特許 7564063 超音波計測装置及び超音波計測方法

(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】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】超音波計測装置及び超音波計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 17/02 20060101AFI20241001BHJP

   G01N 29/11 20060101ALI20241001BHJP

   G01N 29/48 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

G01B17/02 Z

G01N29/11

G01N29/48

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021108162

(22)【出願日】2021-06-29

(65)【公開番号】P2023005898

(43)【公開日】2023-01-18

【審査請求日】2024-01-30

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】松井 祐二

(72)【発明者】

【氏名】北澤 聡

(72)【発明者】

【氏名】大島 佑己

(72)【発明者】

【氏名】小林 亮介

(72)【発明者】

【氏名】森 勇人

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－０６２３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１０７１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０６１１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０９５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２３３７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３０１７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２５１８９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １７／０２

Ｇ０１Ｎ ２９／１１

Ｇ０１Ｎ ２９／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンクリート構造物の表面に配置され、超音波を送信する送信用探触子と、
前記コンクリート構造物の前記表面に配置され、反射波を受信して波形信号に変換する受信用探触子と、
前記コンクリート構造物の前記表面における前記送信用探触子の位置及び前記受信用探触子の位置を変更する移動装置と、
前記送信用探触子の位置と前記受信用探触子の位置との組合せに対応する複数の波形信号を収録し、前記複数の波形信号を選別して処理する信号処理装置と、を備えた超音波計測装置であって、
前記信号処理装置は、
前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に短い場合の第１の波形信号の振幅の積分値と、前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に長い場合の第２の波形信号の振幅の積分値とを比較し、
前記第１の波形信号の振幅の積分値が前記第２の波形信号の振幅の積分値より大きいときに、前記第１の波形信号を処理対象に含めるものの、前記第１の波形信号の振幅の積分値が前記第２の波形信号の振幅の積分値より小さいときに、前記第１の波形信号を処理対象に含めないことを特徴とする超音波計測装置。

【請求項2】

請求項１に記載の超音波計測装置において、
前記信号処理装置は、処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達しない場合に、前記送信用探触子の位置と前記受信用探触子の位置との組合せを追加して、対応する波形信号を取得することを特徴とする超音波計測装置。

【請求項3】

請求項１に記載の超音波計測装置において、
前記信号処理装置は、処理対象である複数の波形信号を加算する処理を行うことを特徴とする超音波計測装置。

【請求項4】

請求項１に記載の超音波計測装置において、
前記信号処理装置は、前記コンクリート構造物内の位置毎に、処理対象である複数の波形信号の対応する振幅を抽出して加算して、振幅分布画像を生成する処理を行うことを特徴とする超音波計測装置。

【請求項5】

コンクリート構造物の表面における送信用探触子の位置及び受信用探触子の位置を変更しながら、前記送信用探触子で超音波を送信すると共に、前記受信用探触子で反射波を受信して波形信号に変換することにより、前記送信用探触子の位置と前記受信用探触子の位置との組合せに対応する複数の波形信号を取得し、前記複数の波形信号を選別して処理する超音波計測方法であって、
前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に短い場合の第１の波形信号の振幅の積分値と、前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に長い場合の第２の波形信号の振幅の積分値とを比較し、
前記第１の波形信号の振幅の積分値が前記第２の波形信号の振幅の積分値より大きいときに、前記第１の波形信号を処理対象に含めるものの、前記第１の波形信号の振幅の積分値が前記第２の波形信号の振幅の積分値より小さいときに、前記第１の波形信号を処理対象に含めないことを特徴とする超音波計測方法。

【請求項6】

請求項５に記載の超音波計測方法において、
処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達しない場合に、前記送信用探触子の位置と前記受信用探触子の位置との組合せを追加して、対応する波形信号を取得することを特徴とする超音波計測方法。

【請求項7】

請求項５に記載の超音波計測方法において、
処理対象である複数の波形信号を加算する処理を行うことを特徴とする超音波計測方法。

【請求項8】

請求項５に記載の超音波計測方法において、
前記コンクリート構造物内の位置毎に、処理対象である複数の波形信号の対応する振幅を抽出して加算して、振幅分布画像を生成する処理を行うことを特徴とする超音波計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート構造物の厚みを計測する超音波計測装置及び超音波計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

