特許 7614768 測定装置及び測定方法

(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】2025-01-07

(45)【発行日】2025-01-16

(54)【発明の名称】測定装置及び測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/14 20060101AFI20250108BHJP

【ＦＩ】

G01N29/14

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020155241

(22)【出願日】2020-09-16

(65)【公開番号】P2022049170

(43)【公開日】2022-03-29

【審査請求日】2022-08-26

【審判番号】

【審判請求日】2024-01-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】碓井 隆

【合議体】

【審判長】南 宏輔

【審判官】瓦井 秀憲

【審判官】▲高▼見 重雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１７４１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９４５４１（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】

固体材料で形成されている構造物の内部の発生源で発生した第１の弾性波が前記構造物の表面の第１の位置に到達したときに前記表面で前記構造物に隣接する媒体内へ放出される第２の弾性波を検出する第１の検出器と、
前記表面の第２の位置に設けられ、前記発生源から前記第２の位置に直接伝搬する前記第１の弾性波を検出する第２の検出器と、
前記第１の検出器で検出された前記第２の弾性波の到着時間から前記媒体内での前記第２の弾性波の伝搬時間を差し引いた弾性波の到着時間と前記第２の検出器で検出された前記第１の弾性波の到着時間との到着時間差を算出し、前記到着時間差に基づいて前記発生源の深さに関する情報を得る情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記弾性波の到着時間を算出する際に、前記媒体内での前記第２の弾性波の速度、前記表面に対して側面視で前記第２の弾性波が同位相で伝搬する角度、前記表面から前記第１の検出器が設置されている位置までの高さによって、前記第２の弾性波の伝搬時間を算出し、
前記表面に対して側面視で前記第２の弾性波が同位相で伝搬する角度は、次に示す（１）式によって算出される、
測定装置。

【数1】

（１）式において、
φ：前記表面に対して側面視で前記第２の弾性波が同位相で伝搬する角度、
Ｖ _ａｉｒ ：前記媒体内での前記第２の弾性波の速度、
Ｖ _ａｅ ：前記第１の弾性波が前記構造物の表面の第１の位置に到達してから前記表面に沿って伝搬する表面波の速度、
である。

【請求項2】

前記第１の検出器は、
前記第２の弾性波を検出する指向性センサを有し、
前記指向性センサの指向性を表す軸線は前記表面の法線に対して所定の前記角度で傾斜している、
請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記第１の検出器は、
前記法線に沿って見たときに前記表面の所定の中心位置に対して放射状に配置された複数の前記指向性センサを有する、
請求項２に記載の測定装置。

【請求項4】

固体材料で形成されている構造物の内部の発生源で発生した第１の弾性波が前記構造物の表面の第１の位置に到達したときに前記表面で前記構造物に隣接する媒体内へ放出される第２の弾性波を検出し、
前記発生源から前記表面の第２の位置に直接伝搬する第１の弾性波を検出し、
検出した前記第２の弾性波の到着時間から前記媒体内での前記第２の弾性波の伝搬時間を差し引いた弾性波の到着時間と前記第２の位置で検出した前記第１の弾性波の到着時間との到着時間差を算出し、前記到着時間差に基づいて前記発生源の深さに関する情報を取得し、
前記弾性波の到着時間を算出する際に、前記媒体内での前記第２の弾性波の速度、前記表面に対して側面視で前記第２の弾性波が同位相で伝搬する角度、前記表面から前記第１の検出器が設置されている位置までの高さによって、前記第２の弾性波の伝搬時間を算出し、
前記表面に対して側面視で前記第２の弾性波が同位相で伝搬する角度を次に示す（１）式によって算出する、
測定方法。

【数2】

（１）式において、
φ：前記表面に対して側面視で前記第２の弾性波が同位相で伝搬する角度、
Ｖ _ａｉｒ ：前記媒体内での前記第２の弾性波の速度、
Ｖ _ａｅ ：前記第１の弾性波が前記構造物の表面の第１の位置に到達してから前記表面に沿って伝搬する表面波の速度、
である。

【請求項5】

前記第２の弾性波を、前記表面の法線に対して所定の前記角度で傾斜している方向を軸線として検出する、
請求項４に記載の測定方法。

【請求項6】

前記法線に沿って見たときに前記表面の所定の中心位置に対して径方向外側且つ周方向の複数の位置から前記第２の弾性波を検出する、
請求項５に記載の測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、測定装置及び測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば橋梁等の構造物の長期使用では構造物に疲労亀裂が発生する場合があり、時間の経過とともに疲労亀裂が進展し、構造物が劣化する。
構造物の劣化を検出する方法として、アコースティック・エミッション（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：ＡＥ）方式による疲労亀裂が発生した位置に関する位置評定解析が提案されている。位置評定解析では、構造物の表面に設置された４つ以上のセンサで３次元位置を推定することが可能である。しかしながら、例えば構造物が橋梁或いは石油タンク等であるときのように構造物が相当な厚みを有すると、構造物の表面に設置されたセンサのみでは構造物の損傷源の深さに関する情報を取得できない場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１５／１１９４９８号

【文献】特許第３４５００６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、所定値以上の厚みを有する構造物における損傷源の深さに関して測定することができる測定装置及び測定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の測定装置は、第１の検出器と、第２の検出器と、情報処理装置と、を備える。第１の検出器は、固体材料で形成されている構造物の内部の発生源で発生した第１の弾性波が前記構造物の表面の第１の位置に到達したときに前記表面で前記構造物に隣接する媒体内へ放出される第２の弾性波を検出する。第２の検出器は、前記表面の第２の位置に設けられ、前記発生源から前記第２の位置に直接伝搬する前記第１の弾性波と、前記発生源から前記第１の位置に伝搬する前記第１の弾性波が前記第１の位置に到達したときに変換されて前記表面に沿って伝搬する表面波と、を検出する。情報処理装置は、前記第１の検出器で検出された前記第２の弾性波の到着時間と前記第２の検出器で検出された前記第１の弾性波の到着時刻及び前記表面波の到着時間に基づいて、前記第２の位置への前記第１の弾性波の到着時間と前記表面波の到着時間との到着時間差を算出し、前記到着時間差に基づいて前記発生源の深さに関する情報を得る。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態の測定装置の構成の一例を示す側面図。

