特開 2023-31623 タイル剥離検知器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023031623

(43)【公開日】2023-03-09

(54)【発明の名称】タイル剥離検知器

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/24 20060101AFI20230302BHJP

   G01H 11/08 20060101ALI20230302BHJP

   E04G 23/02 20060101ALI20230302BHJP

   G01N 29/46 20060101ALI20230302BHJP

【ＦＩ】

G01N29/24

G01H11/08

E04G23/02 A

G01N29/46

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021137233

(22)【出願日】2021-08-25

(71)【出願人】

【識別番号】000201478

【氏名又は名称】前田建設工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000222668

【氏名又は名称】東洋建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001999

【氏名又は名称】弁理士法人はなぶさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】國見 敬

(72)【発明者】

【氏名】井▲崎▼ 透

(72)【発明者】

【氏名】加藤 大典

(72)【発明者】

【氏名】西井 朋也

(72)【発明者】

【氏名】岸本 豪太

【テーマコード（参考）】

2E176

2G047

2G064

【Ｆターム（参考）】

2E176BB01

2E176BB05

2E176BB38

2G047AA09

2G047AA10

2G047AB04

2G047BA03

2G047BB04

2G047BC09

2G047CA01

2G047EA12

2G047GA01

2G047GB12

2G047GB23

2G047GF06

2G047GG12

2G064AB22

2G064BA07

2G064BA08

2G064BA21

2G064BD18

2G064BD62

2G064DD23

(57)【要約】

【課題】タイル剥離の検査時間を短縮する。
【解決手段】タイル剥離検知器６０は、加振用圧電振動板により振動発生用電気信号から発生させた振動をタイルＴへ加える加振センサ１０Ａと、タイルＴから加振センサ１０Ａにより加えられた振動を受け、この振動を受振用圧電振動板により受振電気信号へ変換する受振センサ１０Ｂと、加振センサ１０Ａ及び受振センサ１０Ｂが固定されるベース部と、振動発生用電気信号を加振センサ１０Ａへ印加する振動入力部６６と、受振センサ１０Ｂから受ける受振電気信号を解析する解析部７４とを含み、加振センサ１０Ａと受振センサ１０Ｂとの少なくとも一方がベース部に複数固定されている。これにより、加振センサ１０Ａと複数の受振センサ１０Ｂとの間や、複数の加振センサ１０Ａと受振センサ１０Ｂとの間を同時に検査することができ、タイルＴ剥離の検査時間を短縮することができる。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

建築物に利用されているタイルの剥離を検知するタイル剥離検知器であって、
振動発生用電気信号を受けて振動を発生する加振用圧電振動板を有し、該加振用圧電振動板により発生させた振動を前記タイルへ加える加振センサと、
受振用圧電振動板を有し、前記タイルから前記加振センサにより加えられた振動を受けて、該振動を前記受振用圧電振動板によって受振電気信号へと変換する受振センサと、
前記加振センサ及び前記受振センサが固定されるベース部と、
前記振動発生用電気信号を前記加振センサへ印加する振動入力部と、
前記受振センサから受ける前記受振電気信号を解析する解析部と、を含み、
前記加振センサと前記受振センサとの少なくとも一方が、前記ベース部に複数固定されていることを特徴とするタイル剥離検知器。

【請求項2】

前記振動入力部は、前記振動発生用電気信号として、単発のパルス波を繰り返し印加するものであることを特徴とする請求項１記載のタイル剥離検知器。

【請求項3】

前記振動入力部は、前記パルス波として正弦半波を印加するものであることを特徴とする請求項２記載のタイル剥離検知器。

【請求項4】

前記加振センサと前記受振センサとの一方のセンサが、前記ベース部の平面視での中央近傍に１つ固定され、前記加振センサと前記受振センサとの他方のセンサが、前記一方のセンサを囲むようにして前記ベース部に複数固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のタイル剥離検知器。

【請求項5】

前記加振センサと前記受振センサとの双方が、ダンパ部材を介して前記ベース部に固定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のタイル剥離検知器。

【請求項6】

前記振動入力部は、前記振動発生用電気信号を発生する信号発生器と、前記振動発生用電気信号を増幅するパワーアンプとを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のタイル剥離検知器。

【請求項7】

前記解析部は、前記受振電気信号を増幅するチャージアンプと、増幅された前記受振電気信号をアナログからデジタルへ変換するＡＤ変換器と、該ＡＤ変換器の出力結果をＦＦＴ解析するＦＦＴ解析部と、を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のタイル剥離検知器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建築物に利用されているセメントモルタル張りや有機系接着張りなどのタイルの剥離を検知するタイル剥離検知器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

建築物のタイルの剥離を検知する方法として、人力による打音診断で検知する方法や、振動を発生する検査装置を利用したものが挙げられる。例えば、振動を発生する従来の検査装置では、２つの振動センサを使用して、一方の振動センサからタイルに加えた振動を他方の振動センサで受け、その振動の伝搬状況を用いてタイルの剥離を検知していた。この際、一方の振動センサでは、周波数がシフトするスウィープ波の電気信号から振動を発生させていた。なお、近年では、光ファイバセンサを利用してタイルの剥離を検知する方法も発案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１７６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、振動を発生する従来の検査装置は、２つの振動センサ間に位置するタイルの一部分の剥離を検知するものであるため、検査対象のタイルの大きさや形状に合わせて検査装置の位置や向きを変えながら、１枚のタイルに対して複数回検査を行う必要があり、時間がかかるものであった。更に、スウィープ波の電気信号から振動を発生させているため、振動発生の継続時間を長くして、単位時間当たりの特定周波数の出力エネルギーを増大させることが好ましいが、これも検査時間が長くなる要因になっていた。また、人力による打音診断で検知する方法にも、時間や精度の点において改善の余地がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タイル剥離の検査時間を短縮することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