超音波計測は、非破壊計測の一つであり、被検査体の厚み計測などに用いられている。詳しく説明すると、超音波を被検査体に送信し、被検査体の底面で反射された反射波（底面エコー）を受信し、底面エコーの受信時間（すなわち、超音波の伝播時間）に基づいて被検査体の厚みを演算する。

【0003】

特許文献１は、表面波（ノイズ）に対する反射波（底面エコー）のＳＮ比を向上する方法を開示する。特許文献１では、被検査体の表面に配置された送信用探触子と受信用探触子の間隔を変更しながら、送信用探触子で超音波を送信すると共に、受信用探触子で表面波及び反射波を受信して波形信号に変換することにより、送信用探触子と受信用探触子の間隔に応じた複数の波形信号を取得する。送信用探触子と受信用探触子の間隔を変更すれば、波形信号における表面波の成分が大きく変化するのに対し、反射波の成分が大きく変化しない。そのため、複数の波形信号を加算する処理を行うことにより、表面波の振幅を低減することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平０９－０６１１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

超音波計測をコンクリート構造物の厚み計測に用いる場合、コンクリート構造物内の骨材によって散乱波（散乱ノイズ）が生じ、この散乱ノイズに対する底面エコーのＳＮ比が低下する。そこで、例えば特許文献１の技術を採用して、散乱ノイズに対する底面エコーのＳＮ比の向上を図ることが考えられる。送信用探触子又は受信用探触子の位置を変更すれば、波形信号における散乱ノイズの成分が大きく変化するのに対し、底面エコーの成分が大きく変化しない。そのため、複数の波形信号を加算する処理を行うことにより、散乱ノイズの振幅を低減することが可能である。

【0006】

しかしながら、特許文献１では、全ての波形信号を加算する処理を行うことから、ＳＮ比が低下する可能性がある。詳しく説明すると、例えばコンクリート構造物の表面に突起、窪み、又は付着物があれば、送信用探触子又は受信用探触子とコンクリート構造物の表面との密着性が損なわれるため、受信用探触子の受信感度が低下し、波形信号全体の振幅が低下する。そのため、振幅が低減した波形信号が混在する状態で、全ての波形信号を加算する処理を行えば、ＳＮ比が低下する。

【0007】

本発明の目的は、複数の波形信号を選別して処理することにより、ＳＮ比の向上を図ることができる超音波計測装置及び超音波計測方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、代表的な本発明は、コンクリート構造物の表面に配置され、超音波を送信する送信用探触子と、前記コンクリート構造物の前記表面に配置され、反射波を受信して波形信号に変換する受信用探触子と、前記コンクリート構造物の前記表面における前記送信用探触子の位置及び前記受信用探触子の位置を変更する移動装置と、前記送信用探触子の位置と前記受信用探触子の位置との組合せに対応する複数の波形信号を収録し、前記複数の波形信号を選別して処理する信号処理装置と、を備えた超音波計測装置であって、前記信号処理装置は、前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に短い場合の第１の波形信号の振幅の積分値と、前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に長い場合の第２の波形信号の振幅の積分値とを比較し、前記第１の波形信号の振幅の積分値が前記第２の波形信号の振幅の積分値より大きいときに、前記第１の波形信号を処理対象に含めるものの、前記第１の波形信号の振幅の積分値が前記第２の波形信号の振幅の積分値より小さいときに、前記第１の波形信号を処理対象に含めない。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、複数の波形信号を選別して処理することにより、ＳＮ比の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の実施形態における超音波計測装置の構成を表す概略図である。

【図2】本発明の第１の実施形態における送信用探触子及び受信用探触子の配置を表す図である。

【図3】本発明の第１の実施形態における送信用探触子の位置と受信用探触子の位置との組合せに対応する複数の波形信号を表す図である。

【図4】本発明の第１の実施形態における送信用探触子及び受信用探触子の配置を表す図であり、受信用探触子の受信感度が低くなる場合を示す。

【図5】本発明の第１の実施形態における波形信号の取得及び選別に係わる制御の手順を表すフローチャートである。

【図6】本発明の第１の実施形態における複数の波形信号の具体例を表すと共に、探触子間の距離と波形信号の振幅の積分値との関係を表す図である。

【図7】第１の比較例における加算信号の具体例を表す図である。

【図8】本発明の第１の実施形態における加算信号の具体例を表す図である。

【図9】本発明の第２の実施形態における超音波計測装置の構成を表す概略図である。

【図10】本発明の第２の実施形態における移動装置の移動機構の構造を表す概略図である。

【図11】本発明の第２の実施形態におけるコンクリート壁内の超音波の伝播経路を幾何学的に表す図である。

【図12】第２の比較例における振幅分布画像の具体例を表す図である。

【図13】本発明の第２の実施形態における振幅分布画像の具体例を表す図である。

【図14】本発明の一変形例におけるコンクリート壁の形状を移動装置の移動機構と共に表す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