【図2】構造物で発生した弾性波について説明する側面図。

【図3】位置評定解析を行うための構成の一例を示す側面図。

【図4】構造物内の発生源の深さに対する到着時間差の変化の数値計算結果を示すグラフ。

【図5】構造物の表面から放出される音波について説明する側面図。

【図6】構造物の表面から放出される音波を検出する構成の一例を示す側面図。

【図7】第１の実施形態の測定方法の流れの一例を示すフローチャート。

【図8】第１の実施形態の測定装置を用いて測定した到着時間差と算出した構造物内の発生源の深さとの関係を示すグラフ。

【図9】第１の実施形態の第１の変形例の構成の一例を示す側面図。

【図10】第１の実施形態の第１の変形例の構成の一例を示す平面図。

【図11】第１の実施形態の第２の変形例の構成の一例を示す側面図。

【図12】第１の実施形態の第２の変形例の構成の一例を示す平面図。

【図13】第２の実施形態の測定装置の構成の一例を示す側面図。

【図14】深さＤ１１＝６５ｍｍの場合の弾性波及び表面波の振幅値の時間変化の数値計算結果を示すグラフ。

【図15】深さＤ１１＝１６５ｍｍの場合の弾性波及び表面波の振幅値の時間変化の数値計算結果を示すグラフ。

【図16】第２の実施形態の測定方法の流れの一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態の測定装置及び測定方法を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、互いに同一又は類似の機能を有する構成に互いに同一の符号を付す。また、互いに同一又は類似の機能を有する構成の重複する説明を省略する場合がある。

【0008】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の測定装置１０１の側面図である。第１の実施形態の測定装置１０１及び測定方法は、図１に示すように構造物１０の内部で弾性波（第１の弾性波）の発生源２００の深さＤに関する情報を取得するための装置及び方法である。本明細書でいう「発生源２００の深さに関する情報」は、構造物１０の表面１０Ａから発生源２００までの深さ１０Ｔの値に限らず、深さ１０Ｔが所定の深さよりも深いか否かという相対的な評価結果等を含み、深さ１０Ｔに関する絶対的及び相対的な情報を意味する。

【0009】

構造物１０は、固体材料で形成されている。固体材料は、特に限定されないが、例えばコンクリートや鉄、アルミ、セラミックス等の他、炭素繊維強化プラスチック等の複合材料であってもよい。構造物１０は、所定の厚みを有する。所定の厚みは、センサで検出する対象の周波数と固体材料固有の物性である弾性波伝搬速度によって決まる波長（即ち、伝搬速度／周波数）よりも大きい厚みを意味する。構造物１０は、例えば道路床版や橋梁である。本明細書でいう「橋梁」とは、河川や渓谷等の上に架設される構造物に限らず、例えば高速道路の高架橋のように地面よりも上方に設けられる種々の構造物を広く含む。

【0010】

図１に示すように、第１の実施形態の測定装置１０１は、超音波センサ（第１の検出器）１１１と、ＡＥセンサ（第２の検出器）１１２と、増幅器１２１、１２２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３１、１３２と、信号処理装置（情報処理装置）１５０と、を備える。

【0011】

超音波センサ１１１は、表面１０Ａで構造物１０に隣接する空気（媒体）中に設けられ、構造物１０の内部の発生源２００で発生した弾性波が表面１０Ａに到達したときに励起される表面波２０２を選択的に検出する。後述する原理に基づいて表面波２０２を選択的に検出するために、超音波センサ１１１は、指向性超音波センサ（指向性センサ）１１３を有する。指向性超音波センサ１１３は、弾性波が表面１０Ａに到達したときに、表面１０Ａで構造物１０に隣接する空気（媒体）に対して放出する弾性波（第２の弾性波）２０３を検出し、後述するように表面波２０２から生成される弾性波２０３を選択的に検出する。ＡＥセンサ１１２は、表面１０Ａに設けられ、弾性波を検出する。なお、超音波センサ１１１は、後述のように表面波２０２を選択的に検出可能であれば、指向性超音波センサ１１３以外の検出器を用いてもよい。

【0012】

次いで、表面波２０２を用いて発生源２００の深さＤに関する情報を得る第１の原理について説明する。図１は、構造物１０で発生した弾性波について説明する側面図である。構造物１０の固体材料中で疲労亀裂或いは地盤の振動や外力によって亀裂が生じると、図１に示すように亀裂が生じた局所的位置又は表面１０Ａからの最深位置を発生源２００として、弾性波が発生する。この弾性波は、構造物１０中を固体材料に固有の速度で伝搬する。構造物１０中を伝わる波には、発生源２００から放射状に伝搬する実体波（Ｂｏｄｙ ｗａｖｅ）２０１と、表面１０Ａを伝わる表面波（Ｓｕｒｆａｃｅ ｗａｖｅ）２０２とが存在する。実体波には、Ｐ波（縦波と呼ばれる場合がある）２２１と、Ｓ波（横波と呼ばれる場合がある）とが含まれる。表面波には、ラブ（Ｌｏｖｅ）波と、レイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）波２３２とが含まれる。

【0013】

構造物１０の固体材料のポアソン比ｖが正であるとき、Ｐ波２２１の速度をＶ_ｐとし、Ｓ波の速度をＶ_ｓとし、レイリー波の速度をＶ_ｒとすると、次に示す（２）式及び（３）式に示す関係が成り立つ。

【0014】

【数1】

【0015】

【数2】

【0016】

構造物１０を形成する固体材料がコンクリートである場合、ポアソン比ｖが０．２程度である。Ｐ波２２１の速度Ｖ_ｐを基準とすると、レイリー波２３２の速度Ｖ_ｒは、次に示す（４）式で表される。

【0017】

【数3】

【0018】

（４）式に示すように、レイリー波２３２の速度Ｖ_ｒは、Ｐ波２２１の約６５％の速度である。前述の説明内容をふまえ、構造物１０の内部の発生源２００から発生するＡＥに着目する。

