図８は、第２の実施の形態に係る測定シス
テムの概要を示したもので、本測定システムは、第１の
実施の形態と同様のアンプフィルタユニット１１２、Ａ
Ｄ変換器１１３及びコンピュータ１１４を備えた測定ユ
ニット１４２と、ファンクションジェネレータ１１６及
びパワーアンプ１０８を備えた電源１４４と、磁場測定
用の磁気センサ１５０とを備えている。また、被測定部
位１４８の鉄骨を挟む端子１４６Ａ及び端子１４６Ｂは
コード１４９Ａ、１４９Ｂを介して被覆材の表面に設置
された端子１４７Ａ、１４７Ｂと各々接続されている。
さらに、被測定部位１４８を囲む被覆材の壁面には、磁
気センサ１５０の設置場所が設けられており、該設置場
所には磁気センサ１５０を固定するためのアタッチメン
ト１４１が設けられている。

【００５５】測定時には、測定ユニット１４２、電源１
４４を建造物１０１における被測定部位１４８に接する
１室に配置すると共に、磁気センサ１５０をアタッチメ
ント１４１に装着し、磁気センサ１５０と測定ユニット
１４２とをデータ線１４３を介して接続する。アタッチ
メント１４１への装着によって、磁気センサ１５０と被
測定部位１４８の鉄骨の中心軸との間の距離が常に一定
値ｄを保つ。そして、電源１４４のコード１４５Ａ、１
４５Ｂを各々端子１４７Ａ、１４７Ｂに接続する。この
接続によって、電源１４４から供給された交流電圧は、
被測定部位１４８を挟む端子１４６Ａ、１４６Ｂの間に
印加可能となる。

【００５６】また、第２の実施の形態に係る測定システ
ムを図９のように構成することもできる。図９に示した
測定システムでは、図８の被測定部位１４８の鉄骨に設
置された端子１４６Ａ、端子１４６Ｂ及びコード１４９
Ａ、１４９Ｂを介して被覆材の表面に設置された端子１
４７Ａ、１４７Ｂの代わりに、被覆材を含めた被測定部
位１４８を囲むように配置された磁束リング１５１を用
いる。この磁束リング１５１にはコイル１５２が巻き付
けられており、該コイル１５２の図示しない２端子がコ
ード１４５Ａ、１４５Ｂを介して電源１４４に接続され
ている。

【００５７】磁束リング１５１は、図２０（ａ）に示す
ように、分割磁束リング１５１Ａ、１５１Ｂの２つの部
分に分割可能とされており、分割磁束リング１５１Ａ、
１５１Ｂには、それぞれコイル１５１Ａ、１５１Ｂが巻
き付けられている。コイル１５１Ａは端子１５３Ａ、１
５３Ｃを備え、コイル１５１Ｂは端子１５３Ｂ、１５３
Ｄを備えている。

【００５８】図２０（ｂ）は分割磁束リング１５１Ａと
１５１Ｂとを被覆材を含めた被測定部位１４８の周囲で
結合させて１つの磁束リング１５１を形成すると共に端
子１５３Ｃと端子１５３Ｄとを結合させて１つのコイル
１５２を形成した状態を示している。また、図２０
（ｂ）のコイル１５２の端子１５３Ａ、１５３Ｂはそれ
ぞれコード１４５Ａ、１４５Ｂを介して電源１４４に接
続されている。

【００５９】図２０（ｂ）の状態で、端子１５３Ａ、１
５３Ｂに交流電圧を印加すると、被測定部位１４８の鉄
骨には、図示のように交流電流が生じるので、この交流
電流により発生した磁場を磁気センサ１５０で検出する
ことにより、被測定部位１４８の破断状況を被破壊で検
査することが可能となる。すなわち、図９の測定システ
ムでは、被測定部位１４８を挟む箇所に予め端子を設け
ることなく破断状況を検査できる。

【００６０】ただし、図９の測定システムでは、コイル
１５２からの磁場を直接、磁気センサ１５０が検出して
しまう可能性があるので、次の〜の少なくともいず
れか１つの方法を取る必要がある。

【００６１】 磁束リング１５１を磁気センサ１５０
から離れた位置に設置する。 コイル１５２自体を磁気シールドする。

【００６２】 コイル１５２から出る磁場の向きを鉄
骨から出る磁場の向きと直交させることができるので、
磁気センサ１５０を鉄骨から出る磁場のみに感度を有す
るようにする。

【００６３】次に、図８及び図９のような測定システム
で破断状況を検査する場合の流れを図５及び図６のフロ
ーチャートを用いて説明する。

【００６４】図５のフローチャートは、個別測定法にお
いて０１法を適用した場合の破断状況の検査の流れを示
したもので、図８のように設定された測定システムで電
源１４により端子１４６Ａ、１４６Ｂの間に交流電圧を
印加する（ステップ２２０）。或いは、図９の測定シス
テムでコイル１５２の端子の間に交流電圧を印加する。