【0012】

図１は、本実施形態における超音波計測装置の構成を表す概略図である。図２は、本実施形態における送信用探触子及び受信用探触子の配置を表す図である。図３は、本実施形態における送信用探触子の位置と受信用探触子の位置との組合せに対応する複数の波形信号を表す図である。

【0013】

本実施形態の超音波計測装置は、床１に立設されたコンクリート壁２の厚み計測を行うものである。本実施形態の超音波計測装置は、コンクリート壁２の表面３に配置された送信用探触子１１及び受信用探触子１２と、コンクリート壁２の表面３における送信用探触子１１の位置を変更する移動装置１３Ａと、コンクリート壁２の表面３における受信用探触子１２の位置を変更する移動装置１３Ｂと、移動装置１３Ａ，１３Ｂを制御する移動制御装置１４と、送信用探触子１１及び受信用探触子１２との間で信号を入出力する超音波探傷器１５と、移動制御装置１４及び超音波探傷器１５に配線を介し接続された信号処理装置１６と、信号処理装置１６に配線を介し接続された表示器１７とを備える。表示器１７は、例えばディスプレイで構成されている。

【0014】

移動装置１３Ａは、移動制御装置１４からの指令に応じて床１上を走行する走行体と、走行体の上側に設けられ、送信用探触子１１をコンクリート壁２の表面３に押付ける支持体とを有する。また、走行体の走行に係わる状態量を検出する走行センサ（図示せず）を有し、走行センサの検出信号を移動制御装置１４へ出力する。

【0015】

同様に、移動装置１３Ｂは、移動制御装置１４からの指令に応じて床１上を走行する走行体と、走行体の上側に設けられ、受信用探触子１２をコンクリート壁２の表面３に押付ける支持体とを有する。また、走行体の走行に係わる状態量を検出する走行センサ（図示せず）を有し、走行センサの検出信号を移動制御装置１４へ検出信号を出力する。

【0016】

移動制御装置１４は、図示しないものの、プログラムに従って制御を実行するプロセッサと、プログラムやデータを記憶するメモリとを有する。移動制御装置１４は、機能的構成として、移動制御部１８、位置演算部１９、及び距離演算部２０を有する。移動制御部１８は、移動装置１３Ａ，１３Ｂへ指令を出力して、コンクリート壁２の表面３における送信用探触子１１の位置及び受信用探触子１２の位置を制御する。

【0017】

移動制御装置１４の位置演算部１９は、移動装置１３Ａの走行センサの検出信号に基づき、コンクリート壁２の表面３における送信用探触子１１の位置を演算し、移動装置１３Ａの走行センサの検出信号に基づき、コンクリート壁２の表面３における受信用探触子１２の位置を演算し、信号処理装置１６へ出力する。距離演算部２０は、送信用探触子１１の位置及び受信用探触子１２の位置に基づき、送信用探触子１１と受信用探触子１２の間の距離を演算し、信号処理装置１６へ出力する。

【0018】

超音波探傷器１５は、パルサ２１及びレシーバ２２を有する。パルサ２１は、送信用探触子１１の位置及び受信用探触子１２の位置のうちの少なくとも一方が変更される度に、送信用探触子１１の圧電素子に電圧を印加して、コンクリート壁２へ超音波を送信させる。受信用探触子１２の圧電素子は、コンクリート壁２からの反射波を受信し波形信号に変換して、レシーバ２２へ出力する。レシーバ２２は、波形信号をデジタル変換して信号処理装置１６へ出力する。なお、波形信号は、送信用探触子１１による超音波の送信タイミングを基準とし、受信用探触子１２で受信された反射波の振幅（強度）の経時変化を示すものである。

【0019】

信号処理装置１６は、図示しないものの、プログラムに従って制御を実行するプロセッサと、プログラムやデータを記憶するメモリとを有する。信号処理装置１６は、送信用探触子１１の位置と受信用探触子１２の位置との組合せと、これに対応する波形信号や探触子間の距離を収録する。