【0019】

ＡＥセンサ１１２は、表面１０Ａの到着位置１１５に設けられ、初動において発生源２００から直接伝搬するＰ波２２１を検出する。以下、Ｐ波２２２は、Ｐ波２２１のうち、発生源２００からＡＥセンサ１１２に直接且つ最短距離で到達するＰ波を表す。Ｐ波２２３は、Ｐ波２２２以外のＰ波２２１を表し、検出される前に表面１０Ａに到達する。図１には、Ｐ波２２３のうち、Ｐ波２２３－１、２２３－２を例示する。Ｐ波２２３－１は、発生源２００から表面１０Ａの法線１２に対して角度θで傾斜している進行方向に沿って伝搬し、到着位置１１６で表面１０Ａに到達する。Ｐ波２２３－２は、発生源２００から表面１０Ａの法線１２に対して平行に伝搬し、到着位置１１７で表面１０Ａに到達する。即ち、Ｐ波２２３－２の進行方向は、表面１０Ａの法線に対して０°をなして傾斜していない。

【0020】

第１の実施形態では、表面波２０２としてレイリー波２３２を用いる。図１には、レイリー波２３２のうち、レイリー波２３２－１、２３２－２を例示する。レイリー波２３２－１は、到着位置１１６から生じ、表面１０Ａに沿って伝搬する。レイリー波２３２－２は、到着位置１１７から生じ、表面１０Ａに沿って伝搬する。

【0021】

構造物１０を形成する固体材料がコンクリートである場合、Ｐ波２２２の速度Ｖ_ｐは、約４０００ｍ／ｓである。発生源２００からＰ波２２２と同時に放出されたＰ波２２３－１、２２３－２は、到着位置１１６、１１７で表面１０Ａに到達し、レイリー波２３２－１、２３２－２に変換（以下、Ｐ－Ｒ変換と称する）される。

【0022】

Ｐ－Ｒ変換では、表面１０Ａの法線に角度θで入射したＰ波２２３の波長の水平方向（例えば、表面１０Ａに平行な方向）の成分がレイリー波２３２の波長と一致する条件において、レイリー波２３２が最も効率良く生成される。つまり、次に示す（５）式が成り立つときに、レイリー波２３２の効率が最大になる。

【0023】

【数4】

【0024】

（５）式が成り立つとき、効率良く生成されたレイリー波２３２の進行方向が表面１０Ａの法線に対して傾斜する角度θ_ｏｐｔは、次に示す（６）式で表される。

【0025】

【数5】

【0026】

コンクリートにおけるＰ波２２２の速度Ｖ_ｐ及びレイリー波２３２の速度Ｖ_ｒを考慮した場合、（６）式に示すように、表面１０Ａの法線に対して約４０．１［ｄｅｇ．］で傾斜した進行方向に沿って発生源２００から伝搬するＰ波２２３によって、レイリー波２３２が最も効率良く生成される。以下、図１に示すＰ波２２３－１の進行方向が発生源２００から表面１０Ａの法線１２に対して角度θ_ｏｐｔで傾斜し、レイリー波２３２の中でレイリー波２３２－１が最も効率良く生成されると想定する。

【0027】

ここで、発生源２００とＡＥセンサ１１２との水平方向の離間距離をＬとする。発生源２００と到着位置１１５との離間距離をｌ_ｐとする。発生源２００と到着位置１１６との離間距離をｌ_ｐ＿ｒとする。到着位置１１５と到着位置１１６との離間距離をｌ_ｒ＿ｒとする。表面１０Ａから発生源２００までの深さをＤとする。図１に示すように、幾何学的に求められる距離として、次に示す（７）式及び（８）式が得られる。

【0028】

【数6】

【0029】

離間距離Ｌは、従来の位置評定解析によって、表面１０Ａに配置された複数のセンサ３０２（例えば、ＡＥセンサ１１２を兼ねてもよい）へのＰ波２２１の到達時間差（Δｔ_Ｐ）に基づいて求められる（図３参照）。その結果、離間距離Ｌは、表面１０Ａからの発生源２００の深さＤの関数として求められる。発生源２００からＡＥセンサ１１２にＰ波２２２が直接到着する時間と、発生源２００から表面１０Ａの到着位置１１６に到着したＰ波２２３－１がＰ－Ｒ変換によって変換されたレイリー波２３２－１がＡＥセンサ１１２に到着する時間との到着時間差Δｔ_ｐ－ｒは、幾何学的に求められる上述の各種距離と、各波の伝搬時の速度から算出される走時の差分とによって求められる。即ち、到着時間差Δｔ_ｐ－ｒは、次に示す（９）式で表される。

【0030】

【数7】

【0031】

例えば、離間距離Ｌが３００ｍｍである場合、深さＤの変化に対する到着時間差Δｔ_ｐ－ｒの変化は、図４に示すグラフで表される。図４に示すグラフからわかるように、実体波２０１であるＰ波２２２と表面波２０２であるレイリー波２３２－１との到着時間差Δｔ_ｐ－ｒに基づいて発生源２００の表面１０Ａからの深さＤを算出可能である。

【0032】

次いで、弾性波の伝搬によって構造物に隣接する空気中へ音波（第２の弾性波）が放出される現象について説明する。上述の第１の原理で説明したように表面１０Ａでレイリー波２３２－１が生成されると、レイリー波２３２－１の進路と重なる表面１０Ａに面する構造物１０の固体材料の原子又は分子、及びその近傍の原子又は分子が振動する。固体材料の原子又は分子の個々の振動を点音源２３０として、ホイヘンス＝フレネルの原理によって、図５に示すように、表面１０Ａで構造物１０に隣接する空気中に音波（第２の弾性波）２３１が放出される。音波２３１は、空気中において音速（第２の弾性波の速度）Ｖ_ａｉｒで拡散及び伝搬する。点音源２３０は、速度Ｖ_ａｅで表面１０Ａに沿って構造物１０中を伝搬する。点音源２３０が構造物１０中を伝搬する速度Ｖ_ａｅは、前述のレイリー波２３２－１の速度Ｖ_ｒに相当する。なお、図５には、矢印の方向に伝搬する点音源２３０及び点音源２３０から放出される音波２３１のうち、いくつかの点音源２３０及び音波２３１のみが図示されている。図５の破線は、点音源２３０の各々から放出される音波２３１において同位相である波面２３３を表す。

【0033】

時刻ｔから時刻ｔ´だけ時間が経過した場合、伝搬途中の複数の点音源２３０の各々から放出された音波２３１は、表面１０Ａに対して側面視で角度φだけ傾斜した線上で同位相である波面２３４を形成する。角度φは、次に示す（１）式のように表される。

