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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-16
(45)【発行日】2024-05-24
(54)【発明の名称】非破壊検査装置
(51)【国際特許分類】
G01N 29/12 20060101AFI20240517BHJP
G01N 29/46 20060101ALI20240517BHJP
【ＦＩ】
G01N29/12
G01N29/46
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020088392
(22)【出願日】2020-05-20
(65)【公開番号】P2021181966
(43)【公開日】2021-11-25
【審査請求日】2023-03-14
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和１年７月２４日～７月２６日に東京ビッグサイト西展示棟１～４ホール、南展示棟１・２ホール（東京都江東区有明３－１１－１）において開催された一般社団法人日本非破壊検査工業会主催第９回非破壊評価総合展（メンテナンス・レジリエンス ＴＯＫＹＯ２０１９ 内）にて公開
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和１年１０月１７日に株式会社タツノ横浜工場（神奈川県横浜市栄区笠間４丁目１番１号）において開催された神奈川県非破壊試験技術交流会主催第２４回神奈川県非破壊試験技術交流会・技術発表会にて公開
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和２年１月１日に日本工業出版により発行された「検査技術 第２５巻 第１号（通巻２７９号）」の２８ページ～３６ページにて公開
(73)【特許権者】
【識別番号】391021385
【氏名又は名称】株式会社ＫＪＴＤ
(73)【特許権者】
【識別番号】501267357
【氏名又は名称】国立研究開発法人建築研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田代 秀夫
(72)【発明者】
【氏名】奥田 聖哉
(72)【発明者】
【氏名】眞方山 美穂
(72)【発明者】
【氏名】棚野 博之
(72)【発明者】
【氏名】久下 幹雄
【審査官】村田 顕一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６０－２１１３６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０４１９４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２１４１３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１６８３８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１１４２１８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２９／００－２９／５２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検体に衝突する衝突物に設けられ、前記被検体と前記衝突物の衝突による打撃力を検出して、それを出力する打撃力センサと、前記打撃力センサによる出力を所定周期で取得することにより、打撃力の時系列データを取得する第１取得手段と、
前記第１取得手段により取得された前記打撃力の時系列データから最大打撃力を抽出する第１抽出手段と、
前記被検体の表面に設けられ、その表面の振動による加速度を検出して、それを出力する加速度センサと、
前記加速度センサによる出力を所定周期で取得することにより、加速度の時系列データを取得する第２取得手段と、
前記第２取得手段により取得された前記加速度の時系列データから加速度の絶対値の最大値を最大加速度として抽出する第２抽出手段と、
前記第２取得手段によって取得された前記加速度の時系列データをフーリエ変換することにより、振動数ごとの加速度のスペクトル強度を表した加速度振動数特性を算出するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段によって算出された前記加速度振動数特性から固有振動数を抽出する固有振動数抽出手段と、
前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力と、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度又はその補正値と、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数とに基づいて、前記被検体の前記表面下の内部欠陥の大きさと前記表面から前記内部欠陥までの深さとのうち少なくとも一方を算出する算出手段と、
を備え、
前記内部欠陥の大きさをaとし、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数をｆnとし、前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力をＦmaxとし、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度をＡmaxとし、所定の定数をＢとし、前記被検体のヤング率をEとし、前記被検体のポアソン比をνとし、前記被検体の密度をρとした場合、
前記算出手段が次式を用いて前記内部欠陥の大きさを算出する
非破壊検査装置。
【数1】
【請求項2】
被検体に衝突する衝突物に設けられ、前記被検体と前記衝突物の衝突による打撃力を検出して、それを出力する打撃力センサと、前記打撃力センサによる出力を所定周期で取得することにより、打撃力の時系列データを取得する第１取得手段と、
前記第１取得手段により取得された前記打撃力の時系列データから最大打撃力を抽出する第１抽出手段と、
前記被検体の表面に設けられ、その表面の振動による加速度を検出して、それを出力する加速度センサと、
前記加速度センサによる出力を所定周期で取得することにより、加速度の時系列データを取得する第２取得手段と、
前記第２取得手段により取得された前記加速度の時系列データから加速度の絶対値の最大値を最大加速度として抽出する第２抽出手段と、
前記第２取得手段によって取得された前記加速度の時系列データをフーリエ変換することにより、振動数ごとの加速度のスペクトル強度を表した加速度振動数特性を算出するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段によって算出された前記加速度振動数特性から固有振動数を抽出する固有振動数抽出手段と、
前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力と、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度又はその補正値と、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数とに基づいて、前記被検体の前記表面下の内部欠陥の大きさと前記表面から前記内部欠陥までの深さとのうち少なくとも一方を算出する算出手段と、
を備え、