【0006】

（１）建築物に利用されているタイルの剥離を検知するタイル剥離検知器であって、振動発生用電気信号を受けて振動を発生する加振用圧電振動板を有し、該加振用圧電振動板により発生させた振動を前記タイルへ加える加振センサと、受振用圧電振動板を有し、前記タイルから前記加振センサにより加えられた振動を受けて、該振動を前記受振用圧電振動板によって受振電気信号へと変換する受振センサと、前記加振センサ及び前記受振センサが固定されるベース部と、前記振動発生用電気信号を前記加振センサへ印加する振動入力部と、前記受振センサから受ける前記受振電気信号を解析する解析部と、を含み、前記加振センサと前記受振センサとの少なくとも一方が、前記ベース部に複数固定されているタイル剥離検知器（請求項１）。

【0007】

本項に記載のタイル剥離検知器は、タイルの剥離検査などに用いられるものであって、加振センサ、受振センサ、ベース部、振動入力部、及び解析部を含んでいる。加振センサは、加振用圧電振動板を有しており、振動入力部により印加される振動発生用電気信号から加振用圧電振動板によって振動を発生し、その振動をタイルへ加えるためのものであって、ベース部へ固定される。受振センサは、受振用圧電振動板を有しており、上記のように加振センサによりタイルへ加えられた振動をタイルを介して受けて、タイルから受けた振動を受振用圧電振動板によって受振電気信号へと変換するものであって、加振センサと同様にベース部へ固定される。すなわち、加振センサ及び受振センサは、ベース部に固定された状態で、タイルに対して同時に当接されて使用される。

【0008】

解析部は、受振センサからの受振電気信号、換言すれば、加振センサにより加えられてタイル内を伝搬し、受振センサにより受けられた振動から変換された電気信号を解析するものである。ここで、加振センサからタイルへ加えられた振動は、タイルがその接着先から剥離せずに接着している箇所においては、タイルから接着先へと伝搬するため、受振センサにより受けられる振動エネルギーが大幅に減少する。これに対し、タイルが接着先から剥離している箇所において、加振センサからタイルへ加えられた振動は、接着先へはほとんど伝搬せずにタイル内を伝搬するため、受振センサにより損失が少ない状態で受けられる。解析部では、これらのことを考慮しながら、受振センサから受けた受振電気信号を解析して、タイル剥離の有無の判定などを行う。

【0009】

そして、本項に記載のタイル剥離検知器は、加振センサと受振センサとの少なくとも一方が、ベース部に複数固定されているものである。このため、例えば受振センサが複数固定されている場合は、加振センサからタイルへ加えられた振動が複数の受振センサの各々によって受けられ、それらが個別に解析部により分析される。また、加振センサが複数固定されている場合は、複数の加振センサの各々からタイルへ加えられた振動が受振センサによって受けられ、それらが個別に解析部により分析される。これにより、加振センサと複数の受振センサとの間や、複数の加振センサと受振センサとの間が、同時に検査されることになるため、タイル剥離の検査時間が大幅に短縮されるものである。しかも、加振センサ及び受振センサの数量や配置が、検査対象のタイルの形状や大きさに合わせた数量及び配置に設定されることで、タイル全面が網羅されるため、検査時間が短縮されながら、タイル剥離の判定精度が向上されるものである。更に、タイルの剥離検知と同様の原理で、タイル内を伝搬する振動の変化から、タイルの罅割れを検知するものである。

【0010】

（２）上記（１）項において、前記振動入力部は、前記振動発生用電気信号として、単発のパルス波を繰り返し印加するものであるタイル剥離検知器（請求項２）。
本項に記載のタイル剥離検知器は、振動入力部から加振センサへ印加される振動発生用電気信号として、単発のパルス波が繰り返し印加されるものである。これにより、スウィープ波の電気信号を印加する場合と異なり、継続時間を長くする必要がなく、また、解析部では適切なタイミングのパルス波による振動を解析すればよいため、検査時間がより一層短縮されるものとなる。

【0011】

（３）上記（２）項において、前記振動入力部は、前記パルス波として正弦半波を印加するものであるタイル剥離検知器（請求項３）。
本項に記載のタイル剥離検知器は、振動入力部から加振センサへ繰り返し印加されるパルス波として、正弦半波(ハーフサイン波)が印加されるものである。ここで、加振センサへ印加されるパルス波には、使用する周波数帯域の中で可能な限り大きな加振力と平坦な周波数特性とが必要になるが、正弦半波は、例えば矩形波パルスや２乗正弦波パルスといった他の形状のパルスと比較して、低駆動電圧及び継続時間の長さの点で有利であり、また、周波数のサンプリング位置による変動が少ないものである。従って、パルス波として正弦半波を利用することで、使用電圧を抑制しながら、タイル剥離の判定精度のより一層の向上を図るものである。

【0012】

（４）上記（１）から（３）項において、前記加振センサと前記受振センサとの一方のセンサが、前記ベース部の平面視での中央近傍に１つ固定され、前記加振センサと前記受振センサとの他方のセンサが、前記一方のセンサを囲むようにして前記ベース部に複数固定されているタイル剥離検知器（請求項４）。
本項に記載のタイル剥離検知器は、タイルへ振動を加えるための加振センサと、タイルから振動を受けるための受振センサとのうち、いずれか一方のセンサが、ベース部の平面視における中央近傍に１つ固定されたものである。更に、加振センサと受振センサとのうち、上記の一方と異なる他方のセンサが、中央近傍に固定された一方のセンサを囲むようにしてベース部に複数固定されている。