【００６５】次に、磁気センサ１５０を用いて磁場の測
定を行い（ステップ２２３）、測定ユニット１４２が図
４のステップ２０６と同様に磁場測定値の同期加算平均
をとる（ステップ２２４）。

【００６６】次に、ステップ２２４で得られた加算平均
値がしきい値ＴＨ１以下であるか否かを判定する（ステ
ップ２２５）。このしきい値ＴＨ１は、建造物１０１に
おけるノイズパワーの統計的平均値等から求められるも
のであり、通常は０近傍の正の値に設定される。すなわ
ち、加算平均値がしきい値ＴＨ１以下の場合、被測定部
位１４８の鉄骨には電流が流れておらず、このため磁場
が発生していない可能性が高いということを示し、逆に
加算平均値がしきい値ＴＨ１を越えた場合には、被測定
部位１４８の鉄骨を流れる電流によって発生した磁場を
測定した可能性が高いということを示している。

【００６７】加算平均値がしきい値ＴＨ１以下の場合
（ステップ２２５肯定判定）、交流電圧を印加したにも
かかわらず被測定部位１４８の鉄骨に電流が流れなかっ
たとみなせるので、被測定部位１４８の鉄骨が完全に破
断していると判定する（ステップ２２８）。

【００６８】加算平均値がしきい値ＴＨ１より大きい場
合（ステップ２２５否定判定）、被測定部位１４８を流
れる電流によって磁場が発生したとみなせるので、被測
定部位の鉄骨が完全には破断していないと判定する（ス
テップ２２６）。なお、ステップ２２６、２２８の判断
を測定ユニット１４２内のコンピュータが行い、判定結
果を例えばディスプレイ上に表示したり、音声などで警
告したりしてもよい。

【００６９】以上のように、破断の有無が判断される
と、この被測定部位に関し測定を終了する。そして、他
の被測定部位に関しても同様に測定を行う。

【００７０】０１法では、現時点の測定値しか問題にし
ないためきわめて簡便に破断状況の検査を行うことがで
きる。

【００７１】図６のフローチャートは、個別測定法にお
いて比較法を適用した場合の破断状況の検査の流れを示
したもので、図８のように設定された測定システムで電
源１４４により端子１４６Ａ、１４６Ｂの間に交流電圧
を印加する（ステップ２３２）。或いは、図９の測定シ
ステムでコイル１５２の端子の間に交流電圧を印加す
る。

【００７２】次に、磁気センサ１５０を用いて磁場の測
定を行い（ステップ２３４）、磁場測定値の同期加算平
均をとる（ステップ２３６）。比較法の場合、過去のデ
ータと比較するので、特に測定位置の再現性が要求され
る。第２の実施の形態では、アタッチメント１４１に磁
気センサ１５０を装着し、測定位置を被測定部位１４８
の鉄骨中心から所定距離ｄの位置に固定するので正確な
比較が可能となる。なお、磁気センサ１５０を施工時に
予め被測定部位１４８を囲む被覆材に埋め込んでおいて
もよい。

【００７３】次に、過去の当該被測定部位１４８で測定
された磁場の加算平均値を読み出す（ステップ２３
８）。例えば、竣工時などのように鉄骨が経年変化によ
る影響を受けていない正常な時期に建造物１０１で測定
された磁場の加算平均値を予めデータベース化してお
き、当該被測定部位に関する加算平均値を測定ユニット
１４２内のコンピュータが読み出す。また、建造物の設
計図などから建造物の等価回路網を求め、同一条件下に
おける被測定部位１４８の周りの磁場をシミュレーショ
ンによって求めてもよい。

【００７４】次に、ステップ２３８で求められた過去
（正常時）の加算平均値とステップ２３６で求められた
加算平均値との差を演算し（ステップ２４０）、この差
がしきい値ＴＨ２を越えているか否かを判定する（ステ
ップ２４２）。なお、このしきい値は、被測定部位の鉄
骨が正常か異常かを判断する際の規準値として求めたも
のである。

【００７５】過去と現在の加算平均値の差がしきい値Ｔ
Ｈ２を越えていると判定した場合（ステップ２４２肯定
判定）、過去と現在の加算平均値の差の大きさに応じて
被測定部位１４８の鉄骨の破断の程度をきめ細かく判定
する（ステップ２４６）。

【００７６】過去と現在の加算平均値の差がしきい値Ｔ
Ｈ２を越えていないと判定した場合（ステップ２４２否
定判定）、被測定部位１４８の鉄骨は破断していないと
判断する（ステップ２３２）。

【００７７】以上のように、破断状況が検査されると、
この被測定部位に関し、測定を終了する。他の被測定部
位に関しても同様に測定を行う。なお、第２の実施の形
態では加算平均された磁場の値に基づいて破断状況を検
査したが、加算平均値から被測定部位の電流値や抵抗値
を推定し、これらの推定値に対し０１法や比較法を適用
して破断状況の検査を行ってもよい。