前記被検体の前記表面から前記内部欠陥までの深さをhとし、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数をｆnとし、前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力をＦmaxとし、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度をＡmaxとし、所定の定数をＣとし、前記被検体のヤング率をEとし、前記被検体のポアソン比をνとし、前記被検体の密度をρとした場合、
前記算出手段が次式を用いて前記内部欠陥までの深さを算出する
非破壊検査装置。
【数2】
【請求項3】
被検体に衝突する衝突物に設けられ、前記被検体と前記衝突物の衝突による打撃力を検出して、それを出力する打撃力センサと、前記打撃力センサによる出力を所定周期で取得することにより、打撃力の時系列データを取得する第１取得手段と、
前記第１取得手段により取得された前記打撃力の時系列データから最大打撃力を抽出する第１抽出手段と、
前記被検体の表面に設けられ、その表面の振動による加速度を検出して、それを出力する加速度センサと、
前記加速度センサによる出力を所定周期で取得することにより、加速度の時系列データを取得する第２取得手段と、
前記第２取得手段により取得された前記加速度の時系列データから加速度の絶対値の最大値を最大加速度として抽出する第２抽出手段と、
前記第２取得手段によって取得された前記加速度の時系列データをフーリエ変換することにより、振動数ごとの加速度のスペクトル強度を表した加速度振動数特性を算出するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段によって算出された前記加速度振動数特性から固有振動数を抽出する固有振動数抽出手段と、
前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力と、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度又はその補正値と、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数とに基づいて、前記被検体の前記表面下の内部欠陥の大きさと前記表面から前記内部欠陥までの深さとのうち少なくとも一方を算出する算出手段と、
前記第１取得手段によって取得された前記打撃力の時系列データをフーリエ変換することにより、振動数ごとの打撃力のスペクトル強度を表した打撃力振動数特性を算出する第２フーリエ変換手段と、
前記第２フーリエ変換手段により算出された前記打撃力振動数特性から最大スペクトル強度を抽出する第３抽出手段と、
前記第２フーリエ変換手段により算出された前記打撃力振動数特性に、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数を当て嵌めて、その固有振動数に対応するスペクトル強度を算出するスペクトル強度算出手段と、
前記第３抽出手段によって抽出された前記最大スペクトル強度と、前記スペクトル強度算出手段によって算出されたスペクトル強度とのレベル差を求めるレベル差算出手段と、
前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度に、前記レベル差算出手段によって算出された前記レベル差に応じた倍率を乗ずることによって、前記最大加速度の前記補正値を算出する補正手段と、
を備える非破壊検査装置。
【請求項4】
被検体に衝突する衝突物に設けられ、前記被検体と前記衝突物の衝突による打撃力を検出して、それを出力する打撃力センサと、前記打撃力センサによる出力を所定周期で取得することにより、打撃力の時系列データを取得する第１取得手段と、
前記第１取得手段により取得された前記打撃力の時系列データから最大打撃力を抽出する第１抽出手段と、
前記被検体の表面に設けられ、その表面の振動による加速度を検出して、それを出力する加速度センサと、
前記加速度センサによる出力を所定周期で取得することにより、加速度の時系列データを取得する第２取得手段と、
前記第２取得手段により取得された前記加速度の時系列データから加速度の絶対値の最大値を最大加速度として抽出する第２抽出手段と、
前記第２取得手段によって取得された前記加速度の時系列データをフーリエ変換することにより、振動数ごとの加速度のスペクトル強度を表した加速度振動数特性を算出するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段によって算出された前記加速度振動数特性から固有振動数を抽出する固有振動数抽出手段と、
前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力と、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度又はその補正値と、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数とに基づいて、前記被検体の前記表面下の内部欠陥の大きさと前記表面から前記内部欠陥までの深さとのうち少なくとも一方を算出する算出手段と、
を備え、
前記内部欠陥の大きさをaとし、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数をｆnとし、前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力をＦmaxとし、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度の前記補正値をＡmax’とし、所定の定数をＢとし、前記被検体のヤング率をEとし、前記被検体のポアソン比をνとし、前記被検体の密度をρとした場合、
前記算出手段が次式を用いて前記内部欠陥の大きさを算出する
非破壊検査装置。
【数3】
【請求項5】
被検体に衝突する衝突物に設けられ、前記被検体と前記衝突物の衝突による打撃力を検出して、それを出力する打撃力センサと、前記打撃力センサによる出力を所定周期で取得することにより、打撃力の時系列データを取得する第１取得手段と、
前記第１取得手段により取得された前記打撃力の時系列データから最大打撃力を抽出する第１抽出手段と、
前記被検体の表面に設けられ、その表面の振動による加速度を検出して、それを出力する加速度センサと、
前記加速度センサによる出力を所定周期で取得することにより、加速度の時系列データを取得する第２取得手段と、
前記第２取得手段により取得された前記加速度の時系列データから加速度の絶対値の最大値を最大加速度として抽出する第２抽出手段と、
前記第２取得手段によって取得された前記加速度の時系列データをフーリエ変換することにより、振動数ごとの加速度のスペクトル強度を表した加速度振動数特性を算出するフーリエ変換手段と、
前記フーリエ変換手段によって算出された前記加速度振動数特性から固有振動数を抽出する固有振動数抽出手段と、
前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力と、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度又はその補正値と、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数とに基づいて、前記被検体の前記表面下の内部欠陥の大きさと前記表面から前記内部欠陥までの深さとのうち少なくとも一方を算出する算出手段と、