【0020】

具体的に説明すると、コンクリート壁２の表面３に対し、横方向（Ｘ方向）に所定の間隔ΔＰで位置Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４、Ｐ_５、…、Ｐ_ｋ－１、Ｐ_ｋが設定されている（図２参照）。そして、送信用探触子１１が位置Ｐ_１に配置され、受信用探触子１２が位置Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４、Ｐ_５、…、Ｐ_ｋ－１、Ｐ_ｋに逐次配置されることにより、対応する波形信号Ｗ_１２、Ｗ_１３、Ｗ_１４、Ｗ_１５、…、Ｗ_{１（ｋ－１）}、Ｗ_１ｋを取得して収録する。その後、送信用探触子１１が位置Ｐ_２に配置され、受信用探触子１２が位置Ｐ_３、Ｐ_４、Ｐ_５、…、Ｐ_ｋ－１、Ｐ_ｋに逐次配置されることにより、対応する波形信号Ｗ_２３、Ｗ_２４、Ｗ_２５、…、Ｗ_{２（ｋ－１）}、Ｗ_２ｋを取得して収録する。なお、送信用探触子１１が位置Ｐ_２に配置され且つ受信用探触子１２が位置Ｐ_１に配置された場合の波形信号Ｗ_２１は、送信用探触子１１が位置Ｐ_１に配置され且つ受信用探触子１２が位置Ｐ_２に配置された場合の波形信号Ｗ_１２と理論的に同じであるから、取得していない。更に、送信用探触子１１の位置と受信用探触子１２の位置の組合せを変更しながら、波形信号を取得して収録する。最終的に、送信用探触子１１が位置Ｐ_ｋ－１に配置され、受信用探触子１２が位置Ｐ_ｋに配置されることにより、波形信号Ｗ_{（ｋ－１）ｋ}を取得して収録する。

【0021】

各波形信号は、図２の実線矢印で示すようにコンクリート壁２の底面４で反射された反射波（底面エコー）だけでなく、図２の点線矢印で示すようにコンクリート壁２内の骨材５によって散乱された散乱波（散乱ノイズ）を含む。そのため、信号処理装置１６は、複数の波形信号を加算する処理を行い、加算信号を生成する。これにより、加算信号における散乱ノイズの振幅を低減して、底面エコーのＳＮ比の向上を図る。そして、加算信号から底面エコーの受信時間を抽出し、これに基づいてコンクリート壁２の厚みを演算する。

【0022】

ここで、仮に、信号処理装置が全ての波形信号を加算する処理を行えば、ＳＮ比が低下する可能性がある。詳しく説明すると、例えば、図４（ａ）～図４（ｃ）で示すようにコンクリート壁２の表面３に突起６、窪み７、又は付着物８がある場合、送信用探触子１１又は受信用探触子１２とコンクリート壁２の表面３との密着性が損なわれるため、受信用探触子１２の受信感度が低下し、波形信号全体の振幅が低下する。また、例えば図４（ｄ）で示すようにコンクリート壁２内の骨材５が超音波の伝播経路に偏って存在する場合も、受信用探触子１２の受信感度が低下し、波形信号全体の振幅が低下する。そのため、振幅が低減した波形信号が混在する状態で、全ての波形信号を加算する処理を行えば、ＳＮ比が低下する。

【0023】

そこで、本実施形態の信号処理装置１６は、複数の波形信号を選別して処理することにより、ＳＮ比の向上を図るようになっている。信号処理装置１６は、機能的構成として、波形信号収録部２３、積分値演算部２４、信号選別部２５、及び信号処理部２６を有する。波形信号収録部２３は、送信用探触子１１の位置と受信用探触子１２の位置との組合せと、これに対応する波形信号や探触子間の距離を収録する。積分値演算部２４は、各波形信号の振幅の積分値を演算し、波形信号収録部２３に収録させる。

【0024】

信号処理装置１６の信号選別部２５は、波形信号収録部２３で収録された複数の波形信号のうち、探触子間の距離が相対的に短い場合の第１の波形信号と探触子間の距離が相対的に長い場合の第２の波形信号を順次選択し、それらの振幅の積分値を比較する。そして、第１の波形信号の振幅の積分値が第２の波形信号の振幅の積分値より大きいときに、受信用探触子１２の受信感度が正常であると判断して、第１の波形信号を処理対象に含める。一方、第１の波形信号の振幅の積分値が第２の波形信号の振幅の積分値より小さいときに、受信用探触子１２の受信感度が低下していると判断して、第１の波形信号を処理対象に含めない。