【００７８】第２の実施の形態では、各被測定部位の破
断状況を個別に検査するので、第１の実施の形態のよう
に、建造物を等価回路網とみなして少数の測定ポイント
から各部材の抵抗値を推定する方法と比較して演算量が
少なくて済む。また、第１の実施の形態では、測定ポイ
ントの取り方や各抵抗の破断状況によって、抵抗値が推
定できない場合があるが、第２の実施の形態では、確実
に被測定部位の抵抗値（電流値、磁場値）を測定するこ
とができる。そこで、第１の実施の形態の検査方法を先
に行い、抵抗が推定できなかった被測定部位のみに関
し、第２の実施の形態の検査方法を実行するようにすれ
ば、効率的な検査が可能となる。

【００７９】なお、図６のフローチャートでは、過去
（正常時）と現在の２つの加算平均値を比較したが、過
去のいくつかのデータと現在のデータとの比較を行って
経年変化を判定してもよい。

【００８０】（第３の実施の形態）第３の実施の形態で
は、亀裂判定法を説明する。

【００８１】第３の実施の形態に係る亀裂判定法の流れ
を図７のフローチャートに示す。なお、以下の説明で
は、第２の実施の形態と同様の図８又は図９の測定シス
テムを想定する。

【００８２】図７に示すように、まず、図８のように設
定された測定システムで電源１４４によって端子１４６
Ａ、１４６Ｂの間に２以上の異なる周波数の一定電流の
交流電圧をそれぞれ印加する（ステップ２５２）。或い
は、図９の測定システムでコイル１５２の端子の間に２
以上の異なる周波数の一定電流の交流電圧をそれぞれ印
加する。印加する交流電圧の周波数は、高い周波帯及び
低い周波数帯から少なくとも１つずつ代表的な周波数を
選択する。

【００８３】次に、各周波数の交流電圧を印加した各々
の場合についての磁場測定を磁気センサ１５０を用いて
それぞれ行い（ステップ２５４）、各測定値の同期加算
平均をとって（ステップ２５６）、各周波数に対応する
加算平均値をそれぞれ求める。

【００８４】次に、ステップ２５６で求めた各加算平均
値に正常時と異なる異常な周波数依存特性があるか否か
を判定する（ステップ２５６）。例えば、高い周波数の
加算平均値と低い周波数の加算平均値との差が正常時の
値に比して所定のしきい値以上の差があるか否かを判定
する。

【００８５】各加算平均値に正常時と異なる周波数依存
特性がある場合（ステップ２５８肯定判定）、すなわ
ち、高い周波数の加算平均値と低い周波数の加算平均値
との差が正常時の値に比して所定のしきい値以上の差が
有った場合、当該被測定部位の鉄骨の表面付近に亀裂有
りと判断する（ステップ２６０）。そして、各加算平均
値の比較から亀裂の大まかな場所（スパン内の正確な場
所まではわからない）を判定する（ステップ２６２）。

【００８６】各加算平均値に正常時と異なる周波数依存
特性が無い場合（ステップ２５８否定判定）、すなわ
ち、高い周波数の加算平均値と低い周波数の加算平均値
との差が正常時と比して所定のしきい値以上の差が無い
場合には、当該被測定部位の鉄骨の表面付近に亀裂無し
と判断する（ステップ２６４）。

【００８７】以上のように、亀裂の有無や亀裂の大まか
な場所が検査されると、この被測定部位に関し、測定を
終了する。他の被測定部位に関しても同様に測定を行
う。以上述べた第１〜第３の実施の形態に係る破断状況
の検査を行うことによって、鉄骨等の導電性構造部材を
覆う断熱材や化粧板を取り外すことなく、部材の破断状
況を的確に判断することができ、労力、時間、コストの
いずれも軽減することができる。

【００８８】なお、本検査方法では、鉄骨自体が通常で
は極めて低い抵抗値しか持たないため、大電流を流して
も大きな電圧が発生せず、一部が破損しても他の周辺部
が電気的に接続されていれば、露出している鉄骨部に手
を触れたり、電子機器が鉄骨部にアースをとっていたと
しても感電や破損等の被害を与えることはない。

【００８９】また、第１〜第３の実施の形態では、測定
磁場を同期加算平均して求めた加算平均値を用いて破断
状況の判断を行っていたが、この加算平均値を用いる代
わりに測定磁場の時系列データを、Ｍ系列で代表される
符号化系列信号やチャープ信号を用いてのパルス圧縮技
術を適用して求めた磁場を用いて破断状況の判断を行う
ようにしてもよい。この場合にも周囲の磁気的ノイズに
よる影響を除去して磁場を検出することができる。