を備え、
前記被検体の前記表面から前記内部欠陥までの深さをhとし、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数をｆnとし、前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力をＦmaxとし、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度の前記補正値をＡmax’とし、所定の定数をＣとし、前記被検体のヤング率をEとし、前記被検体のポアソン比をνとし、前記被検体の密度をρとした場合、
前記算出手段が次式を用いて前記内部欠陥のまでの深さを算出する
非破壊検査装置。
【数4】
【請求項6】
前記被検体の前記表面から前記内部欠陥までの深さをhとし、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数をｆnとし、前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力をＦmaxとし、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度をＡmaxとし、所定の定数をＣとし、前記被検体のヤング率をEとし、前記被検体のポアソン比をνとし、前記被検体の密度をρとした場合、前記算出手段が次式を用いて前記内部欠陥までの深さを算出する
請求項１に記載の非破壊検査装置。
【数5】
【請求項7】
前記内部欠陥の大きさをaとし、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数をｆnとし、前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力をＦmaxとし、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度の前記補正値をＡmax’とし、所定の定数をＢとし、前記被検体のヤング率をEとし、前記被検体のポアソン比をνとし、前記被検体の密度をρとした場合、前記算出手段が次式を用いて前記内部欠陥の大きさを算出する
請求項３に記載の非破壊検査装置。
【数6】
【請求項8】
前記被検体の前記表面から前記内部欠陥までの深さをhとし、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数をｆnとし、前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力をＦmaxとし、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度の前記補正値をＡmax’とし、所定の定数をＣとし、前記被検体のヤング率をEとし、前記被検体のポアソン比をνとし、前記被検体の密度をρとした場合、前記算出手段が次式を用いて前記内部欠陥のまでの深さを算出する
請求項３、４又は７に記載の非破壊検査装置。
【数7】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被検体の内部欠陥の大きさと、被検体の表面から内部欠陥までの深さとのうち少なくとも一方を測定する非破壊検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
病院、学校等の特殊構造物は法令により打音検査等による診断が義務付けられている。また、道路橋やトンネル等のインフラも同じく法令により打音検査等による診断が義務付けられている。打音検査とは、コンクリート構造物等をハンマで叩いた際に発生する音で部材の剥離、浮き等欠陥の有無を診断する技術である。しかしながら、打音検査は検査員の経験に基づくところが大きく、判断基準が定量化されていない。そこで、例えば特許文献１には、コンクリート構造物を打撃し、コンクリートの振動加速度を測定することでコンクリートの剥離の有無を判定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－２１１３３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、被検体の内部欠陥の有無を判定することしかできず、内部欠陥の大きさ及び内部欠陥までの深さを検出することができない。
【0005】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、被検体の内部欠陥の大きさと、被検体の表面から内部欠陥までの深さのうち少なくとも一方を測定できる非破壊検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
以上の課題を解決するために、被検体に衝突する衝突物に設けられ、前記被検体と前記衝突物の衝突による打撃力を検出して、それを出力する打撃力センサと、前記打撃力センサによる出力を所定周期で取得することにより、打撃力の時系列データを取得する第１取得手段と、前記第１取得手段により取得された前記打撃力の時系列データから最大打撃力を抽出する第１抽出手段と、前記被検体の表面に設けられ、その表面の振動による加速度を検出して、それを出力する加速度センサと、前記加速度センサによる出力を所定周期で取得することにより、加速度の時系列データを取得する第２取得手段と、前記第２取得手段により取得された前記加速度の時系列データから加速度の絶対値の最大値を最大加速度として抽出する第２抽出手段と、前記第２取得手段によって取得された前記加速度の時系列データをフーリエ変換することにより、振動数ごとの加速度のスペクトル強度を表した加速度振動数特性を算出するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換手段によって算出された前記加速度振動数特性から固有振動数を抽出する固有振動数抽出手段と、前記第１抽出手段によって抽出された前記最大打撃力と、前記第２抽出手段によって抽出された前記最大加速度又はその補正値と、前記固有振動数抽出手段によって抽出された前記固有振動数とに基づいて、前記被検体の前記表面下の内部欠陥の大きさと前記表面から前記内部欠陥までの深さとのうち少なくとも一方を算出する算出手段と、を備える非破壊検査装置が提供される。
【発明の効果】
【0007】
本発明の実施の形態によれば、被検体を破壊することなく、被検体の内部欠陥の大きさと、被検体の表面から内部欠陥までの深さのうち少なくとも一方を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態の非破壊検査装置のブロック図である。
【図2】打撃力の時系列データの一例を波形によって表したチャートである。
【図3】加速度の時系列データの一例を波形によって表したチャートである。
【図4】振動数ごとの加速度のスペクトル強度を波形によって表したチャートである。
【図5】内部欠陥の大きさの測定値と公称値の比較結果を示したグラフである。
【図6】内部欠陥までの深さの測定値と公称値の比較結果を示したグラフである。
【図7】被検体モデルの断面図である。
【図8】被検体モデルの平面図である。
【図9】第２実施形態の非破壊検査装置のブロック図である。
【図10】振動数ごとの打撃力のスペクトル強度を波形によって表したチャートである。
【図11】内部欠陥の大きさの測定値と公称値の比較結果を示したグラフである。