【0013】

これにより、ベース部の中央近傍に加振センサが固定される場合は、加振センサからタイルへ加えられた振動が、そのタイルの振動が加えられた部分を囲うような位置で複数の受振センサの各々によって受けられる。また、ベース部の中央近傍に受振センサが固定される場合は、複数の加振センサの各々によってタイルへ加えられた振動が、複数の加振センサに囲われたそれらの中央近傍位置で受振センサによって受けられる。いずれの場合においても、一方のセンサを囲う複数の他方のセンサの配置位置により規定される領域全体が同時に検査されることになるため、効率よくタイル剥離の検査が行われ、更なる時間短縮が期待されるものである。更に、上述した複数の他方のセンサにより規定される領域が、検査対象の１枚のタイル全体を略覆うように、加振センサや受振センサの配置間隔が設定されることで、タイルに対するタイル剥離検知器の位置変えなどが行われる必要なく、１枚のタイルが一度で検査されるため、より効率よく検査が行われるものとなる。

【0014】

（５）上記（１）から（４）項において、前記加振センサと前記受振センサとの双方が、ダンパ部材を介して前記ベース部に固定されているタイル剥離検知器（請求項５）。
本項に記載のタイル剥離検知器は、加振センサ及び受振センサの双方が、ダンパ部材を介してベース部に固定されているものである。ここで、加振センサにより発生された振動は、タイルを経由して受振センサによって受けられるべきものであるが、タイル経由ではなくベース部を伝わって受振センサにより受けられて干渉する虞がある。そこで、上記のようにダンパ部材が使用されることで、加振センサからベース部へ伝わる振動と、ベース部から受振センサへ伝わる振動との双方が抑制されるため、ベース部を介した振動の干渉が防止されるものである。

【0015】

（６）上記（１）から（５）項において、前記振動入力部は、前記振動発生用電気信号を発生する信号発生器と、前記振動発生用電気信号を増幅するパワーアンプとを含むタイル剥離検知器（請求項６）。
本項に記載のタイル剥離検知器は、振動入力部が、振動発生用電気信号を発生する信号発生器と、振動発生用電気信号を増幅するパワーアンプとを含み、信号発生器により発生させてパワーアンプによって増幅させた振動発生用電気信号を、加振センサへ印加するものである。これにより、例えば、複数の加振センサや複数の受振センサがベース部に搭載されることに起因して、従来よりも小型化された加振センサを使用する場合でも、それに対応して小型化された加振用圧電振動板において、検査に必要な大きさの振動が発生し得るレベルの振動発生用電気信号が印加されるものとなる。

【0016】

（７）上記（１）から（６）項において、前記解析部は、前記受振電気信号を増幅するチャージアンプと、増幅された前記受振電気信号をアナログからデジタルへ変換するＡＤ変換器と、該ＡＤ変換器の出力結果をＦＦＴ解析するＦＦＴ解析部と、を含むタイル剥離検知器（請求項７）。
本項に記載のタイル剥離検知器は、解析部が、チャージアンプ、ＡＤ変換器、及びＦＦＴ解析部を含み、受振センサから受けた受振電気信号を、まずはチャージアンプによって増幅させるものである。ここで、例えば、複数の加振センサや複数の受振センサがベース部に搭載されることに起因して、従来よりも小型化された受振センサを使用する場合に、それに対応して小型化された受振用圧電振動板を使用すると、受振センサから得られる電気信号がレベル不足になることが想定される。そこで、上記のようにチャージアンプが用いられることで、検査に必要なレベルまで受振電気信号が増幅されるものである。そして、チャージアンプにおいて増幅された受振電気信号は、ＡＤ変換器においてアナログからデジタルへ変換された後、ＦＦＴ解析部によりＦＦＴ解析される。これにより、受振電気信号が周波数成分に分解され、周波数成分毎の大きさが把握されるため、タイル剥離の有無が精度よく判定されるものとなる。

【発明の効果】

【0017】

本発明は上記のような構成であるため、タイル剥離の検査時間を短縮することが可能となる。また、タイルの剥離検知と同様の原理で、タイルの罅割れを検知することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器で使用する加振センサの構造の一例を示すイメージ構造図である。

【図2】図１の加振センサの圧電振動板近傍の拡大図である。

【図3】加振センサの圧電振動板の電気的接続を示すイメージ図である。

【図4】本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器で使用する受振センサの構造の一例を示すイメージ構造図である。

【図5】図４の受振センサの圧電振動板近傍の拡大図である。

【図6】受振センサの圧電振動板の電気的接続を示すイメージ図である。

【図7】本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器の構成の一例を概略的に示すブロック図である。

【図8】図７のタイル剥離検知器の加振センサ及び受振センサの配置例を示す平面図及びイメージ断面図である。

【図9】図７のタイル剥離検知器の振動入力部から入力するパルス波の例を示す波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略することとし、また、図面の全体にわたって、同一部分若しくは対応する部分は、同一の符号で示している。
図１～図６は、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０で使用する振動センサ１０（加振センサ１０Ａ、受振センサ１０Ｂ）の構造を示し、図７は、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０の構成を概略的に示している。まず、図１～図６を参照して、振動センサ１０の構造について説明する。