【００９０】（第４の実施の形態）第４の実施の形態
は、建造物１００自体に破断状況の検査用機能を備えた
もので、その構成を図１０及び図１１を用いて説明す
る。なお、第１の実施の形態と同様の構成については同
一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【００９１】図１０に示すように、第４の実施の形態で
は、建造物１００を構成する複数の被測定部位に各々配
置された複数の磁気検出部からなる磁気センサモジュー
ル１７０と、各被測定部位を挟む２箇所にそれぞれ埋め
込まれた交流電圧印加用の端子と、を備える。或いは交
流電圧印加用の端子の代わりに各被測定部位の周囲に図
２０（ｂ）のような磁束リングをそれぞれ配置しておい
てもよい。そして、建造物１００の集中管理室に、磁気
センサモジュール１７０の複数の磁気検出部からのデー
タ線が接続されたアンプフィルタユニット１１２と、Ａ
Ｄ変換器１１３と、コンピュータ１１４と、ファンクシ
ョンジェネレータ１０６と、パワーアンプ１０８と、各
被測定部位を挟む箇所に埋め込まれた端子或いは各被測
定部位の周囲に配置されたコイルの端子が接続された端
子切換装置１６８と、を配置する。

【００９２】端子切換装置１６８は、コンピュータ１１
４から指示された任意の２端子又は指示された任意の磁
束リングのコイルの２端子を選択してパワーアンプ１０
８の２出力端子に接続するための切り換え装置である。
この端子切換装置の切り換えによって、建造物１００の
任意の２端子又は任意の磁束リングのコイルに交流電圧
が印加できる。

【００９３】また、コンピュータ１１４は、アンプフィ
ルターユニット１１２から送られてきた各被測定部位の
測定磁場データを記憶する記憶部１５４と、装置全体を
制御・管理して建造物１００の破断状況を定期的に検査
する制御部１５６と、該制御部１５６に内蔵された時計
１５７と、比較検査用の過去の測定データからなるデー
タベースが記憶されたハードディスク１５８と、破断状
況の検査結果などを表示する表示部１６０と、オペレー
タの入力手段としての入力部１６２と、から構成され
る。なお、制御部１５６はファンクションジェネレータ
１０６と、端子切換装置１６８と、に接続されている。

【００９４】図１０のシステムでは、集中管理室のコン
ピュータ１１４が、集中管理室に配置されたファンクシ
ョンジェネレータ１０６、パワーアンプ１０８、及び端
子切換装置１６８を制御して任意の被測定部位に交流電
圧を印加し、磁気センサモジュール１７１の当該被測定
部位に配置された磁気検出部を制御して磁場を測定さ
せ、その結果を順次送信させる。そして、測定結果を演
算、収集し、集計処理、シミュレーション、データベー
スに格納された既存データとの比較、表示、出力等を行
う。

【００９５】また、第４の実施の形態では、図１１に示
すようなシステム形態を採ることも可能である。

【００９６】図１１のシステムでは、建造物１００にビ
ル内ＬＡＮ（Local Area Network)１７４を設けてお
り、ビル内ＬＡＮ１７４にそれぞれ接続された磁気セン
サモジュール１７１とアンプモジュール１７２とコンピ
ュータ１１４とを備える。

【００９７】コンピュータ１１４は、ビル内ＬＡＮ１７
４を介して通信を行うためのネットワークインターフェ
イス１７５を含んで構成されており、磁気センサモジュ
ール１７１及びアンプモジュールとの間のデータ通信や
各モジュール制御のためのコマンド通信が可能とされて
いる。すなわち、コンピュータ１１４は、ビル内ＬＡＮ
１７４を介して、受信した測定データの集計処理、表
示、データベース管理、さらにシステム全体の制御・管
理などを行う。

【００９８】磁気センサモジュール１７４は、各被測定
部位にそれぞれ配置された複数の磁気検出部と該磁気検
出部が検出した測定データを演算処理（同期加算処理、
パルス圧縮処理など）する複数の演算部とから構成され
ている。各演算部は、測定データからノイズ成分を除去
すると共に増幅するアンプフィルタ、ＡＤＣ（アナログ
→ディジタル変換器）、ディジタルデータを演算処理す
るＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）、ビル内Ｌ
ＡＮ１７４を介してコンピュータ１１４からの指令を受
けたり演算処理された測定データをコンピュータ１１４
に送出するためのネットワークインターフェイスと図示
しない電源部とから構成されている。これらの構成部
は、例えば小さなボード上に集積され、低コストのコン
ピュータとして動作される。

【００９９】アンプモジュール１７２は、各被測定部位
毎に配置されかつコンピュータ１１４からの指令に基づ
いて任意波形及び任意周波数の信号を生成する複数の信
号生成部と、該信号生成部で生成された各信号を増幅し
て各被測定部位を挟む端子或いは各被測定部位を囲む磁
束リングのコイル端子に交流電圧を印加する複数のパワ
ーアンプ（増幅部）と、から構成されている。

