JP3729490B2

JP3729490B2 - Compressive strength estimating apparatus and compressive strength estimating method

Info

Publication number: JP3729490B2
Application number: JP2001202680A
Authority: JP
Inventors: 晋一服部; 啓行能登
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2021-07-03
Also published as: JP2003014712A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、音響速度を用いてコンクリート構造物の圧縮強度を推定する圧縮強度推定装置およびその推定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物の健全度を非破壊で診断する方法として、従来は超音波探査子等によりパルス音響信号を入射し、その伝搬時間を求める方法がある。この方法ではパルス伝搬時間より予め計測している構造体の厚みを基に音響速度を算出し、この音響速度から強度推定式を用いて圧縮強度を計算していた。強度推定式の一例としては、日本建築学会が提示している建築学会式や、日本材料学会が提案している材料学会式等がある。
Ｆc ＝２１４Ｖp −６２０・・・・（１）
ここで、Ｆc はコンクリートの圧縮強度[kgf/cm2] 、Ｖp は音響速度[km/s]である。
【０００３】
しかし、従来の圧縮強度推定方式はコンクリート中を伝搬する超音波音響速度と圧縮強度との相関を利用しており、相関度は必ずしも十分高いものとはいえない。実際、種々のコア供試体を用いた検証データからは約10N/mm2 程度の誤差が報告されている。これらの要因としては、
（１）コンクリート内を伝搬する超音波がコンクリート内の骨材、特に粗骨材により散乱され減衰し、精度高い伝搬速度が計測できないこと
（２）また、高強度コンクリートの場合は、セメント量が増大し、骨材量が減少しているため強度が大きいにもかかわらず、超音波の音響速度が小さく計測されること
（３）さらに、含水率が多くなると圧縮強度が低減する傾向があるのに対し、超音波による音響計測では含水の影響で音響速度を高く計測するという特性があることがあげられる。しかし、実際にコンクリートの圧縮強度を測定する際には対象コンクリートの配合は未知の場合が多く、上記要因に対し何らかの補正を加えることは困難である。つまり、配合条件他のパラメータへの依存性が少ない計測法を実現する必要がある。
【０００４】
図９は従来の圧縮強度推定装置を示す構成図である。図において、４０１は被検査物、４０２は超音波送信子、４０３は超音波信号発生器、４０４は超音波受信子、４０５は受信信号増幅器、４０６はパルス伝搬時間計測装置、４０７は圧縮強度推定機構、４０８は音響速度と圧縮強度の相関関係式を格納している圧縮強度推定データベース、４０９は推定結果を表示する表示装置である。
【０００５】
次に動作について説明する。
圧縮強度の推定を行うコンクリートの被検査物４０１に超音波送信子４０２、超音波受信子４０４を対向する面に設置する。超音波信号発生器４０３により、電気パルスを超音波送信子４０２へ入力すると超音波送信子４０２から高周波の超音波音響パルスが被検査物４０１に入射される。この超音波パルス（図示せず）は被検査物内部を減衰しながら伝搬し、対向面に設置されている超音波受信子４０４に到達する。超音波受信子４０４により受信された受信信号（図示せず）は受信信号増幅器４０５により増幅され、パルス伝搬時間計測装置４０６に入力される。パルス伝搬時間計測装置４０６は、超音波信号発生器４０３からのトリガ信号と、受信信号増幅器４０５からの受信信号を入力し、これらの信号から伝搬時間を計測する。さらに予め計測していた伝搬距離から被検査物の音響速度を計算する。次ぎに求められた音響速度を基に音響速度と圧縮強度の相関関係式を格納している圧縮強度推定データベース４０８から、被検査物の圧縮強度を推定し、推定結果を表示装置４０９に表示する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置は以上のように構成されており、この装置で採取したデータは前述した３つの要因のように、コンクリートのような被検査物では骨材、セメント量、含有率等により測定誤差が大きい推定結果しか得られないことになる。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、減衰の激しいコンクリート構造物等において精度高く圧縮強度を推定できる圧縮強度推定装置および圧縮強度推定方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）この発明の請求項１に係る圧縮強度推定装置は、一定周期または一回のパルス音響弾性波を用いてコンクリートの被検査部材の音響速度を計測する第１の計測手段と、音響弾性波の周波数をスイープして上記被検査部材の音響速度を計測する第２の計測手段と、所定の音響速度を閾値として設定し、この閾値以下の計測範囲では基準とするパルス音響速度対圧縮強度の第１の相関データを予め格納すると共に、上記閾値を超えた計測範囲では基準とする周波数スイープ音響速度対圧縮強度の第２の相関データを予め格納しておく音響速度・圧縮強度相関データベースと、上記第１の計測手段または上記第２の計測手段で計測した音響速度に応じて上記第１または第２の相関データを選択すると共に、第１の相関データを選択した時は上記パルス音響速度に対応して圧縮強度を推定し、第２の相関データを選択した時は上記周波数スイープ音響速度に対応して圧縮強度を推定する圧縮強度推定手段とを備えたものである。
【０００８】
（２）この発明の請求項２に係る圧縮強度推定装置は、請求項１の圧縮強度推定装置において、
音響速度・圧縮強度相関データベースは、複数のサンプルの実測に基づいて得られるパルス音響速度対圧縮強度の第１の相関データおよび周波数スイープ音響速度対圧縮強度の第２の相関データとを格納したデータベースとしたものである。
【０００９】
（３）この発明の請求項３に係る圧縮強度推定装置は、請求項１の圧縮強度推定装置において、複数のサンプル全体を実測した音響速度から得られるパルス音響速度対圧縮強度の相関係数と、上記複数のサンプルの内、音響速度・圧縮強度相関データベースの所定の閾値以下のサンプルを実測した音響速度から得られるパルス音響速度対圧縮強度の相関係数とを比較し、サンプル全体の相関係数よりも、所定の閾値以下のサンプルの相関係数が大きくなるように上記所定の閾値を設定したものである。
【００１０】