【0020】

図１に示されている振動センサ１０は、タイルＴ（図７参照）へ振動を加える加振センサ１０Ａとして使用されるものであって、後述するベース部６２へネジ止めなどで固定された状態で図示されている。図１（ａ）は加振センサ１０Ａの平面図、図１（ｂ）は加振センサ１０Ａを側方から視て一部を破断したイメージ断面図である。図示のように、加振センサ１０Ａは、振動伝達子１２、圧電振動板１８、ケース体３２、摺動部材５０、スプリング５２、第１ダンパ部材５４、及び第２ダンパ部材５６を含んでいる。

【0021】

ケース体３２は、加振センサ１０Ａの他の構成要素の大部分を収容するものであって、円筒状の壁部４０の両開口端に、平面視円形の蓋部３４及び底部４４がネジ止めなどで接続された構成を有しており、それらで囲まれた収容空間が内部に形成されている。また、蓋部３４には振動伝達子１２用の突出孔３６が、底部４４には後述する配線２８用などの貫通孔（図示略）が、それぞれ形成されている。ケース体３２は、例えば各種の樹脂などで形成され、特に取り付け先のベース部６２との間に介在する底部４４は、例えばゴムなどの弾性を有する材料で形成されることで、振動センサ１０とベース部６２との間の振動の伝達を抑制するダンパ部材（第３ダンパ部材）４４として機能するようになっている。なお、振動センサ１０をベース部６２へ固定するための取付ネジを、ベース部６２及びケース体３２の底部４４へのみ挿通させることで、底部４４により取付ネジをフローティングしてもよい。また、これに限定されるものではないが、ケース体３２の外径は、例えば２４ｍｍ程度である。

【0022】

振動伝達子１２は、図２にも図示されているように、先端が丸みを帯びた円錐状の先端部１４、先端部１４の下端に接続された円柱部１５、及び円柱部１５の下端に接続されて円柱部１５より径が大きい円板部１６を有し、円板部１６を貫通して円柱部１５まで延びる円柱状の内部空間が形成されている。加振センサ１０Ａの振動伝達子１２は、その先端部１４がタイルＴへ当接された状態で、後述するように圧電振動板１８により発生された振動をタイルＴへ伝達するものである。更に、振動伝達子１２は、上記のような形状であることで、圧電振動板１８とタイルＴとの音響インピーダンスを整合する役割も果たしている。振動伝達子１２は、例えば導電性を有する金属などの材料で形成される。

【0023】

また、振動伝達子１２は、ケース体３２の内部において、後述するようにスプリング５２によって図１（ｂ）における上方へと付勢されており、その円柱部１５の一部及び先端部１４が、ケース体３２の蓋部３４に設けられた突出孔３６から、ケース体３２の外部へと突出している。すなわち、突出孔３６は、円柱部１５の外径より大きく、且つ、円板部１６の外径よりも小さい内径を有している。このような状態で、円板部１６の上面と蓋部３４の突出孔３６の縁部３６ａとの間には、第２ダンパ部材５６が介在している。第２ダンパ部材５６は、本実施形態では円板部１６側に取り付けられて円柱部１５が挿通された環状のものであり、振動伝達子１２と共に図１（ｂ）における上下方向へ移動するようになっている。第２ダンパ部材５６は、例えばゴムなどの弾性を有する材料で形成されており、振動伝達子１２と蓋部３４（ケース体３２）との間の振動の伝達を抑制するようになっている。

【0024】

圧電振動板１８は、ここでは加振用圧電振動板１８とも呼称し、図２に示すように、２枚の圧電振動板１８ａ、１８ｂが、金属電極板２４を挟んで接続された構成を有している。すなわち、図３も参照して、本実施形態において、２枚の圧電振動板１８ａ、１８ｂは、各々がセラミック板２０と金属板２２とを有し、双方のセラミック板２０側が向かい合わせで、金属電極板２４に対して電気的及び物理的に接続されている。また、圧電振動板１８ａの金属板２２と圧電振動板１８ｂの金属板２２とが、接続部２５を介して電気的に接続されている。なお、２枚の圧電振動板１８ａ、１８ｂの各々には、コスト低減の観点から市販の圧電振動板を使用することが望ましく、また、これに限定されるものではないが、圧電振動板１８ａ、１８ｂの外径は１２ｍｍ程度である。

【0025】

そして、２本の配線２８が、金属電極板２４と一方の金属板２２（本実施形態では圧電振動板１８ｂの金属板２２）とに半田付けなどで接続されることで、２枚の圧電振動板１８ａ、１８ｂのセラミック板２０側と金属板２２側とに、対となる２つの電位（図３では「＋」「－」と図示）が付加されるようになっている。このとき、金属板２２側には、グランド電位が付加される。また、２枚の圧電振動板１８ａ、１８ｂのうち、図中上方に位置する圧電振動板１８ａの金属板２２には、例えばペースト半田やエポキシ系接着剤などにより、振動伝達子１２の円板部１６が電気的及び物理的に接続されている。このため、振動伝達子１２には、一方の配線２８及び金属板２２を介して、グランド電位が付加されるようになっている。

【0026】

図１及び図２を参照して、加振用圧電振動板１８の図中下側（圧電振動板１８ｂ側）には、第１ダンパ部材５４が配置されている。本実施形態の第１ダンパ部材５４は、図２に示すように、紙面と直交する方向に２つ割りにされた第１部材５４ａと、円筒状の第２部材５４ｂとで構成されている。第２部材５４ｂの下方には、円環状のシム５７が配置されている。そして、図２に図示された、振動伝達子１２、第２ダンパ部材５６、加振用圧電振動板１８、第１ダンパ部材５４、及びシム５７は、図１に示すように、第１ダンパ部材５４及びシム５７がカップ状の摺動部材５０に収容されることで、摺動部材５０を介して、ケース体３２の内部を摺動面４０ａに沿って図中上下方向に摺動可能になっている。