【0034】

【数8】

【0035】

構造物１０を形成する固体材料がコンクリートである場合、前述のように速度Ｖ_ｐは約４０００ｍ／ｓであるため、レイリー波２３２の速度Ｖ_ｒは約２５７８ｍ／ｓである。空気中の音速Ｖ_ａｉｒが３４０．２９ｍ／ｓであると想定した場合、角度φ_ａｉｒは上述の（１）式に基づいて次に示す（１１）式のように表される。

【0036】

【数9】

【0037】

上述のように、構造物１０中で発生源２００からＰ波２２３－１が伝搬することに伴ってレイリー波２３２－１から空気中に音波２３１が発生する。また、表面１０Ａに対して音波２３１の波面２３４が傾斜する角度φは、構造物１０中でＰ波２２１が伝搬する速度Ｖ_ｐと空気中での音速Ｖ_ａｉｒとの比によって決まる。したがって、図６に示すように、表面１０Ａに対して角度φに応じて検出方向を傾斜させた状態で空気中に指向性超音波センサ１１３を配置することによって、レイリー波２３２－１によって生成される音波２３１－１を検出し、音波２３１を介してレイリー波２３２－１を選択的に検出することができる。即ち、指向性超音波センサ１１３の指向性が最大となる方向を表し且つ波面２３４に略直交する受信軸（指向性を表す軸線）２３５は、構造物１０の表面１０Ａの法線１５に対して角度（所定の角度）φで傾斜している。具体的には、受信軸２３５は、法線１５に対して角度φ_ａｉｒ±１０°をなして傾斜している。

【0038】

次いで、測定装置１０１の各構成要素について、上述の原理説明をふまえて詳しく説明する。図１に示すように、指向性超音波センサ１１３は、構造物１０の表面１０Ａの法線１５に対して角度φ_ａｉｒ傾斜して表面１０Ａから放出される音波２３１を検出する。指向性超音波センサ１１３の検出方向を表す受信軸２３５が法線１５に対して角度φ_ａｉｒ傾斜していることによって、レイリー波２３２－１に起因する音波２３１を選択的に検出する。指向性超音波センサ１１３は、検出した音波２３１を電圧信号に変換して出力する。指向性超音波センサ１１３には、指向性を有する公知の超音波センサを用いることができる。指向性超音波センサ１１３として、公知のように測定対象の物体に自身から超音波を発信してその反射波を検出する送受信兼用方式の超音波センサよりも、例えば測定対象の物体からの音波のみを検出可能な受信専用方式の超音波センサが好ましい。指向性超音波センサ１１３の音圧半減角（半値角）は、０°以上１０°以下であることが好ましい。指向性超音波センサ１１３は、１０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の範囲にピーク感度を有することが好ましい。

【0039】

ＡＥセンサ１１２は、発生源２００から発生するＰ波２２２が表面１０Ａに到着する所定の位置（例えば、図２では到着位置１１５）でＰ波２２２を検出する。図１に示すように、ＡＥセンサ１１２は、圧電素子を有し、検出したＰ波２２２を電圧信号に変換して出力する。ＡＥセンサ１１２は例えば１０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の範囲に感度を有する圧電素子を有することが好ましい。ＡＥセンサ１１２には、例えば前述の周波数の範囲内に共振ピークを持つ共振型のＡＥセンサ、及び共振が抑えられた広帯域型のＡＥセンサ等の何れかの種類のＡＥセンサを用いることができる。

【0040】

増幅器１２１は、指向性超音波センサ１１３から出力された音波２３１に関する電圧信号を所定の利得（例えば、電圧利得）で増幅する。増幅器１２２は、ＡＥセンサ１１２から出力されたＰ波２２２に関する電圧信号を所定の利得（例えば、電圧利得）で増幅する。増幅器１２１の所定の利得及び増幅器１２２の所定の利得は、音波２３１の振幅や強度及びＰ波２２２の振幅や強度の相対比、等を考慮して適宜設定されている。例えば、増幅器１２１の利得が８０［ｄＢ］である場合、増幅器１２２の利得が４０［ｄＢ］であってもよい。このような設定では、音波２３１に関して指向性超音波センサ１１３から出力される出力電圧がＰ波２２２に関してＡＥセンサ１１２から出力される出力電圧よりも低い場合でも、後述する信号処理装置１５０での処理や計算の精度が低下しない。なお、増幅器１２１は、指向性超音波センサ１１３に内蔵されていてもよい。増幅器１２２は、ＡＥセンサ１１２に内蔵されていてもよい。

【0041】

ＢＰＦ１３１、１３２は、増幅器１２１、１２２で増幅され出力された電圧信号を受信し、入力された電圧信号の所定の帯域外のノイズ成分を除去し、所定の帯域以内の電圧信号を出力する。ＢＰＦ１３１、１３２の種類は、前述の動作を実行できるＢＰＦであれば特に限定されない。

【0042】

信号処理装置１５０は、指向性超音波センサ１１３で検出されたレイリー波２３２－１に関する情報とＡＥセンサ１１２で検出されたＰ波２２２に関する情報とに基づいて構造物１０内のＰ波２２１の発生源２００の深さＤを算出する。信号処理装置１５０は、第１プロセッサ１５１と、第２プロセッサ１５２と、第３プロセッサ１５３と、第４プロセッサ１５４と、を備える。第１から第４のプロセッサ１５１、１５２、１５３、１５４は、次に説明する各々の処理や演算等を実行可能に構成された計算機等であり、例えば各々の処理や演算等を実行する大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ－Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：ＬＳＩ）、或いは各々の処理や演算等を実行するプログラムが内蔵されたコンピュータである。

【0043】

第１プロセッサ１５１は、ＢＰＦ１３１から出力された電圧信号に基づいて音波２３１の到着時間（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ：ＴＯＡ）を決定する。詳しく説明すると、信号処理装置１５０では、不図示のクロック源からの信号に基づき、装置全体の電源投入時からの累積の時刻情報が生成される。第１プロセッサ１５１は、前述の累積の時刻情報を基準として、ＢＰＦ１３１から出力された電圧信号を受信した時刻情報を検出し、音波２３１のＴＯＡを決定し、出力する。