（４）この発明の請求項４に係る圧縮強度推定装置は、請求項１の圧縮強度推定装置において、複数のサンプル全体を実測した音響速度から得られる周波数スイープ音響速度対圧縮強度の相関係数と、上記複数のサンプルの内、音響速度・圧縮強度相関データベースの所定の閾値を超えるサンプルを実測した音響速度から得られる周波数スイープ音響速度対圧縮強度の相関データとを比較し、サンプル全体の相関係数よりも、所定の閾値を超える計測範囲のサンプルの相関係数が大きくなるように上記所定の閾値を設定したものである。
【００１１】
（５）この発明の請求項５に係る圧縮強度推定装置は、請求項１の圧縮強度推定装置において、複数のサンプルの内、所定の閾値以下の計測範囲のサンプルから得られるパルス音響速度対圧縮強度の相関係数および周波数スイープ音響速度対圧縮強度の相関係数を導出し、前者の相関係数が後者の相関係数より大きくなる範囲と、上記複数のサンプルの内、上記所定の閾値を超えた計測範囲のサンプルから得られるパルス音響速度対圧縮強度の相関係数および周波数スイープ音響速度対圧縮強度の相関係数を導出し、前者の相関係数が後者の相関係数より小さくなる範囲との境界近傍の音響速度を音響速度・圧縮強度相関データベースの所定の閾値として設定したものである。
【００１２】
（６）この発明の請求項６に係る圧縮強度推定装置は、請求項１〜５のいずれか１項の圧縮強度推定装置において、圧縮強度推定手段は、第１の計測手段で計測した音響速度が閾値以下の計測範囲であれば、第１の相関データから得られる圧縮強度を採用し、閾値を超える計測範囲であれば第２の計測手段に切り換えて第２の相関データから得られる圧縮強度を採用する手段としたものである。
【００１３】
（７）この発明の請求項７に係る圧縮強度推定装置は、請求項１〜５のいずれか１項の圧縮強度推定装置において、圧縮強度推定手段は、第２の計測手段で計測した音響速度が閾値を超える計測範囲であれば、第２の相関データから得られる圧縮強度を採用し、閾値以下の計測範囲であれば第１の計測手段に切り換えて音響速度を計測し、第１の相関データから得られる圧縮強度を採用する手段としたものである。
【００１４】
（８）この発明の請求項８に係る圧縮強度推定方法は、音響弾性波を用いてコンクリートの被検査部材の圧縮強度を計測する圧縮強度推定方法において、所定の音響速度を閾値として、この閾値以下の計測範囲ではパルス音響速度対圧縮強度の第１の相関データを予め記憶すると共に、上記閾値を超えた計測範囲では周波数スイープ音響速度対圧縮強度の第２の相関データを予め記憶しておき、一定周期または一回のパルス音響弾性波を用いて上記被検査部材の音響速度を計測した第１の計測値が、上記閾値以下の計測範囲であれば上記第１の相関データに基づいて圧縮強度を推定し、音響弾性波の周波数をスイープして上記被検査部材の音響速度を計測した第２の計測値が、上記閾値を超える計測範囲であれば上記第２の相関データに基づいて圧縮強度を推定すると共に、上記第１の計測値及び第２の計測値は、いずれか一方または双方を測定するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明による圧縮強度推定装置の構成図である。図において、１０１は被検査物、１０２は音響弾性波送信子、１０３はパルス駆動回路、１０４は音響弾性波受信子、１０５は受信信号増幅器、１０６はパルス伝搬時間計測装置、１０７は圧縮強度推定機構、１０８はパルス音響速度と圧縮強度の相関関係式を格納しているパルス音響速度−圧縮強度相関データベース、１０９は推定結果を表示する表示装置である。
【００１６】
１１０は周波数スイープ駆動回路、１１１はＦＦＴ回路及び周波数ピーク計測回路、１１２はパルス駆動回路１０３、パルス伝搬時間計測装置１０６と周波数スイープ駆動回路１１０、ＦＦＴ回路及び周波数ピーク計測回路１１１を切り換える切り換え装置、１１３は周波数スイープしたときの音響速度と圧縮強度の相関関係式を格納している周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データベースである。
【００１７】
また、図２は図１の基本構成を示すもので、また請求項に対応する図である。１は第１の計測手段で、パルス音響弾性波により音響速度を計測する手段、２は第２の計測手段で、音響弾性波の周波数をスイープして音響速度を計測する手段、３は音響速度・圧縮強度相関データベースで、図１のパルス音響速度−圧縮強度相関データベース１０８と周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データベース１１３を一緒にしたデータベース、４は圧縮強度推定手段で、計測した音響速度から音響速度・圧縮強度相関データベース３の相関データを参照して圧縮強度を推定する手段である。
【００１８】
以下、パルス音響速度−圧縮強度相関データベース、周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データベースのデータ例につき説明する。
図３は予め準備されたコアサンプルのパルス音響速度を計測し、その後、圧縮試験機により圧縮し、機械的に劣化を加速させた場合の各コアサンプルの音響速度と圧縮強度の関係を計測したものである。この場合、圧縮強度は０回、１００回、２００回、５００回、１０００回であり、複数のサンプルに対して圧縮を行った結果をプロットしたものである。
【００１９】
なお、図４は同じコアサンプルのパルス音響速度を計測した場合に、配合されたセメント（Ｃ）と水（Ｗ）の配合比（Ｃ／Ｗ比）をパラメータとして圧縮強度を求めたものである。相関直線の式は図３の場合と同じ式が得られる。
しかし、ここでは図４を用いず図３を用いて説明する。
【００２０】
次にプロットしたデータから最小自乗法で図３の相関直線（相関データ）が求められる。この相関直線は次の式（２）のようになる。
Ｓ＝０．０２３４Ｖ＋５２．４・・・・（２）
【００２１】
上記プロットしたデータから、圧縮強度と音響弾性波パルス音響速度が広範な範囲で相関が存在することがわかる。データからは音響速度が2800m/s 〜4000m/s までの範囲のデータが得られており、この範囲で強い相関が確認できる。
但しこの相関は音響速度が高い領域、すなわち音響速度が3400m/s 以上の領域では必ずしも高いものではなく、この領域においてはパルス音響速度から圧縮強度の推定精度に限界がある。
即ち音響速度が例えば3600m/s と得られたとする。この時、想定される誤差分布は±約10N/mm2 であり、必ずしも実用上適切な精度とはいえない。強い相関が見込める音響速度の範囲を例えばＶp0以下とすると、このＶp0を第一の設定速度とする。この例ではＶp0は3400m/s である。
【００２２】
一方、同じく周波数スイープ法により音響速度を計測した結果と圧縮強度の関係をプロットしたデータを図５に示す。
前記パルス法の場合と同じく予め準備されたコアサンプルを圧縮試験機により圧縮し、機械的に劣化を加速させた場合の各コアサンプルの音響速度と圧縮強度の関係を計測しデータを採取したものである。この場合も圧縮強度は０回、１００回、２００回、５００回、１０００回であり、複数のサンプルに対して圧縮を行った結果をプロットしたものである。