【0025】

信号処理装置１６の信号処理部２６は、処理対象である複数の波形信号を加算する処理を行い、加算信号を生成する。そして、加算信号から底面エコーの受信時間を抽出し、これに基づいてコンクリート壁２の厚みを演算する。表示器１７は、例えば、加算信号や、コンクリート壁２の厚みを表示する。

【0026】

次に、本実施形態における波形信号の取得及び選別に係わる制御の詳細について説明する。図５は、本実施形態における波形信号の取得及び選別に係わる制御の手順を表すフローチャートである。図６（ａ）～図６（ｄ）は、本実施形態における複数の波形信号の具体例を表し、図６（ｅ）は、探触子間の距離と波形信号の振幅の積分値との関係を表す図である。

【0027】

まず、ステップＳ１にて、信号処理装置１６は、送信用探触子１１の位置に対応する識別子ｍを初期化し（ｍ＝１）、ステップＳ２にて、移動装置１３Ａは、送信用探触子１１を位置Ｐ_１に設定する。

【0028】

ステップＳ３にて、信号処理装置１６は、受信用探触子１２の位置に対応する識別子ｎを初期化し（ｎ＝（ｍ＋１）であり、最初はｎ＝２）、ステップＳ４にて、移動装置１３Ｂは、受信用探触子１２を位置Ｐ_２に設定する。

【0029】

ステップＳ５及びＳ６に進み、信号処理装置１６は、送信用探触子１１の位置Ｐ_１と受信用探触子１２の位置Ｐ_２との組合せに対応する波形信号Ｗ_１２（図６（ａ）参照）を取得し、その振幅の積分値Ａ_１２を演算し、それらを収録する。この時点では、１つの波形信号しかないため、ステップＳ７～Ｓ１０をスキップして、ステップＳ１１に移る。

【0030】

ステップＳ１１にて、信号処理装置１６は、識別子ｎを変更し（ｎ＝３）、ステップＳ４にて、移動装置１３Ｂは、受信用探触子１２を位置Ｐ_３に設定する。

【0031】

ステップＳ５及びＳ６に進み、信号処理装置１６は、送信用探触子１１の位置Ｐ_１と受信用探触子１２の位置Ｐ_３との組合せに対応する波形信号Ｗ_１３（図６（ｂ）参照）を取得し、その振幅の積分値Ａ_１３を演算し、それらを収録する。ステップＳ７に進み、信号処理装置１６は、探触子間の距離がΔＰである場合の波形信号Ｗ_１２の振幅の積分値Ａ_１２と探触子間の距離が（ΔＰ×２）である場合の波形信号Ｗ_１３の振幅の積分値Ａ_１３を比較する。そして、例えば図６（ｅ）で示すように、波形信号Ｗ_１２の振幅の積分値Ａ_１２が波形信号Ｗ_１３の振幅の積分値Ａ_１３より大きければ、ステップＳ８に進み、波形信号Ｗ_１２を処理対象に含める。

【0032】

ステップＳ１０に進み、信号処理装置１６は、送信用探触子１１を位置Ｐ_１に配置した場合の処理対象である波形信号の数が所定の閾値（例えば（ｋ－１））に達しているかどうかを判定する。この時点では、波形信号の数が所定の閾値に達していないため、ステップＳ１１に移る。

【0033】

ステップＳ１１にて、信号処理装置１６は、識別子ｎを変更し（ｎ＝４）、ステップＳ４にて、移動装置１３Ｂは、受信用探触子１２を位置Ｐ_４に設定する。

【0034】

ステップＳ５及びＳ６に進み、信号処理装置１６は、送信用探触子１１の位置Ｐ_１と受信用探触子１２の位置Ｐ_４との組合せに対応する波形信号Ｗ_１４（図６（ｃ）参照）を取得し、その振幅の積分値Ａ_１４を演算し、それらを収録する。ステップＳ７に進み、信号処理装置１６は、探触子間の距離が（ΔＰ×２）である場合の波形信号Ｗ_１３の振幅の積分値Ａ_１３と探触子間の距離が（ΔＰ×３）である場合の波形信号Ｗ_１４の振幅の積分値Ａ_１４を比較する。そして、例えば図６（ｅ）で示すように、波形信号Ｗ_１３の振幅の積分値Ａ_１３が波形信号Ｗ_１４の振幅の積分値Ａ_１４より小さければ、ステップＳ９に進み、波形信号Ｗ_１３を処理対象に含めない。