【図12】内部欠陥までの深さの測定値と公称値の比較結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているところ、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【0010】
〔第１の実施の形態〕
＜＜１． 非破壊検査装置の構成＞＞
図１は、非破壊検査装置１０を示した図面である。
この非破壊検査装置１０は、被検体９０の内部に存在する内部欠陥９３の大きさａ[m]と、被検体９０の表面９１から内部欠陥９３までの深さｈ[m]とを検出する装置である。特に、深さｈが100～2500 mmである場合のみならず、深さｈが100 mm以下である場合でも、つまり内部欠陥９３が被検体９０の表面近傍に存在する場合でも、この非破壊検査装置１０では内部欠陥９３の大きさａ及び内部欠陥９３までの深さｈを正確に検出することができる。
＜＜１． 非破壊検査装置の構成＞＞
図１は、非破壊検査装置１０を示した図面である。
この非破壊検査装置１０は、被検体９０の内部に存在する内部欠陥９３の大きさａ[m]と、被検体９０の表面９１から内部欠陥９３までの深さｈ[m]とを検出する装置である。特に、深さｈが100～2500 mmである場合のみならず、深さｈが100 mm以下である場合でも、つまり内部欠陥９３が被検体９０の表面近傍に存在する場合でも、この非破壊検査装置１０では内部欠陥９３の大きさａ及び内部欠陥９３までの深さｈを正確に検出することができる。
【0011】
被検体９０は、例えばコンクリート、セメント、モルタル、石材、金属、セラミック又は樹脂からなる。
内部欠陥９３とは、例えば剥離又は内部亀裂のことをいう。
内部欠陥９３の大きさａとは、表面９１に沿う方向における内部欠陥９３の長さのことをいう。内部欠陥９３が正方形型の剥離である場合、内部欠陥９３の大きさａとはその正方形の辺長をいい、内部欠陥９３が円形型の剥離である場合、内部欠陥９３の大きさａとはその円形の直径をいい、内部欠陥９３が長方形型の剥離である場合、内部欠陥９３の大きさａとはその長方形の短辺長又は長辺長をいい、内部欠陥９３が長円型の剥離である場合、内部欠陥９３の大きさａとは長円の長径又は短径をいう。なお、本明細書において、「長方形」は、正方形を含まない意で用い、「方形」は、正方形及び長方形を含む意で用いる。
内部欠陥９３とは、例えば剥離又は内部亀裂のことをいう。
内部欠陥９３の大きさａとは、表面９１に沿う方向における内部欠陥９３の長さのことをいう。内部欠陥９３が正方形型の剥離である場合、内部欠陥９３の大きさａとはその正方形の辺長をいい、内部欠陥９３が円形型の剥離である場合、内部欠陥９３の大きさａとはその円形の直径をいい、内部欠陥９３が長方形型の剥離である場合、内部欠陥９３の大きさａとはその長方形の短辺長又は長辺長をいい、内部欠陥９３が長円型の剥離である場合、内部欠陥９３の大きさａとは長円の長径又は短径をいう。なお、本明細書において、「長方形」は、正方形を含まない意で用い、「方形」は、正方形及び長方形を含む意で用いる。
【0012】
図１に示すように、非破壊検査装置１０は、ハンマ２１、加速度センサ２２、信号処理回路２３、Ａ／Ｄコンバータ２４、打撃力センサ２５、信号処理回路２６、Ａ／Ｄコンバータ２７、コンピュータ３０、ストレージ６０、入力デバイス７０及び表示デバイス８０を備える。
【0013】
入力デバイス７０は、押しボタンスイッチ、タッチパネル、ポインティングデバイス若しくはキーボード又はこれらの組み合わせからなる。入力デバイス７０は、作業者によって操作されることによって操作内容に応じた信号をコンピュータ３０に出力する。入力デバイス７０は、設定値の入力に用いられる。
【0014】
表示デバイス８０はドットマトリクス式表示器又はセグメント表示器である。表示デバイス８０は、コンピュータ３０から入力した表示信号に応じた表示をする。表示デバイス８０は、検出結果、つまり内部欠陥９３の大きさａ及び内部欠陥９３までの深さｈの算出結果の表示に用いられる。
【0015】
ハンマ２１は、被検体９０を叩くために用いられる衝突物である。作業者がハンマ２１を被検体９０の表面９１に衝突させて、衝撃力を被検体９０に付与する。
【0016】
加速度センサ２２は、被検体９０の表面９１に着脱可能に設けられている。ハンマ２１が被検体９０に衝突することによって被検体９０の表面９１が振動するところ、加速度センサ２２は、表面９１の振動による加速度を電気信号に変換して、加速度を表す電気信号を信号処理回路２３に出力する。
【0017】
信号処理回路２３は、加速度センサ２２の出力信号を増幅するとともに、その信号を濾波することによってその信号からノイズを除去する。信号処理回路２３は、増幅及び濾波した信号をＡ／Ｄコンバータ２４に出力する。
【0018】
Ａ／Ｄコンバータ２４は、信号処理回路２３から入力したアナログ信号を標本化、量子化及び符号化することによって、アナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ２４は、加速度を表すデジタル信号をコンピュータ３０に出力する。
【0019】
打撃力センサ２５は、ハンマ２１のヘッドに設けられている。打撃力センサ２５は、被検体９０とハンマ２１の衝突による打撃力を電気信号に変換して、打撃力を表す電気信号を信号処理回路２６に出力する。打撃力センサ２５は例えば歪みゲージである。
【0020】
信号処理回路２６は、打撃力センサ２５の出力信号を増幅するとともに、その信号を濾波することによってその信号からノイズを除去する。信号処理回路２６は、増幅及び濾波した信号をＡ／Ｄコンバータ２７に出力する。
【0021】
Ａ／Ｄコンバータ２７は、信号処理回路２６から入力したアナログ信号を標本化、量子化及び符号化することによって、アナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ２７は、打撃力を表すデジタル信号をコンピュータ３０に出力する。
【0022】
コンピュータ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、システムバス及び各種インターフェース等を備えた小型コンピュータである。
【0023】
ストレージ６０は、半導体メモリ又はハードディスクドライブ等からなる記憶装置である。
【0024】
上述のような信号処理回路２３、Ａ／Ｄコンバータ２４、信号処理回路２６、Ａ／Ｄコンバータ２７、コンピュータ３０、ストレージ６０、入力デバイス７０及び表示デバイス８０が、ハンマ２１に、特にハンマ２１の柄部に設けられていてもよい。この場合、ケーブルが信号処理回路２３から加速度センサ２２まで配線され、加速度センサ２２の出力信号がそのケーブルによって信号処理回路２３に伝送される。
【0025】
ストレージ６０には、コンピュータ３０にとって読取可能・実行可能なプログラム６１が格納されている。コンピュータ３０がプログラム６１を実行すると、コンピュータ３０が第１取得部３１、第１抽出部３２、第２取得部３３、第２抽出部３４、高速フーリエ変換部３５、固有振動数抽出部３６及び算出部３７として機能する。以下、コンピュータ３０の機能について詳細に説明する。
【0026】
＜＜２． コンピュータの機能＞＞
（１） 第１取得部
第１取得部３１として機能するコンピュータ３０は、Ａ／Ｄコンバータ２７の出力デジタル信号（つまり、打撃力センサ２５によって検出された打撃力）を所定周期で取得することにより、打撃力の時系列データを取得する。打撃力の時系列データとは、打撃力センサ２５によって検出された打撃力の所定周期おきの値を時系列で配列したデータ列のことをいう。コンピュータ３０がＡ／Ｄコンバータ２７の出力デジタル信号を取得する際のサンプリングレートは、Ａ／Ｄコンバータ２７のサンプリングレートに等しくても良いし、等しくなくてもよい。