【００２３】
なお、図６は同じコアサンプルの周波数スイープ音響速度を計測した場合に、配合されたセメント（Ｃ）と水（Ｗ）の配合比（Ｃ／Ｗ比）をパラメータとして圧縮強度を求めたものである。相関直線の式は図５の場合と同じ式が得られる。しかし、ここでは図６を用いず図５を用いて説明する。
【００２４】
次にプロットしたデータより周波数スイープ法により計測された周波数スイープ音響速度−圧縮強度の相関は、前記パルス音響速度−圧縮強度相関より高い。特に音響速度が3400m/s 以上の領域では高い相関が確認される。
一方、3000m/s 以下の領域ではこれに反して相関関係はもはや認識できず、この範囲で周波数スイープ音響速度から圧縮強度を算出することは精度上好ましくない。強い相関が見込める音響速度の範囲を例えばＶs0以上とすると、このＶs0を第二の設定速度とする。この例ではＶs0は3000m/s である。
【００２５】
以上の結果に基づき、以下、パルス音響速度−圧縮強度相関データベース、周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データベースの高相関領域を組み合わせることにより全領域で高い相関関係を有する圧縮強度推定を実施できることがわかる。
【００２６】
以下、この発明の実施の形態１の動作について説明する。
（１）まず、圧縮強度推定を行う被検査物１０１に音響弾性波送信子１０２と音響弾性波受信子１０４を設置する。
ここで図１において送信子と受信子との位置関係は被検査物に対し対向しているが、任意の場所に設置してもよい。
（２）次に、被検査物のパルス音響速度を求める。パルス音響速度の計測は概ね従来技術の超音波音響速度計測の手順と同様であり、下記のように行う。
【００２７】
（３）パルス駆動回路１０３により、電気パルスを音響弾性波送信子１０２へ入力すると音響弾性波送信子１０２から音響弾性波パルスが被検査物１０１に入射される。
（４）この音響弾性波パルス（図示せず）は被検査物内部を伝搬し、対向面に設置されている音響弾性波受信子１０４に到達する。
（５）音響弾性波受信子１０４により受信された受信信号（図示せず）は受信信号増幅器１０５により増幅され、パルス伝搬時間計測装置１０６に入力される。
【００２８】
（６）パルス伝搬時間計測装置１０６は、パルス駆動回路１０３からのトリガ信号と、受信信号増幅器１０５からの受信信号を入力し、これらの信号からパルス伝搬時間を計測する。さらに予め計測していた伝搬距離から被検査物のパルス音響速度を計算する。
（７）次ぎに求められたパルス音響速度を基にパルス音響速度と圧縮強度の相関関係式を格納しているパルス音響速度−圧縮強度相関データベース１０８から、被検査物の圧縮強度を推定し、
（８）推定結果を表示装置１０９に表示する。
【００２９】
次に、被検査物の周波数スイープ音響速度を求める場合の動作について説明する。
（７）切り換え装置１１２により周波数スイープ駆動回路１１０、ＦＦＴ回路及び周波数ピーク計測回路１１１を選択し、周波数掃引により被検査物を加振する。図７に周波数掃引の駆動信号を示す。図７において横軸は時間軸であり、縦軸は駆動電流の電流値である。図７に示す例では低周波から高周波へ連続的に変化する駆動信号を示している。
（８）この信号が周波数スイープ駆動回路１１０により音響弾性波送信子１０２へ入力されると音響弾性波送信子１０２からは低周波から高周波に変化する正弦波音響弾性波が被検査物１０１に伝達され、被検査物の応答が音響弾性波受信子１０４により検出される。
【００３０】
（９）次に音響弾性波受信子１０４により得られた信号をＦＦＴ回路及び周波数ピーク計測回路１１１が解析し周波数スペクトルを求める。この周波数スペクトルのピークより被検査物の共振周波数を求める。予め被検査物の厚みが分っているため、この固有周波数から周波数スイープ音響速度は以下の式（３）のように求められる。
【００３１】
Ｖsweep=２×ｄ×ｆ・・・・（３）
ここで、Ｖsweep は周波数スイープ音響速度、ｄは被検査物の厚み、ｆは固有周波数を表している。
【００３２】
次に圧縮強度を推定する手順を図８を用いて説明する。
（１０）最初に求められたパルス音響速度を予め設定されている第１の設定速度Ｖp0と比較し、設定速度Ｖp0より低い場合は、図３に示すパルス音響速度−圧縮強度相関データベース１０８よりパルス音響速度に対応する圧縮強度のデータを読み取る。例えば、パルス音響速度がＶ1 であれば、得られる圧縮強度の推定値はＳ1 となる。
（１１）一方、最初に求められたパルス音響速度を予め設定されている第１の設定速度Ｖp0と比較し、設定速度Ｖp0より高い場合は、上記に説明した方法で周波数スイープ音響速度を求め、図５に示す周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データベース１１３より周波数スイープ音響速度に対応する圧縮強度のデータを読み取る。例えば、音響速度がＶ2 であれば、得られる圧縮強度の推定値はＳ2 となる。
【００３３】
なお、ここで第１の設定速度Ｖp0（この場合3400m/s に設定）で、使用するデータベースを切り換えたが、第２の設定速度Ｖs0（この場合は3000m/s に設定）で切り換えてもよく、また、設定速度Ｖp0〜Ｖs0の中間で切り換えてもよい。
また、下記のように、
（ａ）Ｖp0〜Ｖs0間で相関の大きい方のデータベースを使用する。
（ｂ）Ｖp0〜Ｖs0間は所定の誤差内に入っておれば、いずれか任意のデータベースを使用する。（前述の例ではパルス音響速度−圧縮強度相関データベース１０８を使用している。）
２つのケースがあるがいずれを採用してもよい。
【００３４】
以上はパルス音響速度から測定し、その結果を基に圧縮強度を推定する手順を説明したが、逆に周波数スイープ音響速度を先に測定し、その結果から圧縮強度を推定する場合は以下の手順による。
（１）測定した周波数スイープ音響速度を予め設定されている音響速度設定値と比較し、設定速度より高い場合は、図５に示す周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データベースより周波数スイープ音響速度に対応する圧縮強度のデータを読み取る。
（２）もし設定速度より低い場合は、パルス音響速度を測定し、図３に示すパルス音響速度−圧縮強度相関データベースよりパルス音響速度に対応する圧縮強度のデータを読み取る。
【００３５】
次にデータベースを構築する手順を説明する。
データベースとしては、音響速度の異なるコアサンプルを準備し、各コアのパルス音響速度、周波数スイープ音響速度を計測するとともに、圧縮試験機により圧縮強度を計測し、双方の音響速度と圧縮強度相関を明確にしたデータベースを構築する。
【００３６】
音響速度の異なるコアサンプルを入手する手段としては、種々の構造物からコアリングを行い、これを収集することにより音響速度が分布するコアのサンプル集合を入手する。さらに人為的にサンプルを入手する手段として例えば水−セメント比の異なるコンクリートコアを製作し、この音響速度と減衰時定数を計測するという手段もある。図３、図５は実際の構造物に圧縮試験機により繰り返し圧縮力を加え圧縮強度を低減させたサンプルを製作し計測したデータベースの一例を示している。