【０１００】各信号生成部は、ビル内ＬＡＮ１７４を介
してコンピュータ１１４からの指令を受けるためのネッ
トワークインターフェイスと、受信した指令に基づいて
任意波形及び任意周波数のディジタル信号を生成するＤ
ＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）と、生成された
ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ（ディ
ジタル→アナログ変換器）と、変換されたアナログ信号
からノイズ成分を除去するアンプフィルタと、図示しな
い電源部と、から構成されている。これらの構成部は、
例えば小さなボード上に集積され、低コストのコンピュ
ータとして動作される。

【０１０１】図１１のシステムでは、集中管理室のコン
ピュータ１１４が、各被測定部位に配置されたアンプモ
ジュール１７２の任意の信号生成・増幅部を制御して任
意の被測定部位に交流電圧を印加し、磁気センサモジュ
ール１７１の当該被測定部位に配置された磁気検出・演
算部を制御して磁場を測定、演算させ、その結果を順次
送信させる。そして、測定結果を収集し、集計処理、シ
ミュレーション、データベースに格納された既存データ
との比較、表示、出力等を行う。

【０１０２】すなわち、図１１のシステムは、各被測定
部位毎に、電源及び測定データの演算部を配置し、ビル
内ＬＡＮを介してデータの送受信を可能とした点で図１
０のシステムと異なっており、図１０のシステムと比較
して次の、のような利点がある。

【０１０３】 各磁気検出部毎にアンプフィルターな
どを設置したため、多数の磁気検出部から１つのアンプ
フィルタに結線する図１０のシステムと比較して結線が
容易となり、コストを低減することができる。

【０１０４】 各磁気検出部の測定データをディジタ
ルデータに変換してからビル内ＬＡＮを介して遠隔のコ
ンピュータに転送するため、長さのまちまちな配線で各
磁気検出部を結ぶ図１０のシステムと比較して、磁気検
出部のアナログ出力の減衰量がまちまちになるのを防
ぎ、高精度の計測が可能となると共に磁気センサモジュ
ールの管理が容易となる。

【０１０５】次に、第４の実施の形態に係る建造物１０
０の自己診断機能の流れを図１２のフローチャートを用
いて説明する。

【０１０６】図１２に示すように、コンピュータ１１４
の制御部１５６が、時計１５７が示した年月日や時刻を
チェックして現在が定期検査時に該当するか否か、また
はオペレータが入力部１６２により破断状況の検査を指
令したか否かを判定する（ステップ２７０）。定期検査
時に該当しないかまたは入力無しの場合（ステップ２７
０否定判定）、定期検査時までまたは入力があるまで待
機する。

【０１０７】定期検査時または入力が有った場合（ステ
ップ２７０肯定判定）、各被測定部位を特定するための
番号ｋに１を代入する（ステップ２７２）。すなわち、
被測定部位１から測定を開始することを意味する。

【０１０８】次に、被測定部位ｋに交流電圧を印加する
（ステップ２７４）。図１０のシステムの場合は、端子
切換装置１６８により被測定部位ｋを挟む２端子にパワ
ーアンプ１０８の出力端子を接続させるか或いは被測定
部位ｋの周囲に配置された磁束リングのコイルの２端子
にパワーアンプ１０８の出力端子を接続させて被測定部
位ｋに交流電圧を印加する。図１１のシステムの場合
は、アンプモジュール１７２の被測定部位ｋに相当する
信号生成・演算部のみを制御して当該パワーアンプに接
続された被測定部位ｋを挟む２端子に交流電圧を印加す
る。

【０１０９】次に、被測定部位ｋの近傍に配置された磁
気検出部９８により磁場測定を行い（ステップ２７
６）、測定データを収集する（ステップ２７８）。な
お、測定データはコンピュータ１１４の記憶部１５４に
格納される。

【０１１０】次に、ｋを１だけインクメントし（ステッ
プ２８０）、ｋが被測定部位の個数Ｎを越えているか否
かを判定する（ステップ２８２）。ｋがＮを越えていな
い場合（ステップ２８２否定判定）、すなわち全ての被
測定部位に対し測定が終了していない場合、ステップ２
７４に戻り更新された番号の被測定部位に関し、同様の
処理を実行する。

【０１１１】ｋがＮを越えた場合（ステップ２８２肯定
判定）、すなわち。全ての被測定部位が測定終了した場
合、収集された測定データを用いて各被測定部位の破断
状況の検査を行う（ステップ２８４）。なお、この破断
状況の検査には、図５のフローチャートに示した０１
法、図６のフローチャートに示した比較法、及び図７の
フローチャートに示した亀裂判定法などに基づく検査方
法が用いられる。

【０１１２】次に、ステップ２８４で検査された各被測
定部位の異常の有無及び破断状況を表示部１６０により
表示する（ステップ２８６）。なお、この表示時に、異
常箇所に警告を表示するようにしてもよい。そして、ス
テップ２７０に戻って同様の処理を繰り返す。