（１） 第１取得部
第１取得部３１として機能するコンピュータ３０は、Ａ／Ｄコンバータ２７の出力デジタル信号（つまり、打撃力センサ２５によって検出された打撃力）を所定周期で取得することにより、打撃力の時系列データを取得する。打撃力の時系列データとは、打撃力センサ２５によって検出された打撃力の所定周期おきの値を時系列で配列したデータ列のことをいう。コンピュータ３０がＡ／Ｄコンバータ２７の出力デジタル信号を取得する際のサンプリングレートは、Ａ／Ｄコンバータ２７のサンプリングレートに等しくても良いし、等しくなくてもよい。
【0027】
ここで、作業者がハンマ２１を被検体９０に衝突させると、衝突の瞬間に打撃力センサ２５の出力信号が立ち上がって、その出力信号にトリガが発生する。コンピュータ３０は、Ａ／Ｄコンバータ２７の出力デジタル信号を所定の閾値と比較することによって、トリガの有無を判断する。そして、Ａ／Ｄコンバータ２７の出力デジタル信号が所定の閾値を超えた場合に、コンピュータ３０がトリガの発生を認識する。そして、コンピュータ３０は、トリガの発生時よりも少し前の時から所定期間の経過後までの間の打撃力の時系列データを一時的にＲＡＭ等に記憶する。
【0028】
【0029】
（２） 第１抽出部
第１抽出部３２として機能するコンピュータ３０は、図２に示すように、第１取得部３１が取得して一時的に記憶した打撃力の時系列データから最大打撃力Ｆmax [N] を抽出して、一時的に記憶する。
第１抽出部３２として機能するコンピュータ３０は、図２に示すように、第１取得部３１が取得して一時的に記憶した打撃力の時系列データから最大打撃力Ｆmax [N] を抽出して、一時的に記憶する。
【0030】
（３） 第２取得部
第２取得部３３として機能するコンピュータ３０は、Ａ／Ｄコンバータ２４の出力デジタル信号（つまり、加速度センサ２２によって検出された加速度）を所定周期で取得することにより、加速度の時系列データを取得する。加速度の時系列データとは、加速度センサ２２によって検出された加速度の所定周期おきの値を時系列で配列したデータ列のことをいう。コンピュータ３０がＡ／Ｄコンバータ２４の出力デジタル信号を取得する際のサンプリングレートは、Ａ／Ｄコンバータ２４のサンプリングレートに等しくても良いし、等しくなくてもよい。
第２取得部３３として機能するコンピュータ３０は、Ａ／Ｄコンバータ２４の出力デジタル信号（つまり、加速度センサ２２によって検出された加速度）を所定周期で取得することにより、加速度の時系列データを取得する。加速度の時系列データとは、加速度センサ２２によって検出された加速度の所定周期おきの値を時系列で配列したデータ列のことをいう。コンピュータ３０がＡ／Ｄコンバータ２４の出力デジタル信号を取得する際のサンプリングレートは、Ａ／Ｄコンバータ２４のサンプリングレートに等しくても良いし、等しくなくてもよい。
【0031】
ここで、前述のように、作業者がハンマ２１を被検体９０に衝突させることによって、コンピュータ３０がトリガの発生を認識したら、そのコンピュータ３０は、トリガの発生時よりも少し前の時から所定期間の経過後までの間の加速度の時系列データを一時的にＲＡＭ等に記憶する。
【0032】
【0033】
（４） 第２抽出部
第２抽出部３４として機能するコンピュータ３０は、図３に示すように、第２取得部３３が取得して一時的に記憶した加速度の時系列データから加速度の絶対値の最大値Ａmax [m/s2] を抽出して、一時的に記憶する。以下、最大値Ａmaxを最大加速度Ａmaxという。
第２抽出部３４として機能するコンピュータ３０は、図３に示すように、第２取得部３３が取得して一時的に記憶した加速度の時系列データから加速度の絶対値の最大値Ａmax [m/s2] を抽出して、一時的に記憶する。以下、最大値Ａmaxを最大加速度Ａmaxという。
【0034】
（５） 高速フーリエ変換部
高速フーリエ変換部３５として機能するコンピュータ３０は、第２取得部３３が取得した加速度の時系列データを高速フーリエ変換処理することにより、振動数ごとの加速度のスペクトル強度を表した加速度振動数特性を算出して、一時的に記憶する。
高速フーリエ変換部３５として機能するコンピュータ３０は、第２取得部３３が取得した加速度の時系列データを高速フーリエ変換処理することにより、振動数ごとの加速度のスペクトル強度を表した加速度振動数特性を算出して、一時的に記憶する。
【0035】
図４のチャートは、コンピュータ３０が算出して一時的に記憶した加速度振動数特性の一例を波形によって示したものである。図４のチャートにおいて、横軸は振動数 [Hz] を表し、縦軸は加速度のスペクトル強度 [dB] を表す。
【0036】
（６） 固有振動数抽出部
固有振動数抽出部３６として機能するコンピュータ３０は、図４に示すように、高速フーリエ変換部３５が算出した加速度振動数特性から極大値をｎ次（ｎは１以上の正数であり、振動モードの次数を表す。）の固有振動数ｆn [Hz] として抽出して、一時的に記憶する。ここで、１次固有振動数ｆ1の抽出が好ましい。
固有振動数抽出部３６として機能するコンピュータ３０は、図４に示すように、高速フーリエ変換部３５が算出した加速度振動数特性から極大値をｎ次（ｎは１以上の正数であり、振動モードの次数を表す。）の固有振動数ｆn [Hz] として抽出して、一時的に記憶する。ここで、１次固有振動数ｆ1の抽出が好ましい。
【0037】
振動モードの次数ｎは、予め決められたものでもよい。或いは、ユーザーが入力デバイス７０を用いて次数ｎの数値を入力することによって、コンピュータ３０が入力値を取得するとともに、その入力値に応じた固有振動数ｆnを抽出してもよい。
【0038】
（７） 算出部
算出部３７として機能するコンピュータ３０は、第１抽出部３２が抽出した最大打撃力Ｆmaxと、第２抽出部３４が抽出した最大加速度Ａmaxと、固有振動数抽出部３６が抽出した固有振動数ｆnとから次式（１）により内部欠陥９３の大きさａ [m] を算出する。更に、コンピュータ３０は、第１抽出部３２が抽出した最大打撃力Ｆmaxと、第２抽出部３４が抽出した最大加速度Ａmaxと、固有振動数抽出部３６が抽出した固有振動数ｆnとから次式（２）により内部欠陥９３までの深さｈ [m] を算出する。式（１）及び式（２）については、後に詳細に説明する。
算出部３７として機能するコンピュータ３０は、第１抽出部３２が抽出した最大打撃力Ｆmaxと、第２抽出部３４が抽出した最大加速度Ａmaxと、固有振動数抽出部３６が抽出した固有振動数ｆnとから次式（１）により内部欠陥９３の大きさａ [m] を算出する。更に、コンピュータ３０は、第１抽出部３２が抽出した最大打撃力Ｆmaxと、第２抽出部３４が抽出した最大加速度Ａmaxと、固有振動数抽出部３６が抽出した固有振動数ｆnとから次式（２）により内部欠陥９３までの深さｈ [m] を算出する。式（１）及び式（２）については、後に詳細に説明する。
【0039】
【数1】
【0040】
【数2】
【0041】
【数3】
【0042】
式（１）及び式（２）中のＢ及びＣはそれぞれ以下の式（３）及び（４）で表すことができるところ、次式（３）及び（４）において、αは内部欠陥９３の形状によって決まる定数であり、Ｐarは振動モードによって決まる定数である。
【0043】
【数4】
【0044】