【0044】

第２プロセッサ１５２は、ＢＰＦ１３２から出力された電圧信号に基づいてＰ波２２２のＴＯＡを決定する。第２プロセッサ１５２は、第１プロセッサ１５１と同様に不図示のクロック源からの信号に基づく累積の時刻情報を基準として、ＢＰＦ１３２から出力された電圧信号を受信した時刻情報を検出し、Ｐ波２２２のＴＯＡを決定し、出力する。

【0045】

第３プロセッサ１５３は、第１プロセッサ１５１から出力された音波２３１のＴＯＡの情報及び第２プロセッサ１５２から出力されたＰ波２２２のＴＯＡの情報を受信し、受信した各情報に基づいて到着時間差Δｔ_ｐ－ｒを算出する。到着時間差Δｔ_ｐ－ｒを算出する際の「発生源２００から発生したＰ波２２２がＡＥセンサ１１２に直接到着する時間」は、Ｐ波２２２のＴＯＡに相当する。到着時間差Δｔ_ｐ－ｒを算出する際の「発生源２００から発生したＰ波２２３－１が表面１０Ａの到着位置１１６に到着してＰ－Ｒ変換によって変換されたレイリー波２３２－１がＡＥセンサ１１２に到着する時間」は、例えば音波２３１のＴＯＡに基づいて算出することができる。

【0046】

第１プロセッサ１５１から出力された音波２３１のＴＯＡには、Ｐ波２２３－１が発生源２００から到着位置１１６に伝搬した時間と、到着位置１１６（即ち、表面１０Ａ）から空中に放出された音波２３１が指向性超音波センサ１１３で検出されるまでの時間が含まれている。構造物１０の固体材料の種類に関係する物性パラメータ、音速Ｖ_ａｉｒ、角度φ_ａｉｒ、及び表面１０Ａから指向性超音波センサ１１３が設置されている位置までの高さは、既知である。第３プロセッサ１５３は、これらの既知のパラメータを用いて、表面１０Ａから指向性超音波センサ１１３までの音波２３１の伝搬時間を算出する。第３プロセッサ１５３は、第１プロセッサ１５１から出力された音波２３１のＴＯＡから音波２３１の伝搬時間を差し引き、残りをＰ波２２３－１が発生源２００から到着位置１１６まで伝搬した時間として取得可能である。

【0047】

ＡＥセンサ１１２と表面１０Ａに設けられた不図示のＡＥセンサとを用いた位置評定解析によって、到着位置１１５と到着位置１１７との離間距離Ｌが算出される。離間距離Ｌの算出は、第３プロセッサ１５３が上述の複数のＡＥセンサから電圧信号を適宜受信し、自身で行うことができる。なお、第３プロセッサ１５３は、別体のプロセッサ（例えば、前述の複数のＡＥセンサで位置評定解析を実行する解析装置内のプロセッサ）等で算出された離間距離Ｌをそのプロセッサから受信してもよい。離間距離Ｌに基づいて図２に示す幾何学的関係等を用いて離間距離ｌ_ｒ＿ｒを算出し、レイリー波２３２－１の速度Ｖ_ｒを用いれば、到着位置１１６においてＰ－Ｒ変換によって変換されたレイリー波２３２－１がＡＥセンサ１１２に到着する時間が算出される。第３プロセッサ１５３は、前述の「Ｐ波２２３－１が発生源２００から到着位置１１６まで伝搬した時間」と「レイリー波２３２－１が到着位置１１６からＡＥセンサ１１２（即ち、到着位置１１５）に到着するまでの時間」との和によって到着時間差Δｔ_ｐ－ｒを算出し、出力する。

【0048】

第４プロセッサ１５４は、第３プロセッサ１５３から出力された到着時間差Δｔ_ｐ－ｒの情報と、第３プロセッサ１５３又は別体のプロセッサから出力された離間距離Ｌの情報とを受信し、受信した各情報に基づいて深さＤを算出する。具体的には、第４プロセッサ１５４は、受信した到着時間差Δｔ_ｐ－ｒ及び離間距離Ｌを前述の（９）式に代入し、表面１０Ａからの発生源２００の深さＤを算出する。第４プロセッサ１５４は、算出した深さＤを付属のディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ）等（図示略）の表示装置に出力及び表示してもよく、有線又は無線で別体の表示装置（図示略）に送信して表示させてもよい。

【0049】

上述の構成及び処理等によって、測定装置１０１は、指向性超音波センサ１１３で検出された音波２３１のＴＯＡの情報に基づいて構造物１０内のＰ波２２１の発生源２００の深さＤの情報を得る。

【0050】

次いで、測定装置１０１を用いて発生源２００の深さＤに関して測定する測定方法について、説明する。

【0051】

図７は、第１の実施形態の測定方法の流れの一例を示すフローチャートである。図７に示すように、初めに、構造物１０の表面１０Ａよりも上方の空気中で法線１５に対して受信軸２３５を角度θ_ａｉｒ傾斜させた指向性超音波センサ１１３を用いて、音波２３１を検出する（ステップＳ３０１）。続いて、構造物１０の表面１０Ａの到着位置１１５に設けられたＡＥセンサ１１２を用いて、Ｐ波２２２を検出する（ステップＳ３０２）。なお、ステップＳ３０１とステップＳ３０２とは、互いに同時に行われてもよく、上述とは逆の順序で行われてもよい。

【0052】

次に、音波２３１のＴＯＡ及びＰ波２２２のＴＯＡを算出する（ステップＳ３０３）。算出した各波のＴＯＡに基づいて、音波２３１を生成するレイリー波２３２－１とＰ波２２２との到着時間差Δｔ_ｐ－ｒを算出する（ステップＳ３０４）。算出した到着時間差Δｔ_ｐ－ｒと予め位置評定解析によって求められた離間距離Ｌを前述の（９）式に代入することによって、発生源２００の深さＤを算出する（ステップＳ３０５）。

【0053】

上述の流れによって、指向性超音波センサ１１３を用いて検出した音波２３１のＴＯＡの情報に基づいて構造物１０内のＰ波２２１の発生源２００の深さＤの情報を得ることができる。