【０１１３】以上のように本実施の形態では、建造物自
体に導電性構造部材の自己診断機能を付与し定期的に破
断状況を診断するようにしたので、測定の労力を大幅に
低減できると共に破断状況を漏れなく正確にチェックす
ることができる。また、地震発生後などに、入力部１６
２を用いて破断状況の診断を指令することも可能なの
で、突発的な地震による被害を直ちに診断し、対処する
ことができる。

【０１１４】なお、第４の実施の形態では、すべての被
測定部位を順番に診断するようにしたが、入力指定され
た特定の被測定部位のみを診断することも可能である。
また、図１１のシステムの場合は、複数の被測定部位の
破断状況の検査を一度に行うこともできる。さらに、第
１の実施の形態に係る図４の検査方法（シミュレーショ
ン法）を定期的に行ったり、図４と図１２の検査方法と
併用したりすることも可能である。

【０１１５】

【実施例】本実施例では、図１６に示すような建造物モ
デルを用意し、３種類の条件（１．破断なし、２．部材
の一部破断、３．破断あり）の各々で計算した場合の電
流値、電圧値の相違を具体的に示す。この建造物モデル
は、長さが４ｍ、抵抗率が９．７１×１０^-6Ω・ｃｍの
導電性構造部材を１つの単位とした３×２×２の２階立
て長方形状構造物であり、ｃ点とｄ点（アース接続）に
電位差をかけられるようになっている。

【０１１６】まず、図１６の建造物モデルにおいて導電
性構造部材に破断が無い場合の等価回路網を図１７に示
す。

【０１１７】図１７に示すように、図１６の建造物モデ
ルの各単位スパン（１つの導電性構造物に対応）は、
０．２ｍΩの抵抗Ｒ１〜Ｒ８１に置き換えられている。
図１７では、破断無しの場合を扱っているので、抵抗Ｒ
１〜Ｒ８１のいずれもが同一の抵抗値を示している。ま
た、ｃ−ｄ間には、最大振幅０．１Ｖの交流電圧を発生
する定電流の電源ＶＣ７６が接続されている。なお、電
源ＶＣ７６の交流周波数を所定範囲内で変えることがで
きるようになっている。

【０１１８】この電源ＶＣ７６がｃｄ間に印加した交流
電圧によって、抵抗Ｒ１〜Ｒ８１に交流電流が流れる
が、この交流電流の値を計測するため、抵抗Ｒ１、Ｒ１
４、Ｒ９にそれぞれ交流電流計（ＡＭＭＴＲ）８０、７
８、７７が直列に接続されている。また、抵抗Ｒ２３に
かかる電圧を計測するために交流電圧計（ＶＭＴＲ）７
９が抵抗Ｒ２３と並列に接続されている。

【０１１９】図１７の等価回路網の例では、各交流電流
計７７、７８、８０で計測される電流の実効値は、それ
ぞれ５０．４１９Ａ（アンペア）、１９．６９０Ａ、１
５９．９００Ａとなり、交流電圧計７９で計測される電
圧の実効値は、３．２６９ｍＶとなる。

【０１２０】次に、導電性構造部材の一部が破断した場
合の等価回路網を図１８に示す。図１４では、抵抗Ｒ８
１に相当する部材の一部が破断した場合を想定してい
る。ところで、部材の一部が破断すると、その断面積が
減少するため、抵抗値が増大する。そこで、図１８で
は、破断によって増大した抵抗値Ｒ８２（２ＭΩ）をＲ
８１に直列に接続することにより、一部破断の状況を等
価的に表している。

【０１２１】図１８の等価回路網の例では、各交流電流
計７７、７８、８０で計測される電流の実効値は、それ
ぞれ１７．８７４Ａ、２４．４７６Ａ、１８８．９５１
Ａとなり、交流電圧計７９で計測される電圧の実効値
は、１．６９３ｍＶとなる。このように、１つの導電性
構造部材の一部が破断されても、この部材とは別の箇所
で計測された電気的特性に大きな変化が現れることがわ
かる。

【０１２２】次に、導電性構造部材が完全に破断した場
合の等価回路網を図１９に示す。図１９では、抵抗Ｒ８
１に相当する部材が完全に破断された場合を想定してい
る。ところで、部材が完全に破断されると、一方の切断
面と他方の切断面とによって電気容量を持つコンデンサ
が生じ、図１９の等価回路網では、抵抗Ｒ８１に直列に
コンデンサＣ１６を接続して、この状況を表している。
コンデンサＣ１６の電気容量は、部材の断面積に比例
し、破断部分のギャップに反比例する。断面積が３０ｃ
ｍ² で破断部分のギャップが１０μｍの導電性部材の場
合、空気の誘電率を用いると、電気容量Ｃとして２６６
０ｐＦ（１０^-12 Ｆ）が得られる。

【０１２３】図１９の等価回路網の例では、各交流電流
計７７、７８、８０で計測される電流の実効値は、それ
ぞれ１２．０７８Ａ、２５．３２９Ａ、１９４．１２５
Ａとなり、交流電圧計７９で計測される電圧の実効値
は、１．４１２ｍＶとなる。図１８の場合と同様に、導
電性構造部材の破断によって、別の箇所で測定された電
流値等が変化することがわかる。