内部欠陥９３が方形状である場合、αが内部欠陥９３のアスペクト比によって定まるところ、内部欠陥９３が正方形状であれば、α＝0.0056である。１次振動モードの場合、Ｐar＝35.98である。
【0045】
式（１）～（４）におけるＢ、Ｃ、α、Ｐar、Ｅ、ρ及びνのうち少なくとも１つは、予め決められた数値として、プログラム６１に組み込まれていてもよい。また、ユーザーが入力デバイス７０を用いてＢ、Ｃ、α、Ｐar、Ｅ、ρ及びνのうち少なくとも１つの数値を入力することによって、コンピュータ３０が入力値を取得するとともに、入力値を式（１）～（４）におけるＢ、Ｃ、α、Ｐar、Ｅ、ρ及びνのうち少なくとも１つに当て嵌めるものとしてもよい。また、ユーザーが入力デバイス７０を用いて振動モードの次数ｎの数値を入力することによって、コンピュータ３０が入力値を取得するとともに、その入力値に応じたＢ、Ｃ、Ｐarの値を定めるものとしてもよい。
【0046】
なお、コンピュータ３０が、内部欠陥９３の大きさａと内部欠陥９３までの深さｈの両方を算出するのではなく、内部欠陥９３の大きさａと内部欠陥９３までの深さｈのうちどちらか一方のみを算出するものとしてもよい。
【0047】
（８） 結果の出力
算出部３７が内部欠陥９３の大きさａ及び内部欠陥９３までの深さｈを算出すると、コンピュータ３０は表示デバイス８０に大きさａ及び深さｈを表示させる。更に、コンピュータ３０は大きさａ及び深さｈをストレージ６０に記録する。
算出部３７が内部欠陥９３の大きさａ及び内部欠陥９３までの深さｈを算出すると、コンピュータ３０は表示デバイス８０に大きさａ及び深さｈを表示させる。更に、コンピュータ３０は大きさａ及び深さｈをストレージ６０に記録する。
【0048】
＜＜３． 有利な効果＞＞
以上の非破壊検査装置１０を用いれば、被検体９０を破壊することなく内部欠陥９３の大きさａと、表面９１から内部欠陥９３までの深さｈを検出することができる。特に、内部欠陥９３までの深さｈが100 mm以下である場合でも内部欠陥９３の大きさａ及び内部欠陥９３までの深さｈを検出することができる。
以上の非破壊検査装置１０を用いれば、被検体９０を破壊することなく内部欠陥９３の大きさａと、表面９１から内部欠陥９３までの深さｈを検出することができる。特に、内部欠陥９３までの深さｈが100 mm以下である場合でも内部欠陥９３の大きさａ及び内部欠陥９３までの深さｈを検出することができる。
【0049】
ここで、非破壊検査装置１０を用いて内部欠陥９３の大きさと内部欠陥９３までの深さを測定し、大きさの測定値と公称値を比較するとともに、深さの測定値と公称値を比較した。大きさの測定値と公称値の比較結果を図５に示すところ、横軸は公称値を表し、縦軸は測定値を表す。図５に示すように、測定値と公称値が近似していることが分かる。深さの測定値と公称値の比較結果を図６に示すところ、横軸は公称値を表し、縦軸は測定値を表す。図６に示すように、測定値と公称値が近似していることがわかる。
【0050】
＜＜４． 式（１）及び式（２）＞＞
以下に、上記式（１）及び式（２）について詳細に説明する。
以下に、上記式（１）及び式（２）について詳細に説明する。
【0051】
（１） 被検体及び内部欠陥モデル
図７及び図８に示すようなモデルを想定する。図７及び図８に示すように、被検体１９０の表面１９１に対してほぼ平行な正方形状の内部欠陥１９３が被検体１９０の内部に存在すると想定する。内部欠陥１９３の辺長をａとし、被検体１９０の表面１９１から内部欠陥１９３までの深さをｈとすると、被検体１９０のうち内部欠陥１９３を覆った領域１９４は、厚さがｈであり、幅及び長さがａである正方形平板とみなせ、その正方形平板の４辺は固定端とみなせる。以下、この領域１９４を振動板１９４という。
図７及び図８に示すようなモデルを想定する。図７及び図８に示すように、被検体１９０の表面１９１に対してほぼ平行な正方形状の内部欠陥１９３が被検体１９０の内部に存在すると想定する。内部欠陥１９３の辺長をａとし、被検体１９０の表面１９１から内部欠陥１９３までの深さをｈとすると、被検体１９０のうち内部欠陥１９３を覆った領域１９４は、厚さがｈであり、幅及び長さがａである正方形平板とみなせ、その正方形平板の４辺は固定端とみなせる。以下、この領域１９４を振動板１９４という。
【0052】
（２） 振動板の変位応答及び加速度応答
振動板１９４に単位インパルスの入力荷重を与えた時、振動板１９４の変位の時間的変化が減衰振動であるところ、振動板１９４の変位応答スペクトルにおける最大スペクトル強度は、入力荷重に等しい静的な垂直単位荷重を振動板１９４に与えた場合の撓みに等しい。振動板１９４の変位応答スペクトルにおける最大振幅は1/k1となり、振動板１９４の変位応答スペクトルにおける１次固有振動数はｆ1=ω1/2πとなる。振動板１９４の加速度の時間的変化も減衰振動であるところ、振動板１９４の加速度応答スペクトルにおける最大スペクトル強度はω1 2/k1となり、振動板１９４の加速度応答スペクトルにおける１次固有周波数はｆ1となる。ここで、ω1は１次固有角振動数であり、k1は１次固有振動数における振動板１９４のバネ定数である。
振動板１９４に単位インパルスの入力荷重を与えた時、振動板１９４の変位の時間的変化が減衰振動であるところ、振動板１９４の変位応答スペクトルにおける最大スペクトル強度は、入力荷重に等しい静的な垂直単位荷重を振動板１９４に与えた場合の撓みに等しい。振動板１９４の変位応答スペクトルにおける最大振幅は1/k1となり、振動板１９４の変位応答スペクトルにおける１次固有振動数はｆ1=ω1/2πとなる。振動板１９４の加速度の時間的変化も減衰振動であるところ、振動板１９４の加速度応答スペクトルにおける最大スペクトル強度はω1 2/k1となり、振動板１９４の加速度応答スペクトルにおける１次固有周波数はｆ1となる。ここで、ω1は１次固有角振動数であり、k1は１次固有振動数における振動板１９４のバネ定数である。
【0053】
（３） 振動板の固有振動数
振動板１９４の（ｍ，ｎ）次モードの固有振動数ｆmnは、式（５）で与えられる(参考文献１)。
振動板１９４の（ｍ，ｎ）次モードの固有振動数ｆmnは、式（５）で与えられる(参考文献１)。
【0054】
【数5】
【0055】
【数6】
【0056】
１次振動モードの固有振動数ｆ1は、式（５）に式（６）を代入し、式（７）で与えられる。
【0057】
【数7】
【0058】
振動板１９４の振動のフーリエ解析により１次固有振動数ｆ1を求めただけでは、振動板１９４の辺長ａ及び厚さｈを求めることができない。そこで、以下に説明する別の条件が必要となる。
【0059】
（４） 振動板の振動レベル
振動板１９４が方形板状であるところ、その方形において２つの対角線が重なる位置に、すなわち方形板の中央に垂直な集中荷重Ｆmaxを加えたとき、その中央の最大たわみδmaxは式（８）で与えられる（参考文献２）。
振動板１９４が方形板状であるところ、その方形において２つの対角線が重なる位置に、すなわち方形板の中央に垂直な集中荷重Ｆmaxを加えたとき、その中央の最大たわみδmaxは式（８）で与えられる（参考文献２）。
【0060】
【数8】
【0061】
【数9】
【0062】
式（８）から、フックの法則より１次振動モードのバネ定数k1は、式（９）で示すことができる。
【0063】
【数10】
【0064】
ここで、ハンマ等の衝突物が集中荷重Ｆmax [N] の衝突力で振動板１９４に衝突するときを考える。上記（２）の項で述べた通り、衝突物が振動板１９４に衝突することによって、打撃力Ｆmax [N] が振動板１９４に与えられると、その振動板１９４の変位の時間的変化が減衰振動であるところ、その変位応答スペクトルにおける最大スペクトル強度は振動板１９４に静荷重Ｆmax [N] を与えた時の静たわみに等しい。このような減衰振動を加速度応答として置き換えると、振動加速度の最大値Ａmaxは、式（１０）で与えられる。