【００３７】
実施の形態２．
この実施の形態２は、実施の形態１のデータベースのデータに基づいてより精度の良い圧縮強度が得られるデータベースとするものである。
（１）実施の形態１のパルス音響速度−圧縮強度相関データベースから、これらのデータ集合である（パルス音響速度、圧縮強度）の全データの相関係数ρを計算する。相関係数の計算は以下の式（４）から計算される。
【００３８】
【数１】

【００３９】
ここで、（パルス音響速度、圧縮強度）を（ｘ，ｙ）と表し、
平均値はそれぞれのデータ対を
（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），・・・（ｘｎ，ｙｎ）
として表している。
【００４０】
（２）今一つのパルス音響速度Ｖp0を選定し、それ以下のデータ集合の相関係数ρp1がもっとも大きくなるようなパルス音響速度Ｖp0を選定すると、パルス音響速度Ｖp0以下のデータ集合が形成するデータベースは強い相関を示すようになる。
即ち、図３でＶp0＝3400m/s とすると、3400m/s 以下のコアサンプルのみで式（４）を用いて相関係数を計算する。
（３）計算したＶp0以下の相関係数は、全体のサンプルで求めた相関係数よりも大きくなるので、Ｖp0以下の範囲で最小自乗法により相関直線を求め、これをパルス音響速度−圧縮強度相関データベース１０８に相関データとして格納する。
【００４１】
（４）次に周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データベースが得られると、これらのデータ集合である（周波数スイープ音響速度、圧縮強度）の全データの相関係数ρを計算する。
（５）今ひとつの周波数スイープ音響速度Ｖs0を選定し、それ以上のデータ集合の相関係数ρs1がもっとも大きくなるような周波数スイープ音響速度Ｖs0を選定すると、周波数スイープ音響速度Ｖs0以上のデータ集合が形成するデータベースは強い相関を示すようになる。即ち、図５でＶs0＝3000m/s とすると、3000m/s 以上のコアサンプルのみ式（４）を用いて相関係数を計算する。
【００４２】
（６）計算したＶs0以上の相関係数は、全体のサンプルで求めた相関係数よりも大きくなるので、Ｖs0以上の範囲で最小自乗法により相関直線を求め、これを周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データベース１１３に相関データとして格納する。
（７）上記の２つのデータベースを用いて、被検査物を計測した音響速度に対応する圧縮強度が求められる。
【００４３】
このように複数のコアサンプルから得た音速データから相関直線を最小自乗法で計算して求め、この直線を基に音速範囲を種々に変えて相関関係を求め、相関の強い音響速度範囲の直線を最小自乗法で再計算し、再計算した相関直線（相関データ）を使用して圧縮強度を推定するようにしたので、精度のよい圧縮強度を求めることができる。
従って、この実施の形態２では、実施の形態１のデータベースよりも精度のよい圧縮強度が得られるデータベースを実現することができる。
【００４４】
実施の形態３．
実施の形態１，２では多数サンプルの相関データとして相関直線を求めたが、直線以外の２次曲線やその他の曲線を統計的手法により演算し近似曲線を求めてもよい。
つまりデータベースにはパルス音響速度に対応する圧縮強度の相関度の大きい相関データと、周波数をスイープしての音響速度に対応する相関度の大きい圧縮強度の相関データとを格納しておけばよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば被検査物をパルス音響弾性波により計測した音響速度と、被検査物を周波数スイープにより計測した音響速度とを使い分けて被検査物の音響速度を計測し、その音響速度に対応したデータベースの相関データから圧縮強度を推定するようにしたので、精度のよい圧縮強度の推定が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による圧縮強度推定装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による圧縮強度推定装置の基本構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による圧縮回数をパラメータとしたパルス音響速度−圧縮強度相関データを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるコンクリートの配合比をパラメータとしたパルス音響速度−圧縮強度相関データを示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による圧縮回数をパラメータとした周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データを示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるコンクリートの配合比をパラメータとした周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１による周波数掃引の駆動信号を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１による音響速度から圧縮強度を推定する手順を示す図である。
【図９】従来技術の圧縮強度推定装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１第１の計測手段、２第２の計測手段、
３音響速度・圧縮強度相関データベース、４圧縮強度推定手段、
１０１被検査物、１０２音響弾性波送信子、
１０３パルス駆動回路、１０４音響弾性波受信子、
１０５受信信号増幅器、１０６パルス伝搬時間計測装置、
１０７圧縮強度推定機構、
１０８パルス音響速度−圧縮強度相関データベース
１０９表示装置、１１０周波数スイープ駆動回路、
１１１ＦＦＴ回路及び周波数ピーク計測回路、１１２切り換え装置、
１１３周波数スイープ音響速度−圧縮強度相関データベース。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses acoustic velocity to achieve concrete. G The present invention relates to a compressive strength estimation device for estimating the compressive strength of a structure and an estimation method thereof.