【0035】

ステップＳ１０を経てステップＳ１１に進み、信号処理装置１６は、識別子ｎを変更し（ｎ＝５）、ステップＳ４にて、移動装置１３Ｂは、受信用探触子１２を位置Ｐ_５に設定する。

【0036】

ステップＳ５及びＳ６に進み、信号処理装置１６は、送信用探触子１１の位置Ｐ_１と受信用探触子１２の位置Ｐ_５との組合せに対応する波形信号Ｗ_１５（図６（ｄ）参照）を取得し、その振幅の積分値Ａ_１５を演算し、それらを収録する。ステップＳ７に進み、信号処理装置１６は、探触子間の距離が（ΔＰ×３）である場合の波形信号Ｗ_１４の振幅の積分値Ａ_１４と探触子間の距離が（ΔＰ×４）である場合の波形信号Ｗ_１５の振幅の積分値Ａ_１５を比較する。そして、例えば図６（ｅ）で示すように、波形信号Ｗ_１４の振幅の積分値Ａ_１４が波形信号Ｗ_１５の振幅の積分値Ａ_１５より大きければ、ステップＳ７に進み、波形信号Ｗ_１５を処理対象に含める。

【0037】

上述したステップＳ４～Ｓ１１を繰り返す（説明は省略）。なお、送信用探触子１１の位置Ｐ_１と受信用探触子１２の位置Ｐ_ｋとの組合せに対応する波形信号Ｗ_１ｋは、ステップＳ７の判定を行うことなく、処理対象に含まれる。上述したように波形信号Ｗ_１３を処理対象に含めていなければ、送信用探触子１１を位置Ｐ_１に配置した場合の処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達していない。そのため、波形信号Ｗ_１ｋを取得して収録した後も、ステップＳ１０を経てステップＳ１１に移る。

【0038】

ステップＳ１１にて、信号処理装置１６は、識別子ｎを変更し（ｎ＝３’）、ステップＳ４にて、移動装置１３Ｂは、受信用探触子１２を位置Ｐ_３’に設定する。すなわち、送信用探触子１１の位置と受信用探触子１２の位置との組合せを追加する。なお、位置Ｐ_３’は、位置Ｐ_３と位置Ｐ_４又はＰ_２の間である。

【0039】

ステップＳ５及びＳ６に進み、信号処理装置１６は、送信用探触子１１の位置Ｐ_１と受信用探触子１２の位置Ｐ_３’との組合せに対応する波形信号Ｗ_１３’（図示せず）を取得し、その振幅の積分値Ａ_１３’を演算し、それらを収録する。ステップＳ７に進み、信号処理装置１６は、探触子間の距離が相対的に短い場合の波形信号Ｗ_１３’の振幅の積分値Ａ_１３’と探触子間の距離が相対的に長い場合の波形信号Ｗ_１４の振幅の積分値Ａ_１４を比較する。そして、例えば図６（ｅ）で示すように、波形信号Ｗ_１３’の振幅の積分値Ａ_１３’が波形信号Ｗ_１４の振幅の積分値Ａ_１４より大きければ、ステップＳ８に進み、波形信号Ｗ_１３’を処理対象に含める。これにより、送信用探触子１１を位置Ｐ_１に配置した場合の処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達する。そのため、ステップＳ１０を経てステップＳ１２に移る。

【0040】

ステップＳ１２にて、信号処理装置１６は、送信用探触子１１の移動が完了しているかどうか、すなわち、送信用探触子１１が位置Ｐ_ｋ－１に設定されているかどうかを判定する。この時点では、送信用探触子１１の移動が完了していないため、ステップＳ１３に移る。

【0041】

ステップＳ１３にて、信号処理装置１６は、識別子ｍを変更し（ｍ＝２）、ステップＳ２にて、移動装置１３Ａは、送信用探触子１１を位置Ｐ_２に設定する。その後、上述した手順を繰り返す（説明は省略）。

【0042】

ステップＳ１２にて、送信用探触子１１の移動が完了していれば、すなわち、送信用探触子１１が位置Ｐ_ｋ－１に設定されていれば、この制御が終了する。その後、信号処理装置１６は、処理対象である複数の波形信号（詳細には、波形信号Ｗ_１２、Ｗ_１３’、Ｗ_１４、Ｗ_１５など）を加算する処理を行う。