【0065】
【数11】
【0066】
式（７）の１次固有振動数と、式（１０）の単位打撃力あたりの最大振動加速度とから、振動板１９４の大きさａ及び厚さｈはそれぞれ次式（１１）及び（１２）により算出することができる。
【0067】
【数12】
【0068】
式（１１）及び式（１２）をｎ次振動モードに一般化したものがそれぞれ式（１）及び式（２）である。
【0069】
（５） 参考文献
参考文献１；共立出版ホームページ、付録Ａ１自由度系（自由振動）の解放、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.kyoritsu-pub.co.jp/app/file/goods_contents/46.pdf＞
参考文献１；共立出版ホームページ、付録Ａ１自由度系（自由振動）の解放、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.kyoritsu-pub.co.jp/app/file/goods_contents/46.pdf＞
【0070】
参考文献２：堀部・富田・大高、弾性平板の大たわみ問題のＦＥＭ解析、茨城県技術センター研究報告、第２０号、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.itic.pref.ibaraki.jp/periodical/reseach/20/N20P018.pdf＞
【0071】
〔第２の実施の形態〕
図９は、第２実施形態における非破壊検査装置１０Ａのブロック図である。ここで、第２実施形態の非破壊検査装置１０Ａと第１実施形態の非破壊検査装置１０の間で互いに共通する構成要素に同一の符号を付す。以下、第２実施形態の非破壊検査装置１０Ａについては、第１実施形態の非破壊検査装置１０と相違する点を主に説明する。以下に説明する相違点以外については、第２実施形態における非破壊検査装置１０Ａは第１実施形態における非破壊検査装置１０と共通している。
図９は、第２実施形態における非破壊検査装置１０Ａのブロック図である。ここで、第２実施形態の非破壊検査装置１０Ａと第１実施形態の非破壊検査装置１０の間で互いに共通する構成要素に同一の符号を付す。以下、第２実施形態の非破壊検査装置１０Ａについては、第１実施形態の非破壊検査装置１０と相違する点を主に説明する。以下に説明する相違点以外については、第２実施形態における非破壊検査装置１０Ａは第１実施形態における非破壊検査装置１０と共通している。
【0072】
第２実施形態のプログラム６１Ａは第１実施形態のプログラム６１と相違する。コンピュータ３０がこのプログラム６１Ａを実行すると、コンピュータ３０が第１取得部３１、第１抽出部３２、第２取得部３３、第２抽出部３４、高速フーリエ変換部３５、固有振動数抽出部３６、第２高速フーリエ変換部４１Ａ、第３抽出部４２Ａ、スペクトル強度算出部４３Ａ、レベル差算出部４４Ａ、補正部４５Ａ及び算出部３７Ａとして機能する。以下、コンピュータ３０の機能について詳細に説明する。
【0073】
＜＜１．コンピュータの機能＞＞
（１） 第１取得部３１、第１抽出部３２、第２取得部３３、第２抽出部３４及び高速フーリエ変換部３５はそれぞれ第１実施形態のそれと同一に機能して、同一の演算を行う。
（１） 第１取得部３１、第１抽出部３２、第２取得部３３、第２抽出部３４及び高速フーリエ変換部３５はそれぞれ第１実施形態のそれと同一に機能して、同一の演算を行う。
【0074】
（２） 第２高速フーリエ変換部
第２高速フーリエ変換部４１Ａとして機能するコンピュータ３０は、第１取得部３１が取得した打撃力の時系列データを高速フーリエ変換処理することにより、振動数ごとの打撃力のスペクトル強度を表した打撃力振動数特性を算出して、一時的に記憶する。
第２高速フーリエ変換部４１Ａとして機能するコンピュータ３０は、第１取得部３１が取得した打撃力の時系列データを高速フーリエ変換処理することにより、振動数ごとの打撃力のスペクトル強度を表した打撃力振動数特性を算出して、一時的に記憶する。
【0075】
図１０のチャートは、コンピュータ３０が算出して一時的に記憶した打撃力振動数特性の一例を波形によって示したものである。図１０のチャートにおいて、横軸は振動数 [Hz] を表し、縦軸は打撃力のスペクトル強度 ［dB］ を表す。
【0076】
（３） 第３抽出部
第３抽出部４２Ａとして機能するコンピュータ３０は、図１０に示すように、第２高速フーリエ変換部４１Ａが算出した打撃力振動数特性から打撃力の最大スペクトル強度Ｌmax [dB] を抽出する。
第３抽出部４２Ａとして機能するコンピュータ３０は、図１０に示すように、第２高速フーリエ変換部４１Ａが算出した打撃力振動数特性から打撃力の最大スペクトル強度Ｌmax [dB] を抽出する。
【0077】
（４） スペクトル強度算出部
スペクトル強度算出部４３Ａとして機能するコンピュータ３０は、図１０に示すように、固有振動数抽出部３６が抽出した固有振動数ｆnを、前記第２高速フーリエ変換部４１Ａが算出した打撃力振動数特性に当て嵌めることによって、その固有振動数ｆnに対応するスペクトル強度Ｌ1 [dＢ] を算出する。なお、前述のように固有振動数ｆnは１次固有振動数ｆ1であることが好ましい。
スペクトル強度算出部４３Ａとして機能するコンピュータ３０は、図１０に示すように、固有振動数抽出部３６が抽出した固有振動数ｆnを、前記第２高速フーリエ変換部４１Ａが算出した打撃力振動数特性に当て嵌めることによって、その固有振動数ｆnに対応するスペクトル強度Ｌ1 [dＢ] を算出する。なお、前述のように固有振動数ｆnは１次固有振動数ｆ1であることが好ましい。
【0078】
（５） レベル差算出部
レベル差算出部４４Ａとして機能するコンピュータ３０は、第３抽出部４２Ａが抽出した最大スペクトル強度Ｌmaxと、スペクトル強度算出部４３Ａが算出したスペクトル強度Ｌ1とのレベル差Ｌmax－Ｌ1 [dＢ] を算出する。レベル差とは、単位をデシベルとしたレベル表現における最大スペクトル強度Ｌmaxのデシベル値とスペクトル強度Ｌ1のデシベル値の差をいう。
レベル差算出部４４Ａとして機能するコンピュータ３０は、第３抽出部４２Ａが抽出した最大スペクトル強度Ｌmaxと、スペクトル強度算出部４３Ａが算出したスペクトル強度Ｌ1とのレベル差Ｌmax－Ｌ1 [dＢ] を算出する。レベル差とは、単位をデシベルとしたレベル表現における最大スペクトル強度Ｌmaxのデシベル値とスペクトル強度Ｌ1のデシベル値の差をいう。
【0079】
（６） 補正部
補正部４５Ａとして機能するコンピュータ３０は、第２抽出部３４が抽出した最大加速度Ａmaxに、レベル差算出部４４Ａが算出したレベル差Ｌmax－Ｌ1に応じた倍率Ｍを乗ずる。このような乗算により得られた積が、最大加速度Ａmaxの補正値Ａmax’ [m/s2] である。
補正部４５Ａとして機能するコンピュータ３０は、第２抽出部３４が抽出した最大加速度Ａmaxに、レベル差算出部４４Ａが算出したレベル差Ｌmax－Ｌ1に応じた倍率Ｍを乗ずる。このような乗算により得られた積が、最大加速度Ａmaxの補正値Ａmax’ [m/s2] である。
【0080】
【数13】
【0081】
（７） 算出部