[0002]
[Prior art]
Concree G As a method for diagnosing the soundness of a structure in a non-destructive manner, conventionally, there is a method in which a pulse acoustic signal is incident by an ultrasonic probe or the like and its propagation time is obtained. In this method, the acoustic velocity is calculated based on the thickness of the structure measured in advance from the pulse propagation time, and the compression strength is calculated from the acoustic velocity using an intensity estimation formula. As an example of the strength estimation formula, there are an Architectural Society formula presented by the Architectural Institute of Japan, a Material Society formula proposed by the Japan Society of Materials Science, and the like.
Fc = 214 Vp -620 (1)
Here, Fc is the compressive strength [kgf / cm2] of concrete, and Vp is the acoustic velocity [km / s].
[0003]
However, the conventional compressive strength estimation method uses the correlation between the ultrasonic acoustic velocity propagating in the concrete and the compressive strength, and the degree of correlation is not necessarily high enough. In fact, an error of about 10 N / mm2 has been reported from verification data using various core specimens. These factors include:
(1) Ultrasonic waves propagating in concrete are scattered and attenuated by aggregates in concrete, especially coarse aggregates, and accurate propagation speed cannot be measured.
(2) Also, in the case of high-strength concrete, the amount of cement is increased and the amount of aggregate is reduced, so that the acoustic velocity of the ultrasonic waves is measured small despite the high strength.
(3) Furthermore, the compressive strength tends to decrease as the moisture content increases, whereas the acoustic measurement using ultrasonic waves has a characteristic that the acoustic velocity is increased due to the influence of moisture. However, when actually measuring the compressive strength of concrete, the composition of the target concrete is often unknown, and it is difficult to add some correction to the above factors. In other words, it is necessary to realize a measurement method that is less dependent on blending conditions and other parameters.
[0004]
FIG. 9 is a block diagram showing a conventional compressive strength estimation apparatus. In the figure, 401 is an object to be inspected, 402 is an ultrasonic transmitter, 403 is an ultrasonic signal generator, 404 is an ultrasonic receiver, 405 is a reception signal amplifier, 406 is a pulse propagation time measuring device, and 407 is a compression strength estimation. The mechanism, 408 is a compression strength estimation database storing a correlation formula between the acoustic velocity and the compression strength, and 409 is a display device for displaying the estimation result.
[0005]
Next, the operation will be described.
An ultrasonic transmitter 402 and an ultrasonic receiver 404 are installed on the opposing surfaces of a concrete inspection object 401 for which the compressive strength is estimated. When an electrical pulse is input to the ultrasonic transmitter 402 by the ultrasonic signal generator 403, a high-frequency ultrasonic acoustic pulse is incident on the inspection object 401 from the ultrasonic transmitter 402. This ultrasonic pulse (not shown) propagates while attenuating the inside of the inspection object, and reaches the ultrasonic receiver 404 installed on the opposite surface. A received signal (not shown) received by the ultrasonic receiver 404 is amplified by a received signal amplifier 405 and input to the pulse propagation time measuring device 406. The pulse propagation time measuring device 406 receives the trigger signal from the ultrasonic signal generator 403 and the reception signal from the reception signal amplifier 405, and measures the propagation time from these signals. Further, the acoustic velocity of the inspection object is calculated from the propagation distance measured in advance. Next, the compression strength of the object to be inspected is estimated from the compression strength estimation database 408 storing the correlation equation between the acoustic velocity and the compression strength based on the acoustic velocity obtained next, and the estimation result is displayed on the display device 409. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional device is configured as described above, and the data collected by this device is subject to measurement errors due to the aggregate, cement content, content rate, etc., in the inspected object such as concrete, as described above for the three factors. Only large estimation results can be obtained.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a compression strength estimation device and a compression strength estimation method that can accurately estimate the compression strength in a concrete structure or the like that is heavily damped.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) A compressive strength estimation apparatus according to claim 1 of the present invention uses a constant period or a single pulsed acoustic elastic wave to increase the complexity. To First measuring means for measuring the acoustic velocity of the member to be inspected, second measuring means for measuring the acoustic velocity of the member to be inspected by sweeping the frequency of the acoustic elastic wave, and setting a predetermined acoustic velocity as a threshold value In the measurement range below the threshold, first correlation data of the reference pulse acoustic velocity versus compression strength is stored in advance, and in the measurement range exceeding the threshold, the reference frequency sweep acoustic velocity versus compression strength And the first or second correlation data according to the acoustic velocity measured by the first measuring means or the second measuring means. With selection When the first correlation data is selected, the compression strength is estimated corresponding to the pulse acoustic velocity. When the second correlation data is selected, the compression strength is estimated corresponding to the frequency sweep acoustic velocity. And a compressive strength estimating means for estimating the compressive strength.
[0008]
(2) The compression strength estimation apparatus according to claim 2 of the present invention is the compression strength estimation apparatus according to claim 1,
The acoustic velocity / compressive strength correlation database is a database that stores first correlation data of pulse acoustic velocity versus compression strength and second correlation data of frequency sweep acoustic velocity versus compression strength obtained based on actual measurement of a plurality of samples. It is what.