【0043】

以上のように本実施形態においては、複数の波形信号を選別して処理することにより、ＳＮ比の向上を図ることができる。また、処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達しない場合に、送信用探触子１１の位置と受信用探触子１２の位置との組合せを追加して、対応する波形信号を取得することにより、ＳＮ比の向上を図ることができる。

【0044】

図７は、第１の比較例（詳細には、振幅が低減した波形信号が混在する状態で、全ての波形信号を処理した場合）における加算信号の具体例を表す。図８は、本実施形態における加算信号の具体例を表す。これらの図からも明らかなように、本実施形態においてはＳＮ比の向上を図ることができる。

【0045】

本発明の第２の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。

【0046】

図９は、本実施形態における超音波計測装置の構成を表す概略図である。図１０は、本実施形態における移動装置の移動機構の構造を表す概略図である。

【0047】

本実施形態の超音波計測装置は、移動装置１３Ａ，１３Ｂに代えて、コンクリート壁２の表面３における送信用探触子１１の位置及び受信用探触子１２の位置を変更する移動装置１３を備える。

【0048】

移動装置１３は、移動制御装置１４からの指令に応じて床１上を走行する一対の走行体２７Ａ，２７Ｂと、走行体２７Ａ，２７Ｂの間で架設され、コンクリート壁２の表面３に沿う横方向（Ｘ方向）に延在する固定枠２８と、固定枠２８に設けられ、移動制御装置１４からの指令に応じて送信用探触子１１を移動する移動機構２９Ａと、固定枠２８に設けられ、移動制御装置１４からの指令に応じて受信用探触子１２を移動する移動機構２９Ｂとを備える。

【0049】

移動機構２９Ａは、固定枠２８に回転可能に設けられた環状のベルト３０Ａと、移動制御装置１４からの指令に応じてベルト３０Ａを回転するモータ３１Ａと、ベルト３０Ａの回転によって横方向（Ｘ方向）に移動するホルダ３２Ａと、ホルダ３２Ａのネジ穴に螺合されたネジ３３Ａと、コンクリート壁２の表面に向かう方向（Ｚ方向）にネジ３３Ａを付勢するバネ（図示せず）と、ネジ３３Ａの先端側に設けられ、送信用探触子１１を保持するジンバル３４Ａとで構成されている。

【0050】

同様に、移動機構２９Ｂは、固定枠２８に回転可能に設けられた環状のベルト３０Ｂと、移動制御装置１４からの指令に応じてベルト３０Ｂを回転するモータ３１Ｂと、ベルト３０Ｂの回転によって横方向（Ｘ方向）に移動するホルダ３２Ｂと、ホルダ３２Ｂのネジ穴に螺合されたネジ３３Ｂと、コンクリート壁２の表面に向かう方向（Ｚ方向）にネジ３３Ｂを付勢するバネ（図示せず）と、ネジ３３Ｂの先端側に設けられ、受信用探触子１２を保持するジンバル３４Ｂとで構成されている。

【0051】

移動装置１３は、走行体２７Ａ，２７Ｂの走行に係わる状態量を検出する走行センサ（図示せず）と、モータ３１Ａの回転量を検出するモータセンサ３５Ａと、モータ３１Ｂの回転量を検出するモータセンサ３５Ｂと、ネジ３３Ａの回転量を検出するネジセンサ３６Ａと、ネジ３３Ｂの回転量を検出するネジセンサ３６Ｂとを有し、走行センサ、モータセンサ３５Ａ，３５Ｂ、及びネジセンサ３６Ａ，３６Ｂの検出信号を移動制御装置１４へ出力する。

【0052】

移動制御装置１４の移動制御部１８は、移動装置１３へ指令を出力して、コンクリート壁２の表面３における送信用探触子１１の位置及び受信用探触子１２の位置を制御する。位置演算部１９は、走行センサ、モータセンサ３５Ａ、及びネジセンサ３６Ａの検出信号に基づき、コンクリート壁２の表面３における送信用探触子１１の位置を演算し、走行センサ、モータセンサ３５Ｂ、及びネジセンサ３６Ｂの検出信号に基づき、コンクリート壁２の表面３における受信用探触子１２の位置を演算し、信号処理装置１６へ出力する。