【0027】

また、摺動部材５０とケース体３２の底部４４との間において、スプリング５２は、図２に図示された部材を摺動部材５０と共に、図中上方向へと付勢するように設置されている。このため、通常状態において、振動伝達子１２は、第２ダンパ部材５６を挟んでケース体３２の蓋部３４へと押し付けられている。また、上述したような位置に配置された第１ダンパ部材５４は、例えばゴムなどの弾性を有する材料で形成されることで、圧電振動板１８と摺動部材５０との間、換言すれば圧電振動板１８とケース体３２との間の、振動の伝達を抑制するようになっている。

【0028】

上記のような構成の加振センサ１０Ａは、振動伝達子１２の先端部１４がタイルＴへ当接された状態で、配線２８を介して圧電振動板１８に振動発生用の電気信号が印加されると、圧電振動板１８により振動が発生される。すると、発生した振動が、圧電振動板１８に物理的に接続された振動伝達子１２を介してタイルＴへと伝達され、タイルＴへ振動が加えられるものである。ここで、図１及び図２を参照して、圧電振動板１８へ接続される配線２８は、例えば、圧電振動板１８から、２つ割りの第１部材５４ａの割れ目、円筒状の第２部材５４ｂの中心孔、円環状のシム５７の中心孔、摺動部材５０に設けられた貫通孔、及び底部４４に設けられた貫通孔などを通って、ケース体３２の内部から外部へとルーティングされる。

【0029】

次に、図４～図６に図示された、タイルＴから振動を受ける受振センサ１０Ｂとして使用される振動センサ１０について説明する。しかしながら、受振センサ１０Ｂは、図１～図３に示した加振センサ１０Ａと、圧電振動板１８の構成のみが異なるものである。このため、ここでは圧電振動板１８に関する点について説明することとし、加振センサ１０Ａと同様の構成部分については説明を省略する。
受振センサ１０Ｂの圧電振動板１８は、ここでは受振用圧電振動板１８とも呼称し、図５及び図６に示すように、１枚の圧電振動板１８で構成されている。そして、２本の配線２８が、その１枚の圧電振動板１８のセラミック板２０側と金属板２２側とに半田付けなどで接続されることで、それらに対となる２つの電位（図６では「＋」「－」と図示）が付加されるようになっている。このとき、金属板２２側には、グランド電位が付加される。

【0030】

また、受振用圧電振動板１８の金属板２２には、例えば銀ペーストとエポキシ系接着剤又は導電性接着剤などにより、振動伝達子１２の円板部１６が電気的及び物理的に接続されている。このため、振動伝達子１２には、一方の配線２８及び金属板２２を介して、グランド電位が付加される。受振用圧電振動板１８の図中下側には、第１ダンパ部材５４とシム５７とが配置されている。このような構成の受振センサ１０Ｂは、振動伝達子１２の先端部１４がタイルＴへ当接された状態で、タイルＴが振動していると、その振動が振動伝達子１２へ伝わり、更に振動伝達子１２と物理的に接続された圧電振動板１８へと伝達される。すると、伝達された振動が、圧電振動板１８によって電気信号へと変換され、それが受振電気信号として配線２８を介して取り出されるものである。

【0031】

続いて、図７を参照して、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０について説明する。図示のように、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０は、建築物に利用されているタイルＴの剥離を検知するものであり、振動入力部６６、複数の振動センサ１０、及び解析部７４を含んでいる。複数の振動センサ１０は、本実施形態では、１つの加振センサ１０Ａと、６つの受振センサ１０Ｂとを含んでいる。加振センサ１０Ａは、図１～図３に関連して説明したように、振動伝達子１２がタイルＴへ当接された状態で、タイルＴへ振動を加えるためのものであり、受振センサ１０Ｂは、図４～図６に関連して説明したように、振動伝達子１２がタイルＴへ当接された状態で、タイルＴから振動を受けるためのものである。

【0032】

上述した複数の振動センサ１０は、例えば図８に示すような位置関係で、板状のベース部６２に固定される。すなわち、図８（ｂ）で確認できるように、１つの加振センサ１０Ａが、平面視で長方形をなすベース部６２の中央近傍に固定され、その加振センサ１０Ａを囲うようにして、６つの受振センサ１０Ｂが配置されている。より詳しくは、１つ加振センサ１０Ａ及び６つの受振センサ１０Ｂが、略等間隔で加振センサ１０Ａを中心とした千鳥格子状に配置されている。このような配置は、図８（ｂ）に二点鎖線で示されているような大きさ及び形状のタイルＴに適合されたものであり、これに限定されるものではないが、そのタイルＴの大きさは例えば９５ｍｍ×４５ｍｍである。これに対応するベース部６２の大きさの例として、図８（ｂ）に示される横幅Ｗが約１３０ｍｍ、縦幅Ｄが約９５ｍｍである。

【0033】

また、加振センサ１０Ａ及び受振センサ１０Ｂの各々は、第３ダンパ部材（ケース体３２の底部）４４を介して、ネジ止めなどによってベース部６２へ固定されている。ベース部６２には、その複数の振動センサ１０が取り付けられた面とは反対側の面の両端部に、コの字状の２つの把持部材８６が取り付けられている。なお、図８（ａ）には、図８（ｂ）における上下方向の中心近傍でのイメージ断面を示し、図８（ｃ）には、図８（ｂ）における左右方向の中心近傍でのイメージ断面を示しているが、各振動センサ１０の内部の図示は省略している。