【0054】

以上説明したように、第１の実施形態の測定装置１０１は、超音波センサ１１１と、ＡＥセンサ１１２と、信号処理装置１５０とを備える。超音波センサ１１１は、例えばコンクリート等の固体材料で形成されている構造物１０の内部で発生したＰ波（第１の弾性波）２２３－１が構造物１０の表面１０Ａに到達したときにＰ－Ｒ変換によって励起されるレイリー波（表面波）２３２－１を選択的に検出する。ＡＥセンサ１１２は、構造物１０の表面１０Ａの到着位置１１５に設けられ、発生源２００から直接伝搬するＰ波２２２を検出する。信号処理装置１５０は、超音波センサ１１１で検出されたレイリー波２３２－１の到達時間の情報に基づいて構造物１０内のＰ波２２１の発生源２００の深さＤに関する情報を得る。

【0055】

第１の実施形態の測定装置１０１によれば、超音波センサ１１１と、ＡＥセンサ１１２と、信号処理装置１５０とを持つことにより、音波２３１を生成するレイリー波２３２－１とＰ波２２２との到着時間差Δｔ_ｐ－ｒを算出し、従来の位置評定解析等の方法では測定が困難であった所定値以上の厚みを有する構造物１０内の亀裂等の発生源２００（即ち、損傷源）の深さＤを測定することができる。

【0056】

第１の実施形態の測定装置１０１では、超音波センサ１１１は、Ｐ波２２３－１が表面１０Ａに到達したときに表面１０Ａで構造物１０に隣接する空気に対して放出される音波（第２の弾性波）２３１を検出する指向性超音波センサ（指向性センサ）１１３を有する。指向性超音波センサ１１３の受信軸（指向性を表す軸線）２３５は表面１０Ａの法線１５に対して角度θ（具体的には角度θ_ａｉｒ）で傾斜している。角度θは、前述の（１）式で表され、音波の速度Ｖ_ａｉｒ及びレイリー波２３２の速度Ｖ_ｒによって決まる。

【0057】

第１の実施形態の測定装置１０１によれば、指向性超音波センサ１１３を持つことにより、表面１０Ａに対して所定の角度で傾斜して放出される音波２３１の進行方向に対して受信軸２３５を合わせて指向性超音波センサ１１３を配置することができる。このことによって、受信軸２３５が音波２３１の進行方向に合っていない場合に比べて、指向性超音波センサ１１３で検出する音波２３１の選択性を高くすることができる。また、第１の実施形態の測定装置１０１によれば、所定の角度が音波の速度Ｖ_ａｉｒ及びレイリー波２３２の速度Ｖ_ｒによって（１）式のように決まるので、構造物１０の固体材料及び表面１０Ａで構造物１０と隣接する媒体の種類に応じて、指向性超音波センサ１１３で検出する音波２３１の選択性を高くすることができる。

【0058】

第１の実施形態の測定方法によれば、Ｐ波２２３－１に加えて、表面波２０２であるレイリー波２３２－１に起因する音波２３１を検出することにより、レイリー波や音波を検出せずに弾性波のみを検出する測定方法では困難であった深さＤに関する測定を実行することができる。

【0059】

次いで、第１の実施形態の測定装置１０１の実施例について、説明する。なお、測定装置１０１の構成は、以下に説明する実施例で用いた条件及び数値によって限定されることはない。

【0060】

図１に示すように表面１０Ａに沿って一定の厚みを有するコンクリート構造物と測定装置１０１と同様の構成を備える深さ測定装置を用意した。コンクリート構造物の厚み（即ち、法線１５に沿った方向の大きさ）は、１８０［ｍｍ］であった。コンクリート構造物の平面視でも深さＤも互いに異なる５カ所に亀裂を生じさせ、弾性波の発生源１～５を形成した。深さ測定装置の指向性超音波センサには、市販の指向性超音波センサを用いた。深さ装置のＡＥセンサ及び位置評定解析用のＡＥセンサには、市販のＡＥセンサを用いた。

【0061】

図８は、上述のコンクリート構造物に形成された発生源１～５の各々について、発生源から直接検出したＰ波のＴＯＡと発生源からコンクリート構造物の表面の法線に対して約４０．１［ｄｅｇ．］をなして傾斜する方向に進行したＰ波に起因する音波のＴＯＡとの到着時間差を縦軸にとり、コンクリート構造物における表面からの発生源の深さを横軸にプロットしたグラフである。図８のグラフの実線は、構造物の固定材料としてコンクリートの物性値を用いた場合の理論値を表す。

【0062】

発生源１～５について、測定した音波のＴＯＡ及びＰ波のＴＯＡに基づいて、到着時間差を算出した。到着時間差の算出結果は、基準として設定した時刻に対して、発生源１；２２．５［μｓ］、発生源２；１９［μｓ］、発生源３；８［μｓ］、発生源４；８［μｓ］、発生源５；－２［μｓ］、であった。また、コンクリート構造物の表面に沿った方向で発生源とＡＥセンサとの離間距離を９０［ｍｍ］とした。到達時間差及び離間距離をふまえ、コンクリート構造物に形成した発生源１～５の深さＤ１～Ｄ５の測定結果は、Ｄ１＝０．０４５［ｍ］、Ｄ２＝０．０６５［ｍ］、Ｄ３＝０．１０５［ｍ］、Ｄ４＝０．１２５［ｍ］、Ｄ５＝０．１６５［ｍ］であった。図８に示すように、深さＤ１～Ｄ５に応じて到着時間差が変化することを確認した。即ち、到着時間差から発生源の深さを算出できることを確認した。

【0063】

次いで、第１の実施形態の測定装置１０１の第１の変形例について、説明する。図９は、測定装置１０１の第１の変形例の構成を示す側面図である。図１０は、測定装置１０１の第１の変形例の構成を示す平面図である。第１の実施形態の測定装置１０１は、１つの指向性超音波センサ１１３を備えるが、第１の変形例として、図９及び図１０に示すように、複数の指向性超音波センサ１１３－１、・・・、１１３－ｎを備えてもよい。図１０には、一例として８個（即ち、ｎ＝８）の指向性超音波センサ１１３－１、・・・、１１３－ｎを例示する。なお、指向性超音波センサ１１３の数は、８以外でもよく、特定の数に限定されない。以下の説明において、指向性超音波センサ１１３－１、・・・、１１３－ｎの各々に共通する説明をする際には、これらの指向性超音波センサをまとめて１１３ｎと記載する。