【0053】

第１の実施形態と同様、信号処理装置１６の波形信号収録部２３は、送信用探触子１１の位置と受信用探触子１２の位置との組合せと、これに対応する波形信号や探触子間の距離を収録する。積分値演算部２４は、各波形信号の振幅の積分値を演算し、波形信号収録部２３に収録させる。

【0054】

第１の実施形態と同様、信号処理装置１６の信号選別部２５は、波形信号収録部２３で収録された複数の波形信号のうち、探触子間の距離が相対的に短い場合の第１の波形信号と探触子間の距離が相対的に長い場合の第２の波形信号を順次選択し、それらの振幅の積分値を比較する。そして、第１の波形信号の振幅の積分値が第２の波形信号の振幅の積分値より大きいときに、受信用探触子１２の受信感度が正常であると判断して、第１の波形信号を処理対象に含める。一方、第１の波形信号の振幅の積分値が第２の波形信号の振幅の積分値より小さいときに、受信用探触子１２の受信感度が低下していると判断して、第１の波形信号を処理対象に含めない。

【0055】

信号処理装置１６の信号処理部２６Ａは、コンクリート壁２内の位置毎に、処理対象である複数の波形信号の対応する振幅を抽出して加算して、振幅分布画像を生成する処理を行う（フルマトリクスキャプチャ方式）。

【0056】

コンクリート壁２内の位置ｐにおける振幅（加算値）の演算方法について説明する。図１１で示すように、送信用探触子１１が位置Ｐ_ｍに配置され、受信用探触子１２が位置Ｐ_ｎに配置され、送信用探触子１１からの超音波が位置ｐで反射され、受信用探触子１２で受信された場合を想定する。送信用探触子１１の位置Ｐ_ｍをＸＺ座標系の座標（ｘ_ｍ，ｚ_ｍ）で定義し、受信用探触子１２の位置Ｐ_ｎをＸＺ座標系の座標（ｘ_ｎ，ｚ_ｎ）で定義し、位置ｐを極座標系の座標（ｒ，θ）で定義する。

【0057】

送信用探触子１１から位置ｐまでの超音波の伝播距離ｒ_ｍは、下記の式（１）で与えられる。また、位置ｐから受信用探触子１２までの超音波の伝播距離ｒ_ｎは、下記の式（２）で与えられる。したがって、送信用探触子１１から受信用探触子１２までの超音波の伝播時間τ_ｍｎは、下記の式（３）で与えられる。なお、式中のｃは、コンクリート壁の音速である。

【0058】

【数1】

【0059】

【数2】

【0060】

【数3】

【0061】

コンクリート壁２内の位置ｐにおける振幅（加算値）Ｓは、下記の式（４）で与えられる。すなわち、波形信号毎に、コンクリート壁２内の位置ｐに対応する伝播時間における振幅を抽出し、それらを加算する。但し、上述の図３で示すように一部の波形信号（詳細には、波形信号Ｗ_１１、Ｗ_２１、Ｗ_２２、Ｗ_３１、Ｗ_３２、Ｗ_３３、…、Ｗ_ｋｋ）が存在しないため、それらを除外する。そして、各位置ｐの振幅を輝度等で示す振幅分布画像を生成し、表示器１７に表示させる。

【0062】

【数4】

【0063】

本実施形態においても、第１の実施形態と同様、複数の波形信号を選別して処理することにより、ＳＮ比の向上を図ることができる。また、第１の実施形態と同様、処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達しない場合に、送信用探触子１１の位置と受信用探触子１２の位置との組合せを追加して、対応する波形信号を取得することにより、ＳＮ比の向上を図ることができる。

【0064】

図１２は、第２の比較例（詳細には、振幅が低減した波形信号が混在する状態で、全ての波形信号を処理した場合）における振幅分布画像の具体例を表す。図１３は、本実施形態における振幅分布画像の具体例を表す。これらの図からも明らかなように、本実施形態においてはＳＮ比の向上を図ることができる。

【0065】

なお、第１及び第２の実施形態において、計測対象であるコンクリート構造物は、曲率を有しないコンクリート壁２である場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば図１４で示すように、曲率を有するコンクリート壁２であってもよい。また、コンクリート壁２以外の他のコンクリート構造物であってもよい。

【符号の説明】

【0066】

２ コンクリート壁
３ 表面
１１ 送信用探触子
１２ 受信用探触子
１３，１３Ａ，１３Ｂ 移動装置
１６ 信号処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】