【0034】

図７に戻り、振動入力部６６は、加振センサ１０Ａへ振動発生用の電気信号を印加するためのものであって、本実施形態では、信号発生器６８及びパワーアンプ７０を含んでいる。信号発生器６８は、振動発生用の電気信号を発生するものであり、本実施形態ではそのような電気信号として、例えば図９に示すような正弦半波（ハーフサイン波）９０の単発のパルス波を繰り返し発生する。これらに限定されるものではないが、正弦半波９０は、例えば周波数が１４ｋＨｚ、出力電圧が１０Ｖｐ－ｐ、デューティサイクルが８０ｍｓである。また、パワーアンプ７０は、信号発生器６８により発生させた電気信号を増幅させるものであって、例えば信号発生器６８で１０Ｖｐ－ｐの電気信号が発生された場合、それを５０Ｖｐ－ｐ～１００Ｖｐ－ｐ程度まで増幅させる。そして、このように増幅された振動発生用の電気信号が、配線２８などを介して加振センサ１０Ａへと印加される。信号発生器６８及びパワーアンプ７０には、任意の信号発生装置及びパワーアンプを使用してよい。

【0035】

解析部７４は、受振センサ１０Ｂの各々から配線２８などを介して受ける電気信号を解析するためのものであって、本実施形態では、チャージアンプ７６、ＡＤ変換器７８、ＦＦＴ解析部８０、及び表示部８２を含んでいる。チャージアンプ７６は、受振センサ１０Ｂから受ける受振電気信号を増幅させるものであって、解析に必要な電圧まで受振電気信号を増幅させる。このとき、ハイパスフィルタを用いて、生活振動などの低い周波数成分を除去するようにしてもよい。また、受振センサ１０Ｂからチャージアンプ７６までの経路やチャージアンプ７６には、可能な限りのノイズ対策を施すことが好ましい。チャージアンプ７６には、多チャンネルの任意のチャージアンプを使用してよい。

【0036】

ＡＤ変換器７８は、チャージアンプ７６によって増幅された受振電気信号を、アナログ信号からデジタル信号へと変換するものであり、後述するＦＦＴ解析に必要なサンプリングレート及び分解能で変換を行う。例えば、信号発生器６８で周波数１４ｋＨｚの正弦半波９０を発生させていた場合は、４０ｋＨｚ程度でサンプリングを行い、分解能は１６ｂｉｔ程度でよい。また、ＡＤ変換器７８は、複数の受振センサ１０Ｂからの受振電気信号がチャージアンプ７６によって増幅された各々の信号をＡＤ変換するため、上記のような性能を有する多チャンネルの任意のＡＤ変換装置が使用される。

【0037】

ＦＦＴ解析部８０は、ＡＤ変換器７８によってデジタル信号へと変換された受振電気信号をＦＦＴ解析するものであって、例えばＦＦＴ解析を行うソフトウェアがインストールされた任意のコンピュータで構成される。ＦＦＴ解析では、ＡＤ変換器７８からのデジタル信号を高速フーリエ変換により周波数成分に分解し、その結果のピーク周波数及びピーク電圧から、タイルＴの剥離状況を推察する。また、ＦＦＴ解析部８０は、複数の受振センサ１０Ｂからの受振電気信号を個別でＦＦＴ解析し、各受振センサ１０Ｂと加振センサ１０Ａとの位置関係を使用して、タイルＴで剥離が発生している部分を推定する。このとき、剥離が発生していると推定された位置や度合いなどに応じて、タイルＴが健全に接着されているか否かを判定してもよい。表示部８２は、ＦＦＴ解析部８０での解析結果などを表示するものであって、任意のディスプレイ装置が使用される。

【0038】

上記のような構成のタイル剥離検知器６０は、使用時に、図８に示されたようにベース部６２に固定された複数の振動センサ１０が、例えば図８（ｂ）に二点鎖線で示された位置を目安にしてタイルＴへと押し付けられ、全ての振動センサ１０の振動伝達子１２がタイルＴへ当接される。この状態で、振動入力部６６の信号発生器６８から図９に示すような正弦半波９０が発生され、それがパワーアンプ７０によって増幅されて、加振センサ１０Ａへ印加される。加振センサ１０は、印加された電気信号から振動を発生させ、それをタイルＴへと加える。すると、タイルＴの剥離が発生していない部分では、タイルＴの接着先へも振動が伝搬するため、振動エネルギーが小さくなってタイルＴ内を伝搬し、タイルＴの剥離が発生している部分では、タイルＴの接着先へ伝搬する振動が小さいため、振動エネルギーの損失が少ない状態でタイルＴ内を伝搬する。このようにしてタイルＴ内を伝搬した振動が、各受振センサ１０Ｂによって受けられ、それが電気信号へ変換されて解析部７４へ送られる。解析部７４では、チャージアンプ７６によって複数の振動センサ１０からの電気信号が増幅され、それがＡＤ変換器７８によってデジタル信号へと変換された後、ＦＦＴ解析部８０によってＦＦＴ解析され、タイルＴ剥離の推定などが行われる。