[0009]
(3) A compression strength estimation apparatus according to a third aspect of the present invention is the compression strength estimation apparatus according to the first aspect. Multiple The correlation coefficient between the pulse acoustic velocity and the compression strength obtained from the acoustic velocity measured over the entire number of samples, and among the plurality of samples, Predetermined acoustic velocity / compression strength correlation database Compare the pulse acoustic velocity vs. compression strength correlation coefficient obtained from the measured acoustic velocity of samples below the threshold, Whole sample Correlation coefficient Than the above so that the correlation coefficient of the sample below the predetermined threshold is larger Threshold Set up It is a fixed one.
[0010]
(4) A compressive strength estimating apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the compressive strength estimating apparatus according to the first aspect. Multiple The frequency sweep acoustic velocity vs. compression strength correlation coefficient obtained from the acoustic velocity measured over the entire number of samples, and among the plurality of samples, Predetermined acoustic velocity / compression strength correlation database Compare the frequency sweep acoustic velocity vs. compression strength correlation data obtained from the measured acoustic velocity of the sample exceeding the threshold, Whole sample Correlation coefficient Than a predetermined threshold Measurement range So that the correlation coefficient of the Threshold Set up It is a fixed one.
[0011]
(5) A compression strength estimation apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the compression strength estimation apparatus according to the first aspect. Multiple Out of a few samples Predetermined The correlation coefficient of pulse acoustic velocity vs. compression strength and the frequency sweep acoustic velocity vs. compression strength obtained from samples in the measurement range below the threshold are derived, and the former correlation coefficient is greater than the latter correlation coefficient. Range and above of the multiple samples Predetermined The correlation coefficient of pulse acoustic velocity vs. compression strength and the frequency sweep acoustic velocity vs. compression strength obtained from samples in the measurement range exceeding the threshold are derived, and the former correlation coefficient is smaller than the latter correlation coefficient. The acoustic velocity near the boundary with Predetermined acoustic velocity / compression strength correlation database As a threshold Set up It is a fixed one.
[0012]
(6) The compression strength estimation apparatus according to claim 6 of the present invention is the compression strength estimation apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the compression strength estimation means is an acoustic velocity measured by the first measurement means. If the measurement range is less than or equal to the threshold, the compression strength obtained from the first correlation data is adopted, and if the measurement range exceeds the threshold, the compression strength obtained from the second correlation data is switched to the second measurement means. It is a means to adopt.
[0013]
(7) The compression strength estimation apparatus according to claim 7 of the present invention is the compression strength estimation apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the compression strength estimation means is an acoustic velocity measured by the second measurement means. If the measurement range exceeds the threshold value, the compression strength obtained from the second correlation data is adopted. If the measurement range is equal to or less than the threshold value, the acoustic velocity is measured by switching to the first measurement means. It is a means for adopting the compressive strength obtained from the data.
[0014]
(8) A compressive strength estimation method according to an eighth aspect of the present invention is a method using a acoustic elastic wave. To In the compressive strength estimation method for measuring the compressive strength of a member to be inspected, a predetermined acoustic velocity is used as a threshold value, pulse The first correlation data of acoustic velocity versus compression strength is stored in advance, and in the measurement range exceeding the above threshold Frequency sweep Second correlation data of acoustic velocity versus compression strength is stored in advance, and a first measurement value obtained by measuring the acoustic velocity of the member to be inspected using a fixed period or one pulse acoustic acoustic wave is the threshold value. In the following measurement range, the second measurement value obtained by estimating the compression strength based on the first correlation data and measuring the acoustic velocity of the member to be inspected by sweeping the frequency of the acoustic elastic wave is the threshold value. If the measurement range exceeds 1, the compression strength is estimated based on the second correlation data. In addition, the first measurement value and the second measurement value are measured either or both. It is a thing.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram of a compression strength estimation apparatus according to the present invention. In the figure, 101 is an object to be inspected, 102 is an acoustic acoustic wave transmitter, 103 is a pulse driving circuit, 104 is an acoustic acoustic wave receiver, 105 is a reception signal amplifier, 106 is a pulse propagation time measuring device, and 107 is a compression strength estimation. The mechanism 108 is a pulse acoustic velocity-compressive strength correlation database storing a correlation equation between the pulse acoustic velocity and the compressive strength, and 109 is a display device for displaying the estimation result.
[0016]
110 is a frequency sweep drive circuit, 111 is an FFT circuit and a frequency peak measurement circuit, 112 is a pulse drive circuit 103, a pulse propagation time measurement device 106 and a frequency sweep drive circuit 110, a switching device for switching the FFT circuit and the frequency peak measurement circuit 111, Reference numeral 113 denotes a frequency sweep acoustic velocity-compression strength correlation database that stores a correlation expression between the acoustic velocity and the compression strength when the frequency sweep is performed.
[0017]
In addition, FIG. of It is a figure showing a basic composition and corresponding to a claim. Reference numeral 1 denotes a first measuring means for measuring an acoustic velocity by a pulsed acoustic elastic wave, 2 denotes a second measuring means, a means for measuring the acoustic velocity by sweeping the frequency of the acoustic elastic wave, and 3 for an acoustic velocity. 1 is a compression intensity correlation database, which is a database that combines the pulse acoustic velocity-compression intensity correlation database 108 and the frequency sweep acoustic velocity-compression intensity correlation database 113 in FIG. This is means for estimating the compression strength by referring to the correlation data in the velocity / compression strength correlation database 3.
[0018]
Hereinafter, data examples of the pulse acoustic velocity-compression strength correlation database and the frequency sweep acoustic velocity-compression strength correlation database will be described.
FIG. 3 shows the measurement of the pulse acoustic velocity of the core sample prepared in advance, and then the relationship between the acoustic velocity and the compression strength of each core sample when compressed by a compression tester and mechanically accelerated deterioration. Is. In this case, the compression strength is 0 times, 100 times, 200 times, 500 times, and 1000 times, and the results of compressing a plurality of samples are plotted.