【0064】

図９に示すように、指向性超音波センサ１１３ｎの受信軸２３５は、法線１５に対して角度φで傾斜し、構造物１０が表面１０Ａで空気に隣接しているため、角度φ_ａｉｒで傾斜している。即ち、指向性超音波センサ１１３ｎが音波２３１を感知する方向は、法線１５に対して予め角度φをなして傾斜している。指向性超音波センサ１１３ｎの受信軸２３５は、表面１０Ａの所定の中心位置２４０に集約され、中心位置２４０で表面１０Ａと交差している。法線１５に沿って構造物１０を平面視したとき、図１０に示すように、指向性超音波センサ１１３ｎは、中心位置２４０の同心円（図１０において破線で示す環状線）上に、周方向で互いに等間隔をあけて配置されている。言い換えると、法線１５に沿って見たときに中心位置２４０に対して径方向外側且つ周方向の複数（図１０では８個）の位置から音波２３１を検出する。

【0065】

第１の変形例の測定装置によれば、指向性超音波センサ１１３ｎを持つことにより、表面１０Ａに沿う表面方向（即ち、水平方向）であらゆる方向から放出される音波２３１を、指向性超音波センサ１１３の姿勢を調節する必要なく、１つの指向性超音波センサ１１３のみを備える場合に比べて効率良く検出することができる。

【0066】

次いで、第１の実施形態の測定装置１０１の第２の変形例について、説明する。図１１は、測定装置１０１の第２の変形例の構成を示す側面図である。図１２は、測定装置１０１の第２の変形例の構成を示す平面図である。第２の変形例では、第１の変形例と同様に、複数の指向性超音波センサ１１３ｎが設けられている。法線１５に沿って構造物１０を平面視したとき、図１２に示すように、指向性超音波センサ１１３ｎは、中心位置２４０の同心円（図１２において破線で示す環状線）上に、周方向で互いに等間隔をあけて配置されている。

【0067】

第２の変形例では、図１１に示すように、ＡＥセンサ１１２は、指向性超音波センサ１１３ｎの各々の受信軸２３５と交差せず、指向性超音波センサ１１３ｎによる音波２３１の検出の妨げにならないように、中心位置２４０近傍の表面１０Ａに配置されている。また、法線１５に沿って構造物１０を平面視したとき、指向性超音波センサ１１３ｎが配置されている同心円内に配置されている。このことによって、第２の変形例の測定装置によれば、指向性超音波センサ１１３ｎが配置されている同心円に囲まれた領域内に配置されたＡＥセンサ１１２を持つことにより、ＡＥセンサ１１２及び指向性超音波センサ１１３ｎを含む装置の設置スペースを縮小し、測定装置の小型化を図ることができる。

【0068】

第１の実施形態の第１及び第２の変形例において、指向性超音波センサ１１３ｎは、中心位置２４０を中心とする同心円上に、互いに必ず等間隔に配置されていなくてもよく、互いに異なる間隔をあけて配置されてもよい。また、指向性超音波センサ１１３ｎは、中心位置２４０を中心として円以外の形状の同心枠上に配置されてもよく、例えば中心位置２４０を中心として矩形状に、互いに間隔をあけて配置されてもよい。即ち、第１の実施形態の測定装置１０１は、法線１５に沿って見たときに、表面１０Ａの所定の中心位置２４０に対して放射状に配置された指向性超音波センサ１１３ｎを備えてもよい。第１の実施形態の測定装置１０１は、前述のように平面視で中心位置２４０から放射状に配置された指向性超音波センサ１１３ｎを持つことにより、表面１０Ａにおいて任意の方向から放出される音波２３１を効率良く検出することができる。

【0069】

次いで、第２の実施形態の測定装置１０２及び測定方法について、説明する。先ず、表面波２０２を用いて発生源２００の深さＤに関する情報を得る第２の原理について説明する。

【0070】

図２に例示した表面波２０２であるレイリー波２３２の振幅は、発生源２００が表面１０Ａに近づく程、大きくなることが知られている。即ち、レイリー波２３２の振幅は、深さＤが減少するにしたがって大きくなる。ＡＥにおいても、同様の傾向がみられる。

【0071】

例えば、構造物１０において、不図示の深さＤ１１の発生源２００から放出されるＰ波２２３－１から生成されるレイリー波２３２－１を検出する。続いて、不図示の深さＤ１２の発生源２００から放出されるＰ波２２３－１から生成されるレイリー波２３２－１を検出する。検出したレイリー波２３２－１の各々の振幅に関する情報を検出し、互いに比較することによって、深さＤ１１が深さＤ１２よりも浅いか、或いは深いかという相対関係（深さＤに関する情報、深さ評価）がわかる。また、不図示の深さＤ１３の発生源２００に起因するレイリー波２３２－１の振幅情報と既知の深さの発生源２００に起因するレイリー波２３２－１の振幅情報との差分を定量的に評価することによって、深さＤ１３と既知の深さとの相対関係に留まらず、深さＤ１３を定量的に推定することができる。

【0072】

図１３は、第２の実施形態の測定装置１０２の側面図である。図１３に示すように、測定装置１０２は、超音波センサ（第１の検出器）１１１と、ＡＥセンサ（第２の検出器）１１２と、増幅器１２１、１２２と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３１、１３２と、信号処理装置（情報処理装置）１５０と、を備える。第２の実施形態では、信号処理装置１５０は、第５プロセッサ１５５と、第６プロセッサ１５６と、第７プロセッサ１５７と、第８プロセッサ１５８と、を備える。第５から第８のプロセッサ１５５、１５６、１５７、１５８は、次に説明する各々の処理や演算等を実行可能に構成された計算機等であり、例えば各々の処理や演算等を実行するＬＳＩ、或いは各々の処理や演算等を実行するプログラムが内蔵されたコンピュータである。

【0073】

第５プロセッサ１５５は、ＢＰＦ１３１から出力された電圧信号に基づいて音波２３１の振幅情報を検出する。第６プロセッサ１５６は、ＢＰＦ１３２から出力された電圧信号に基づいてＰ波２２２の振幅情報を検出する。

【0074】

第７プロセッサ１５７は、第５プロセッサ１５５から出力された音波２３１の振幅情報及び第６プロセッサ１５６から出力されたＰ波２２２の振幅情報を受信し、受信した各振幅情報に基づいて振幅比、或いは振幅に関連する物理量を算出する。第８プロセッサ１５８は、第７プロセッサ１５７から出力された振幅比等に基づいて深さＤを評価し、深さＤに関する情報、物理量を算出する。