【0039】

ここで、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０の構成は、図７の構成に限定されるものではなく、検査対象のタイルＴや状況などに応じて、図７に示した構成要素の一部が削除、変更、ないし適宜追加された構成であってもよい。例えば、複数の振動センサ１０は、加振センサ１０Ａ及び受振センサ１０Ｂの数量や位置関係が、タイルＴの大きさなどに応じて変更されてもよく、一例として、図８（ｂ）の例における加振センサ１０Ａと受振センサ１０Ｂとの数量及び位置が入れ替わってもよい。また、加振センサ１０Ａ又は受振センサ１０Ｂを囲うようにして、４つや８つの受振センサ１０Ｂ又は加振センサ１０Ａが配置されてもよく、加振センサ１０Ａと受振センサ１０Ｂとの双方が複数含まれていてもよい。

【0040】

更に、加振センサ１０Ａの配線２８の接続先と、受振センサ１０Ｂの配線２８の接続先とを入れ替えることで、加振センサ１０Ａと受振センサ１０Ｂとの位置を物理的に交換することなく、振動を加える又は受ける役割のみを入れ替えてもよい。また、振動入力部６６から加振センサ１０Ａへ入力する電気信号は、図９に示したような正弦半波９０に限定されるものではなく、他の形状の単発のパルス波やスウィープ波を入力してもよい。加えて、例えば、図８に示したような１枚のタイルＴに使用するための構成を、図７の他の必要な構成要素も含めて複数セット用意し、それらを検査対象のタイルＴの配列に合わせた位置関係で組み合わせて、複数枚のタイルＴを同時に検査するようにしてもよい。

【0041】

一方、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０で使用される振動センサ１０も、図１～図６の構成に限定されるものではなく、検査対象のタイルＴや状況などに応じて、図１～図６に示した構成要素の一部が削除、変更、ないし適宜追加された構成であってもよい。また、振動伝達子１２、ケース体３２、摺動部材５０、及び各ダンパ部材４４、５４、５６の形状や大きさは、振動センサ１０の用途や目的などに合わせて、任意に設定してよい。

【0042】

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０は、図７及び図８に示すように、タイルＴの剥離検査などに用いられるものであって、加振センサ１０Ａ、受振センサ１０Ｂ、ベース部６２、振動入力部６６、及び解析部７４を含んでいる。加振センサ１０Ａは、加振用圧電振動板１８（図１～図３参照）を有しており、振動入力部６６により印加される振動発生用電気信号から加振用圧電振動板１８によって振動を発生し、その振動をタイルＴへ加えるためのものであって、ベース部６２へ固定される。受振センサ１０Ｂは、受振用圧電振動板１８（図４～図６参照）を有しており、上記のように加振センサ１０ＡによりタイルＴへ加えられた振動をタイルＴを介して受けて、タイルＴから受けた振動を受振用圧電振動板１８によって受振電気信号へと変換するものであって、加振センサ１０Ａと同様にベース部６２へ固定される。すなわち、加振センサ１０Ａ及び受振センサ１０Ｂは、ベース部６２に固定された状態で、タイルＴに対して同時に当接されて使用される。

【0043】

解析部７４は、受振センサ１０Ｂからの受振電気信号、換言すれば、加振センサ１０Ａにより加えられてタイルＴ内を伝搬し、受振センサ１０Ｂにより受けられた振動から変換された電気信号を解析するものである。ここで、加振センサ１０ＡからタイルＴへ加えられた振動は、タイルＴがその接着先から剥離せずに接着している箇所においては、タイルＴから接着先へと伝搬するため、受振センサ１０Ｂにより受けられる振動エネルギーが大幅に減少する。これに対し、タイルＴが接着先から剥離している箇所において、加振センサ１０ＡからタイルＴへ加えられた振動は、接着先へはほとんど伝搬せずにタイルＴ内を伝搬するため、受振センサ１０Ｂにより損失が少ない状態で受けられる。解析部７４では、これらのことを考慮しながら、受振センサ１０Ｂから受けた受振電気信号を解析して、タイルＴ剥離の有無の判定などを行う。

【0044】

そして、発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０は、加振センサ１０Ａと受振センサ１０Ｂとの少なくとも一方が、ベース部６２に複数固定されているものである。このため、例えば図７及び図８のように受振センサ１０Ｂが複数固定されている場合は、加振センサ１０ＡからタイルＴへ加えられた振動が複数の受振センサ１０Ｂの各々によって受けられ、それらが個別に解析部７４により分析される。また、加振センサ１０Ａが複数固定されている場合は、複数の加振センサ１０Ａの各々からタイルＴへ加えられた振動が受振センサ１０Ｂによって受けられ、それらが個別に解析部７４により分析される。これにより、加振センサ１０Ａと複数の受振センサ１０Ｂとの間や、複数の加振センサ１０Ａと受振センサ１０Ｂとの間を、同時に検査することができるため、タイルＴ剥離の検査時間を大幅に短縮することが可能となる。しかも、加振センサ１０Ａ及び受振センサ１０Ｂの数量や配置を、検査対象のタイルＴの形状や大きさに合わせた数量及び配置に設定することで、タイルＴ全面を網羅することができるため、検査時間を短縮しながら、タイルＴ剥離の判定精度を向上させることもできる。更に、タイルＴの剥離検知と同様の原理で、タイルＴ内を伝搬する振動の変化から、タイルＴの罅割れを検知することも可能となる。