【０１２４】以上のように、一部の導電性構造部材の部
分的な破断若しくは完全な破断によって各導電性構造部
材を流れる電流値が正常時と比較して変化し、この電流
値の変化により各抵抗の周囲の磁場も変化するので、正
常時と比較した磁場の変化を検出することによって導電
性構造部材の破断状況を検査できることがわかる。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、被測定部位に交流電圧を印加することにより発
生した磁場を測定し、測定された磁場の値から求められ
た各導電性構造部材の抵抗値と正常時の各導電性構造部
材の抵抗値とを比較することによって各導電性構造部材
の破断状況を検査するようにしたので、被覆材を撤去す
ることなく各導電性構造部材の破断状況の正確な検査が
できる、という効果が得られる。

【０１２６】請求項２の発明によれば、被測定部位に交
流電圧を印加することにより発生した磁場を測定し、測
定された磁場の値から求められた被測定部位の電流値に
基づいて被測定部位の破断状況を検査するようにしたの
で、被覆材を撤去することなく被測定部位の破断状況の
正確な検査ができる、という効果が得られる。

【０１２７】請求項３の発明によれば、被測定部位に少
なくとも２つの異なる周波数の交流電圧を印加したとき
に発生した磁場を各々測定し、測定された各磁場の値か
ら求められた各電流値の比較に基づいて被測定部位の破
断状況を検査するようにしたので、被覆材を撤去するこ
となく被測定部位の表面の亀裂に関する破断状況の正確
な検査ができる、という効果が得られる。

【０１２８】請求項４の発明によれば、印加した交流電
圧の周波数に同期させて測定磁場を加算平均し、この加
算平均された磁場の値に基づいて被測定部位を流れる電
流値を推定するようにしたので、ノイズの影響を低減す
ることができ、より正確な破断状況の検査ができる、と
いうさらなる効果が得られる。

【０１２９】請求項５の発明によれば、測定された磁場
の値を、Ｍ系列で代表される符号化系列若しくはチャー
プ信号を用いてパルス圧縮し、このパルス圧縮された磁
場の値に基づいて被測定部位を流れる電流値を推定する
ようにしたので、ノイズの影響を低減することができ、
より正確な破断状況の検査ができる、というさらなる効
果が得られる。

【０１３０】請求項６の発明によれば、建造物で用いら
れる商用電源の周波数及び該周波数の整数倍の周波数を
避けて磁場測定を行うようにしたので、商用電源による
ノイズの影響を低減することができ、より正確な破断状
況の検査ができる、というさらなる効果が得られる。

【０１３１】請求項７の発明によれば、請求項１乃至請
求項６のいずれか１項記載の構造部材破断の非破壊検査
方法により定期的に複数の被測定部位の破壊状況を検査
するようにしたので、測定の際の労力や時間を大幅に低
減できると共に破断状況を漏れなく正確かつ迅速に検査
することができる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る測定システム
の構成ブロック図である。

【図２】１０Ａの電流を鉄骨に流した場合の電流中心か
らの距離と磁束密度との関係を示すグラフである。

【図３】５μＴの磁束密度の磁場が３０Ｈｚで変化した
時に２５π×１０^-4ｍｍ² の断面積を有するコイル端子
に発生する誘起電圧と巻数との関係を示すグラフであ
る。

【図４】第１の実施の形態に係るシミュレーション法に
よる測定の流れを示すフローチャートである。

【図５】第２の実施の形態に係る個別測定法に０１法を
適用した場合の測定の流れを示すフローチャートであ
る。

【図６】第２の実施の形態に係る個別測定法に比較法を
適用した場合の測定の流れを示すフローチャートであ
る。

【図７】第３の実施の形態に係る亀裂判定法による測定
の流れを示すフローチャートである。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る測定システム
（第１例）の構成ブロック図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態に係る測定システム
（第２例）の構成ブロック図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る測定システ
ム（第１例）の構成ブロック図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る測定システ
ム（第２例）の構成ブロック図である。

【図１２】第４の実施の形態に係る自己診断機能による
測定の流れを示すフローチャートである。

【図１３】本発明の原理を説明するための簡単な建造物
モデルを示す図である。

【図１４】図１３の建造物モデルの等価回路網を示す図
である。

【図１５】第１の実施の形態における電力供給方法の１
例を示す図である。

【図１６】本発明の実施例に係る具体的な建造物のモデ
ルを示す図である。

【図１７】図１６の建造物モデルにおいて電動性構造部
材の破断が全く無い場合の等価回路網である。

【図１８】図１６の建造物モデルにおいて１つの電動性
構造部材の一部が破断されている場合の等価回路網であ
る。

【図１９】図１６の建造物モデルにおいて１つの電動性
構造部材が完全に破断されている場合の等価回路網であ
る。

【図２０】被測定部位に誘導電流を発生させるための磁
束リング及び該磁束リングに巻き付いたコイルを示す図
であって、（ａ）は磁束リング及びコイルを分割した状
態、（ｂ）は磁束リング及びコイルを１つに結合させて
被測定部位の周囲に装着した状態を示す図である。