【0075】

上述の構成及び処理等によって、測定装置１０２は、指向性超音波センサ１１３で検出された音波２３１の振幅情報に基づいて構造物１０内のＰ波２２１の発生源２００の深さＤの情報を得る。

【0076】

一例として、構造物１０を形成する固体材料がコンクリートであり、深さＤ１１＝６５ｍｍ［ｍｍ］、Ｄ１２＝１６５［ｍｍ］のそれぞれの場合に、Ｐ波（実体波）２２３－１と音波２３１とを含む合成波と、表面波であるレイリー波２３２－１に起因する音波２３１とを検出した。ＡＥセンサ１１２を用いて、Ｐ波２２３－１と音波２３１とを含む合成波を検出した。指向性超音波センサ１１３を用いて、音波２３１を検出した。図１４は、深さＤ１１＝６５ｍｍ［ｍｍ］の場合において、合成波と音波２３１（グラフ中では表面波としｈて図示）とを検出したときの各々の波の測定時間と振幅値との関係を示すグラフである。図１５は、深さＤ１２＝１６５ｍｍ［ｍｍ］の場合において、合成波と音波２３１とを検出したときの各々の波の測定時間と振幅値との関係を示すグラフである。

【0077】

図１４及び図１５に示すように、深さＤ１１の場合の合成波の最大振幅値に対する音波の最大振幅値の振幅比は、深さＤ１２のときの振幅比よりも大きいことを確認した。即ち、互いに異なる深さＤの発生源２００について、合成波の最大振幅値に対する音波の最大振幅値の振幅比を比較することによって、深さＤの相対関係を評価することができる。

【0078】

次いで、測定装置１０２を用いて発生源２００の深さＤに関して測定する測定方法について、説明する。図１６は、第２の実施形態の測定方法の流れの一例を示すフローチャートである。図１６に示すように、ステップＳ３０２までは、第１の実施形態の測定方法と同様の処理ステップを実行する。

【0079】

次に、音波２３１の振幅情報及びＰ波２２２の振幅情報を算出する（ステップＳ３１１）。算出した各波の振幅情報に基づいて、音波２３１を生成するレイリー波２３２－１とＰ波２２２との振幅比又は振幅に関連する物理量を算出する（ステップＳ３１２）。
算出した振幅比又は物理量をふまえて、発生源２００の深さＤを算出し、深さＤに関する情報を得る（ステップＳ３１３）。

【0080】

上述の流れによって、指向性超音波センサ１１３を用いて検出した音波２３１の振幅情報に基づいて構造物１０内のＰ波２２１の発生源２００の深さＤの情報を得ることができる。

【0081】

第２の実施形態の測定装置１０２において、信号処理装置１５０は、超音波センサ１１１で検出されたレイリー波２３２－１の振幅情報に基づいて構造物１０内のＰ波２２１の発生源２００の深さＤに関する情報を得る。

【0082】

第２の実施形態の測定装置１０２によれば、超音波センサ１１１と、ＡＥセンサ１１２と、信号処理装置１５０とを持つことにより、第１の実施形態と同様に、従来の位置評定解析等の方法では測定が困難であった所定値以上の厚みを有する構造物１０内の亀裂等の発生源２００（即ち、損傷源）の深さＤを測定することができる。第２の実施形態の測定装置１０２によれば、音波２３１を生成するレイリー波２３２－１の振幅情報とＰ波２２２との振幅情報とを算出するため、到着時間差Δｔ_ｐ－ｒを算出する場合に比べて簡便に深さＤに関する情報を得ることができる。

【0083】

また、第２の実施形態の測定装置１０２によれば、指向性超音波センサ１１３を持つことにより、構造物１０の固体材料及び表面１０Ａで構造物１０と隣接する媒体の種類に応じて、指向性超音波センサ１１３で検出する音波２３１の選択性を高くすることができる。なお、第２の実施形態の測定装置１０２は、第１の実施形態の第１及び第２の変形例の構成を採用してもよい。

【0084】

第２の実施形態の測定方法によれば、Ｐ波２２３－１に加えて、表面波２０２であるレイリー波２３２－１に起因する音波２３１を検出することにより、レイリー波や音波を検出せずに弾性波のみを検出する測定方法では困難であった深さＤに関する測定を実行することができる。

【0085】

上述のように、第１の実施形態では指向性超音波センサ１１３で検出された音波２３１のＴＯＡの情報に基づいて深さＤに関する情報を取得し、第２の実施形態では指向性超音波センサ１１３で検出された音波２３１の振幅情報に基づいて深さＤに関する情報を取得する。なお、信号処理装置１５０において指向性超音波センサ１１３で検出された音波２３１のＴＯＡ及び振幅情報の両方の情報を得てもよく、両方の情報に基づいて深さＤに関する情報を取得してもよい。

【0086】

なお、測定装置１０１、１０２は、指向性超音波センサ１１３と、増幅器１２１と、ＢＰＦ）１３１と、信号処理装置１５０によって構成されていてもよい（図６参照）。この場合、信号処理装置１５０は、第１プロセッサ１５１及び第５プロセッサ１５５の少なくとも一方と、第３プロセッサ１５３及び第７プロセッサ１５７の少なくとも一方と、第４プロセッサ１５４及び第８プロセッサ１５８の少なくとも一方とを備えてもよい。第３プロセッサ１５３及び第７プロセッサ１５７は、指向性超音波センサ１１３によって検出された音波２３１のＴＯＡ及び振幅情報の少なくとも一方の情報と、前述の第１の原理等で説明した幾何学的関係に基づいて、深さＤに関する情報を取得することができる。

【0087】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、レイリー波２３２－１に起因する音波２３１を選択的に検出する超音波センサ１１１を持つことにより、所定値以上の厚みを有する構造物における損傷源の深さに関して測定することができる。

【0088】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0089】

１０…構造物、１０Ａ…表面、１０１、１０２…測定装置、１１１…超音波センサ（第１の検出器）、１１２…ＡＥセンサ（第２の検出器）、１１３…指向性超音波センサ（第３の検出器）

【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】

【図15】

【図16】