[0019]
FIG. 4 shows the compression strength obtained by measuring the pulse acoustic velocity of the same core sample with the blending ratio (C / W ratio) of blended cement (C) and water (W) as a parameter. . The equation for the correlation line is the same as that in FIG.
However, the description will be made with reference to FIG. 3 instead of FIG.
[0020]
Next, the correlation line (correlation data) in FIG. 3 is obtained from the plotted data by the method of least squares. This correlation line is expressed by the following equation (2).
S = 0.0234V + 52.4 (2)
[0021]
From the plotted data, it can be seen that there is a correlation between the compressive strength and the acoustic acoustic wave pulse acoustic velocity over a wide range. From the data, data in the acoustic velocity range from 2800m / s to 4000m / s is obtained, and a strong correlation can be confirmed in this range.
However, this correlation is not necessarily high in a region where the acoustic velocity is high, that is, a region where the acoustic velocity is 3400 m / s or more, and in this region, there is a limit to the estimation accuracy of the compression strength from the pulse acoustic velocity.
That is, it is assumed that the acoustic velocity is obtained, for example, 3600 m / s. At this time, the assumed error distribution is ± 10 N / mm2, which is not necessarily a practically appropriate accuracy. If the acoustic velocity range in which strong correlation can be expected is, for example, Vp0 or less, this Vp0 is set as the first set velocity. In this example, Vp0 is 3400 m / s.
[0022]
On the other hand, FIG. 5 shows data in which the relationship between the result of measuring the acoustic velocity by the frequency sweep method and the compression strength is plotted.
As with the pulse method, a core sample prepared in advance was compressed by a compression tester, and the relationship between the acoustic velocity and compression strength of each core sample when mechanically accelerating deterioration was measured and data was collected. It is. Also in this case, the compressive strength is 0 times, 100 times, 200 times, 500 times, and 1000 times, and the results of compressing a plurality of samples are plotted.
[0023]
FIG. 6 shows the compression strength obtained when the frequency sweep acoustic velocity of the same core sample is measured and the blending ratio (C / W ratio) of blended cement (C) and water (W) is used as a parameter. is there. The equation for the correlation line is the same as that in FIG. However, here, description will be made using FIG. 5 without using FIG.
[0024]
Next, the frequency sweep acoustic velocity-compression strength correlation measured by the frequency sweep method from the plotted data is higher than the pulse acoustic velocity-compression strength correlation. In particular, a high correlation is confirmed in the region where the acoustic velocity is 3400 m / s or more.
On the other hand, in the region of 3000 m / s or less, the correlation can no longer be recognized, and it is not preferable in terms of accuracy to calculate the compression strength from the frequency sweep acoustic velocity in this range. If the acoustic velocity range in which a strong correlation can be expected is, for example, Vs0 or more, this Vs0 is set as the second set velocity. In this example, Vs0 is 3000 m / s.
[0025]
Based on the above results, it can be understood that the compression strength estimation having a high correlation in all regions can be performed by combining the high correlation regions of the pulse acoustic velocity-compression strength correlation database and the frequency sweep acoustic velocity-compression strength correlation database. .
[0026]
The operation of the first embodiment of the present invention will be described below.
(1) First, the acoustic acoustic wave transmitter 102 and the acoustic acoustic wave receiver 104 are installed on the inspection object 101 for which the compression strength is estimated.
Here, although the positional relationship between the transmitter and the receiver in FIG. 1 is opposed to the object to be inspected, it may be installed at an arbitrary place.
(2) Next, the pulse acoustic velocity of the inspection object is obtained. The measurement of the pulse acoustic velocity is generally the same as the procedure of ultrasonic acoustic velocity measurement in the prior art, and is performed as follows.
[0027]
(3) When an electric pulse is input to the acoustic acoustic wave transmitter 102 by the pulse driving circuit 103, the acoustic acoustic wave pulse is incident on the inspection object 101 from the acoustic acoustic wave transmitter 102.
(4) The acoustic acoustic wave pulse (not shown) propagates through the object to be inspected and reaches the acoustic acoustic wave receiver 104 installed on the opposite surface.
(5) A received signal (not shown) received by the acoustic acoustic wave receiver 104 is amplified by the received signal amplifier 105 and input to the pulse propagation time measuring device 106.
[0028]
(6) The pulse propagation time measuring device 106 receives the trigger signal from the pulse driving circuit 103 and the reception signal from the reception signal amplifier 105, and measures the pulse propagation time from these signals. Further, the pulse acoustic velocity of the inspection object is calculated from the propagation distance measured in advance.
(7) From the pulse acoustic velocity-compressive strength correlation database 108 storing a correlation equation between the pulse acoustic velocity and the compression strength based on the pulse acoustic velocity obtained next, the compression strength of the inspection object is estimated,
(8) The estimation result is displayed on the display device 109.
[0029]
Next, the operation for obtaining the frequency sweep acoustic velocity of the inspection object will be described.
(7) The frequency sweep drive circuit 110, the FFT circuit, and the frequency peak measurement circuit 111 are selected by the switching device 112, and the inspection object is vibrated by the frequency sweep. FIG. 7 shows a frequency sweep drive signal. In FIG. 7, the horizontal axis is the time axis, and the vertical axis is the current value of the drive current. The example shown in FIG. 7 shows a drive signal that continuously changes from a low frequency to a high frequency.
(8) When this signal is input to the acoustic acoustic wave transmitter 102 by the frequency sweep drive circuit 110, a sine acoustic acoustic wave changing from a low frequency to a high frequency is transmitted from the acoustic acoustic wave transmitter 102 to the inspection object 101. Then, the response of the inspection object is detected by the acoustic elastic wave receiver 104.
[0030]
(9) Next, the FFT circuit and the frequency peak measurement circuit 111 analyze the signal obtained by the acoustic acoustic wave receiver 104 to obtain a frequency spectrum. The resonance frequency of the object to be inspected is obtained from the peak of this frequency spectrum. Since the thickness of the object to be inspected is known in advance, the frequency sweep acoustic velocity is obtained from the natural frequency as shown in the following equation (3).