【符号の説明】

９７ 電源供給手段 ９８ 磁気検出部 ９９ データ処理手段 １０６ ファンクションジェネレータ １０８ パワーアンプ １１４ コンピュータ １１８ 電話線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 定俊 千葉県印西市大塚１丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 斉藤 俊夫 千葉県印西市大塚１丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 山崎 慶太 千葉県印西市大塚１丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 柿沢 忠弘 千葉県印西市大塚１丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 三上 忠雄 千葉県印西市大塚１丁目５番地１ 株式会 社竹中工務店技術研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建造物を構成する導電性構造部材の被測
   定部位を挟む任意の箇所に交流電圧を印加する電圧印加
   工程と、 前記被測定部位の近傍に配置された磁気検出部により磁
   場測定を行う測定工程と、 前記測定工程で測定された磁場の値に基づいて前記被測
   定部位を流れる電流値を推定する推定工程と、 印加した交流電圧の値及び前記被測定部位で推定された
   電流値に基づいて、前記建造物と等価な回路網における
   各導電性構造部材の抵抗値を求めるシミュレーション工
   程と、 前記シミュレーション工程で求められた各導電性構造部
   材の抵抗値と正常時の各導電性構造部材の抵抗値とを比
   較することによって、各導電性構造部材の破断状況を検
   査する検査工程と、 からなることを特徴とする構造部材破断の非破壊検査方
   法。
2. 【請求項２】 建造物を構成する導電性構造部材の被測
   定部位を挟む箇所に交流電圧を印加する電圧印加工程
   と、 前記被測定部位の近傍に配置された磁気検出部により磁
   場測定を行う測定工程と、 前記測定工程で測定された磁場の値に基づいて前記被測
   定部位を流れる電流値を推定する推定工程と、 前記推定工程で推定された電流値の有無の判定または推
   定された電流値と正常時の前記被測定部位の電流値との
   比較に基づいて、前記被測定部位の導電性構造部材の破
   断状況を検査する検査工程と、 からなることを特徴とする構造部材破断の非破壊検査方
   法。
3. 【請求項３】 建造物を構成する導電性構造部材の被測
   定部位を挟む箇所に少なくとも２つの異なる周波数の交
   流電圧を印加する電圧印加工程と、 前記被測定部位の近傍に配置された磁気検出部により、
   各々異なる周波数の交流電圧を印加したときの磁場測定
   を各々行う測定工程と、 前記測定工程で測定された各磁場の値に基づいて各々異
   なる周波数の交流電圧を印加したときの前記被測定部位
   を流れる電流値を各々推定する推定工程と、 前記推定工程で推定された各々の電流値の比較に基づい
   て、被測定部位の導電性構造部材の表面の亀裂に関する
   破断状況を検査する検査工程と、 からなることを特徴とする構造部材破断の非破壊検査方
   法。
4. 【請求項４】 前記測定工程で測定された磁場の値を、
   前記電圧印加工程で印加した交流電圧の周波数に同期さ
   せて加算平均する加算平均工程と、 をさらに有し、 前記推定工程は、前記加算平均工程で加算平均された磁
   場の値に基づいて前記被測定部位を流れる電流値を推定
   することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか
   １項記載の構造部材破断の非破壊検査方法。
5. 【請求項５】 前記電圧印加工程は、任意波形の交流電
   圧を印加すると共に、 前記測定工程で測定された磁場の値を、Ｍ系列で代表さ
   れる符号化系列若しくはチャープ信号を用いてパルス圧
   縮する圧縮工程と、 をさらに有し、 前記推定工程は、前記圧縮工程でパルス圧縮された磁場
   の値に基づいて前記被測定部位を流れる電流値を推定す
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１
   項記載の構造部材破断の非破壊検査方法。
6. 【請求項６】 前記測定工程は、前記建造物で用いられ
   る商用電源の周波数及び該周波数の整数倍の周波数を避
   けて磁場測定を行うことを特徴とする請求項１乃至請求
   項５のいずれか１項記載の構造部材破断の非破壊検査方
   法。
7. 【請求項７】 建造物を構成する導電性構造部材の所定
   箇所に任意周波数及び任意波形の一定電流の交流電圧を
   印加可能な交流電源と、 前記複数の被測定部位の近傍の所定箇所に各々配置され
   た複数の磁気検出部と、 前記交流電源及び複数の磁気検出部を用いて請求項１乃
   至請求項６のいずれか１項記載の構造部材破断の非破壊
   検査方法により定期的に前記複数の被測定部位の破壊状
   況を検査する制御手段と、 を有することを特徴とする診断機能付建造物。