算出部３７Ａとして機能するコンピュータ３０は、第１抽出部３２が抽出した最大打撃力Ｆmaxと、補正部４５Ａが算出した補正値Ａmax ’と、固有振動数抽出部３６が抽出した固有振動数ｆnとから次式（１３）により内部欠陥９３の大きさａを算出する。更に、コンピュータ３０は、第１抽出部３２が抽出した最大打撃力Ｆmaxと、補正部４５Ａが算出した補正値Ａmax ’と、固有振動数抽出部３６が抽出した固有振動数ｆnとから次式（１４）により内部欠陥９３までの深さｈを算出する。
算出部３７Ａとして機能するコンピュータ３０は、第１抽出部３２が抽出した最大打撃力Ｆmaxと、補正部４５Ａが算出した補正値Ａmax ’と、固有振動数抽出部３６が抽出した固有振動数ｆnとから次式（１３）により内部欠陥９３の大きさａを算出する。更に、コンピュータ３０は、第１抽出部３２が抽出した最大打撃力Ｆmaxと、補正部４５Ａが算出した補正値Ａmax ’と、固有振動数抽出部３６が抽出した固有振動数ｆnとから次式（１４）により内部欠陥９３までの深さｈを算出する。
【0082】
【数14】
【0083】
【数15】
【0084】
（８）結果の出力
算出部３７Ａが内部欠陥９３の大きさａ及び内部欠陥９３までの深さｈを算出すると、コンピュータ３０は表示デバイス８０に大きさａ及び深さｈを表示させる。更に、コンピュータ３０は大きさａ及び深さｈをストレージ６０に記録する。
算出部３７Ａが内部欠陥９３の大きさａ及び内部欠陥９３までの深さｈを算出すると、コンピュータ３０は表示デバイス８０に大きさａ及び深さｈを表示させる。更に、コンピュータ３０は大きさａ及び深さｈをストレージ６０に記録する。
【0085】
＜＜３． 補正値の意義＞＞
（１） 打撃力と最大加速度の関係
上記式（１）、式（２）、式（１１）及び式（１２）を求めるにあたって、振動板１９４に与える入力荷重は理想インパルスを想定している。理想インパルスとは、打撃の瞬間の微小時間（微小時間とは、限りなく０に近いことをいう。）に打撃力が立ち上がり、その微小時間の前後では打撃力が０になるような入力荷重をいう。理想インパルスの打撃力の振動数特性は、図１０中に二点鎖線で示すように、打撃力のスペクトル強度が振動数に関わらず一定の値をとる。
（１） 打撃力と最大加速度の関係
上記式（１）、式（２）、式（１１）及び式（１２）を求めるにあたって、振動板１９４に与える入力荷重は理想インパルスを想定している。理想インパルスとは、打撃の瞬間の微小時間（微小時間とは、限りなく０に近いことをいう。）に打撃力が立ち上がり、その微小時間の前後では打撃力が０になるような入力荷重をいう。理想インパルスの打撃力の振動数特性は、図１０中に二点鎖線で示すように、打撃力のスペクトル強度が振動数に関わらず一定の値をとる。
【0086】
それに対して、ハンマ２１によって被検体９０を打撃すると、その入力荷重は理想インパルスとはならず、打撃力の時間的変化の波形は図２に示すように正規分布の曲線に近似する。このような打撃力の振動数特性は、図１０に示すように、振動数が高くなるほどスペクトル強度が低下する傾向にあることがわかる。上述のように、理想インパルスの打撃力のスペクトル強度が振動数に関わらず一定の値をとることから、上述のように抽出した最大スペクトル強度Ｌmaxは理想インパルスの打撃力のスペクトル強度とみなせる。そうすると、１次固有振動数ｆ1におけるスペクトル強度Ｌ1が最大スペクトル強度Ｌmaxから低下することは、スペクトル強度Ｌ1が理想インパルスの打撃力のスペクトル強度から低下していることとみなせる。
【0087】
一方、加速度と打撃力は運動方程式から明らかなように比例関係にあることから、測定した加速度のスペクトル強度も理想インパルスの入力荷重における真の加速度のスペクトル強度よりも小さく、測定した最大加速度Ａmaxも理想インパルスの入力荷重における真の最大加速度よりも小さい。そこで、最大加速度Ａmaxを理想インパルスの入力荷重における真の最大加速度に補正すべく、最大スペクトル強度Ｌmaxと１次固有振動数ｆ1のスペクトル強度Ｌ1とのレベル差Ｌmax－Ｌ1に応じた倍率Ｍを最大加速度Ａmaxに乗じて、補正値Ａmax’を求める。
【0088】
＜＜４． 有利な効果＞＞
以上の非破壊検査装置１０Ａを用いると、深さｈが100 mm以下である場合でも、被検体９０を破壊することなく内部欠陥９３の大きさａと、表面９１から内部欠陥９３までの深さｈを正確に検出することができる。
以上の非破壊検査装置１０Ａを用いると、深さｈが100 mm以下である場合でも、被検体９０を破壊することなく内部欠陥９３の大きさａと、表面９１から内部欠陥９３までの深さｈを正確に検出することができる。
【0089】
ここで、非破壊検査装置１０，１０Ａを用いて内部欠陥９３の大きさを測定し、大きさの測定値と公称値を比較した。その結果を図１１に示すところ、横軸は内部欠陥９３の大きさの公称値を表し、縦軸は非破壊検査装置１０，１０Ａによる測定値を表す。図１１に示すように、非破壊検査装置１０を用いた場合には、最大加速度Ａmaxを補正しないため、測定値は内部欠陥９３の大きさに関わらず公称値よりも大きいことがわかる。特に、内部欠陥９３の大きさが小さいほど、公称値と測定値の乖離が大きい。一方、非破壊検査装置１０Ａを用いた場合は、最大加速度Ａmaxを補正したため、測定値は剥離の大きさに関わらず公称値と近似しており、非破壊検査装置１０を用いたよりも測定値のばらつきが小さく、測定精度が改善している。
【0090】
非破壊検査装置１０，１０Ａを用いて内部欠陥９３までの深さを測定し、深さの測定値と公称値を比較した。その結果を図１２に示すところ、横軸は内部欠陥９３までの深さの公称値を表し、縦軸は非破壊検査装置１０，１０Ａによる測定値を表す。非破壊検査装置１０を用いた場合、測定値は内部欠陥９３までの深さに関わらず公称値よりも大きいことがわかる。特に、内部欠陥９３までの深さが深いほど、公称値と測定値の乖離が大きい。また、内部欠陥９３の深さが深いほど、測定値のばらつきも大きい。一方、非破壊検査装置１０Ａを用いた場合は、測定値は内部欠陥９３までの深さに関わらず公称値と近似しており、非破壊検査装置１０を用いたよりも測定値のばらつきが小さく、測定精度が改善している。
【0091】
上記の非破壊検査装置１０，１０Ａの何れにおいても、測定項目は加速度と打撃力であり、両者の相違点はプログラム６１，６１Ａにある。それゆえ、第１実施形態のプログラム６１を第２実施形態のプログラム６１Ａに変更するだけで、内部欠陥９３の大きさａ及び内部欠陥９３までの深さｈの算出精度を大幅に向上させることができる。
【符号の説明】
【0092】
１０、１０Ａ…非破壊検査装置
２１…ハンマ
２２…加速度センサ
２５…打撃力センサ
３０…コンピュータ
３１…第１取得部
３２…第１抽出部
３３…第２取得部
３４…第２抽出部
３５…高速フーリエ変換部
３６…固有振動数抽出部
３７、３７Ａ…算出部
４１Ａ…第２高速フーリエ変換部
４２Ａ…第３抽出部
４３Ａ…スペクトル強度算出部
４４Ａ…レベル差算出部
４５Ａ…補正部
６０…ストレージ
６１…プログラム
９０…被検体
２１…ハンマ
２２…加速度センサ
２５…打撃力センサ
３０…コンピュータ
３１…第１取得部
３２…第１抽出部
３３…第２取得部
３４…第２抽出部
３５…高速フーリエ変換部
３６…固有振動数抽出部
３７、３７Ａ…算出部
４１Ａ…第２高速フーリエ変換部
４２Ａ…第３抽出部
４３Ａ…スペクトル強度算出部
４４Ａ…レベル差算出部
４５Ａ…補正部
６０…ストレージ
６１…プログラム
９０…被検体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】