【0045】

また、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０は、振動入力部６６から加振センサ１０Ａへ印加される振動発生用電気信号として、単発のパルス波が繰り返し印加されるものである。これにより、スウィープ波の電気信号を印加する場合と異なり、継続時間を長くする必要がなく、また、解析部７４では適切なタイミングのパルス波による振動を解析すればよいため、検査時間をより一層短縮することが可能となる。更に、振動入力部６６から加振センサ１０Ａへ繰り返し印加されるパルス波として、図９に示すような正弦半波(ハーフサイン波)９０が印加されるものである。ここで、加振センサ１０Ａへ印加されるパルス波には、使用する周波数帯域の中で可能な限り大きな加振力と平坦な周波数特性とが必要になるが、正弦半波９０は、例えば矩形波パルスや２乗正弦波パルスといった他の形状のパルスと比較して、低駆動電圧及び継続時間の長さの点で有利であり、また、周波数のサンプリング位置による変動が少ないものである。従って、パルス波として正弦半波９０を利用することで、使用電圧を抑制しながら、タイルＴ剥離の判定精度のより一層の向上を図ることができる。

【0046】

また、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０は、タイルＴへ振動を加えるための加振センサ１０Ａと、タイルＴから振動を受けるための受振センサ１０Ｂとのうち、いずれか一方のセンサ１０が、ベース部６２の平面視における中央近傍に１つ固定されたものである。更に、加振センサ１０Ａと受振センサ１０Ｂとのうち、上記の一方と異なる他方のセンサ１０が、中央近傍に固定された一方のセンサ１０を囲むようにしてベース部６２に複数固定されている。これにより、図８の例のようにベース部６２の中央近傍に加振センサ１０Ａが固定される場合は、加振センサ１０ＡからタイルＴへ加えられた振動が、そのタイルＴの振動が加えられた部分を囲うような位置で複数の受振センサ１０Ｂの各々によって受けられる。

【0047】

また、ベース部６２の中央近傍に受振センサ１０Ｂが固定される場合は、複数の加振センサ１０Ａの各々によってタイルＴへ加えられた振動が、複数の加振センサ１０Ａに囲われたそれらの中央近傍位置で受振センサ１０Ｂによって受けられる。いずれの場合においても、一方のセンサ１０を囲う複数の他方のセンサ１０の配置位置により規定される領域全体を同時に検査することができるため、効率よくタイルＴ剥離の検査を行うことができ、更なる時間短縮を期待することができる。更に、上述した複数の他方のセンサ１０により規定される領域が、図８（ｂ）に二点鎖線で示されるような検査対象の１枚のタイルＴ全体を略覆うように、加振センサ１０Ａや受振センサ１０Ｂの配置間隔が設定されることで、タイルＴに対するタイル剥離検知器６０の位置変えなどを行う必要なく、１枚のタイルＴを一度で検査することができるため、より効率よく検査を行うことが可能となる。

【0048】

更に、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０は、図８に示すように、加振センサ１０Ａ及び受振センサ１０Ｂの双方が、第３ダンパ部材４４を介してベース部６２に固定されているものである。ここで、加振センサ１０Ａにより発生された振動は、タイルＴを経由して受振センサ１０Ｂによって受けられるべきものであるが、タイルＴ経由ではなくベース部６２を伝わって受振センサ１０Ｂにより受けられて干渉する虞がある。そこで、上記のように第３ダンパ部材４４が使用されることで、加振センサ１０Ａからベース部６２へ伝わる振動と、ベース部６２から受振センサ１０Ｂへ伝わる振動との双方を抑制することができるため、ベース部６２を介した振動の干渉を防止することが可能となる。

【0049】

また、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０は、図７に示すように、振動入力部６６が、振動発生用電気信号を発生する信号発生器６８と、振動発生用電気信号を増幅するパワーアンプ７０とを含み、信号発生器６８により発生させてパワーアンプ７０によって増幅させた振動発生用電気信号を、加振センサ１０Ａへ印加するものである。これにより、例えば、複数の加振センサ１０Ａや複数の受振センサ１０Ｂがベース部６２に搭載されることに起因して、従来よりも小型化された加振センサ１０Ａを使用する場合でも、それに対応して小型化された加振用圧電振動板１８において、検査に必要な大きさの振動を発生し得るレベルの振動発生用電気信号を印加することができる。

【0050】

更に、本発明の実施の形態に係るタイル剥離検知器６０は、解析部７４が、チャージアンプ７６、ＡＤ変換器７８、及びＦＦＴ解析部８０を含み、受振センサ１０Ｂから受けた受振電気信号を、まずはチャージアンプ７６によって増幅させるものである。ここで、例えば、複数の加振センサ１０Ａや複数の受振センサ１０Ｂがベース部６２に搭載されることに起因して、従来よりも小型化された受振センサ１０Ｂを使用する場合に、それに対応して小型化された受振用圧電振動板１８を使用すると、受振センサ１０Ｂから得られる電気信号がレベル不足になることが想定される。そこで、上記のようにチャージアンプ７６を用いることで、検査に必要なレベルまで受振電気信号を増幅させることができる。そして、チャージアンプ７６において増幅された受振電気信号は、ＡＤ変換器７８においてアナログからデジタルへ変換された後、ＦＦＴ解析部８０によりＦＦＴ解析される。これにより、受振電気信号が周波数成分に分解され、周波数成分毎の大きさが把握されるため、タイルＴ剥離の有無を精度よく判定することが可能となる。

【符号の説明】

【0051】

１０Ａ：加振センサ、１０Ｂ：受振センサ、１８：圧電振動板（加振用圧電振動板、受振用圧電振動板）、４４：第３ダンパ部材、６０：タイル剥離検知器、６２：ベース部、６６：振動入力部、６８：信号発生器、７０：パワーアンプ、７４：解析部、７６：チャージアンプ、７８：ＡＤ変換器、８０：ＦＦＴ解析部、９０：正弦半波、Ｔ：タイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】