[0031]
Vsweep = 2 × d × f (3)
Here, Vsweep is the frequency sweep acoustic velocity, d is the thickness of the object to be inspected, and f is the natural frequency.
[0032]
Next, the procedure for estimating the compression strength will be described with reference to FIG.
(10) The first obtained pulse acoustic velocity is compared with a first preset velocity Vp0, and if lower than the preset velocity Vp0, the pulse acoustic velocity-compressed intensity correlation database 108 shown in FIG. Read data of compression strength corresponding to acoustic velocity. For example, if the pulse acoustic velocity is V1, the estimated compression strength is S1.
(11) On the other hand, the pulse acoustic velocity obtained first is compared with the first preset velocity Vp0 that is set in advance. If the pulse acoustic velocity is higher than the preset velocity Vp0, the frequency sweep acoustic velocity is obtained by the method described above, Data on the compression strength corresponding to the frequency sweep acoustic velocity is read from the frequency sweep acoustic velocity-compression strength correlation database 113 shown in FIG. For example, if the acoustic velocity is V2, the estimated value of the compression strength obtained is S2.
[0033]
Here, the database to be used was switched at the first set speed Vp0 (in this case, set to 3400 m / s), but it may be switched at the second set speed Vs0 (in this case, set to 3000 m / s). In addition, it may be switched between set speeds Vp0 to Vs0.
Also, as below
(A) A database having a larger correlation between Vp0 to Vs0 is used.
(B) If Vp0 to Vs0 are within a predetermined error, any database is used. (In the above example, the pulse acoustic velocity-compressed intensity correlation database 108 is used.)
There are two cases, either of which may be adopted.
[0034]
The above is the procedure for measuring the pulse acoustic velocity and estimating the compression strength based on the result, but conversely the frequency sweep acoustic velocity is measured first and the compression strength is estimated from the result as follows. by.
(1) The measured frequency sweep acoustic velocity is compared with a preset acoustic velocity setting value. If the measured frequency sweep acoustic velocity is higher than the preset velocity, the frequency sweep acoustic velocity is supported from the frequency sweep acoustic velocity-compression strength correlation database shown in FIG. Read the data of the compression strength.
(2) If the speed is lower than the set speed, the pulse acoustic velocity is measured, and the compression strength data corresponding to the pulse acoustic velocity is read from the pulse acoustic velocity-compression strength correlation database shown in FIG.
[0035]
Next, the procedure for constructing the database will be described.
As a database, core samples with different acoustic velocities are prepared, and the pulse acoustic velocity and frequency sweep acoustic velocity of each core are measured, and the compression strength is measured by a compression tester, and the relationship between the acoustic velocity and the compression strength is clarified. Build a database.
[0036]
As a means for obtaining core samples having different acoustic velocities, coring is performed from various structures and collected to obtain a sample set of cores in which acoustic velocities are distributed. Further, as a means for obtaining a sample artificially, for example, a concrete core having a different water-cement ratio is manufactured and the acoustic velocity and the decay time constant are measured. FIG. 3 and FIG. 5 show an example of a database in which a sample in which a compressive force is repeatedly applied to an actual structure and a compressive strength is reduced is manufactured and measured.
[0037]
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment is a database in which a more accurate compression strength can be obtained based on the data in the database of the first embodiment.
(1) From the pulse acoustic velocity-compressive strength correlation database of the first embodiment, the correlation coefficient ρ of all data of these data sets (pulse acoustic velocity, compressive strength) is calculated. The correlation coefficient is calculated from the following equation (4).
[0038]
[Expression 1]

[0039]
Here, (pulse acoustic velocity, compressive strength) is represented as (x, y),
The average value for each data pair
(X1, y1), (x2, y2), ... (xn, yn)
It represents as.
[0040]
(2) If another pulse acoustic velocity Vp0 is selected and a pulse acoustic velocity Vp0 is selected so that the correlation coefficient ρp1 of the data set below it is the largest, the database formed by the data set below the pulse acoustic velocity Vp0 is It shows strong correlation.
That is, assuming that Vp0 = 3400 m / s in FIG. 3, the correlation coefficient is calculated using equation (4) with only core samples of 3400 m / s or less.
(3) Since the calculated correlation coefficient equal to or lower than Vp0 is larger than the correlation coefficient determined for the entire sample, a correlation straight line is obtained by the least square method within the range equal to or lower than Vp0, and this is calculated as pulse acoustic velocity-compression strength. Stored as correlation data in the correlation database 108.
[0041]
(4) Next, when the frequency sweep acoustic velocity-compression strength correlation database is obtained, the correlation coefficient ρ of all data of these data sets (frequency sweep acoustic velocity, compression strength) is calculated.
(5) If another frequency sweep acoustic velocity Vs0 is selected and a frequency sweep acoustic velocity Vs0 is selected so that the correlation coefficient ρs1 of the data set larger than that is selected, a data set having a frequency sweep acoustic velocity Vs0 or higher is formed. The database that does shows a strong correlation. That is, assuming that Vs0 = 3000 m / s in FIG. 5, the correlation coefficient is calculated using equation (4) only for core samples of 3000 m / s or more.
[0042]
(6) Since the calculated correlation coefficient equal to or higher than Vs0 is larger than the correlation coefficient calculated for the entire sample, a correlation straight line is obtained by the least square method in a range equal to or higher than Vs0, and this is obtained as a frequency sweep acoustic velocity-compression. The correlation data is stored in the intensity correlation database 113 as correlation data.
(7) Using the above two databases, the compression strength corresponding to the acoustic velocity at which the inspected object is measured is obtained.
[0043]
In this way, a correlation line is calculated from the sound speed data obtained from a plurality of core samples by the least square method, and the correlation is obtained by changing the sound speed range in various ways based on this straight line. Since the compression strength is estimated using the recalculated correlation line (correlation data), the compression strength with high accuracy can be obtained.
Therefore, in the second embodiment, it is possible to realize a database that can obtain a compression strength with higher accuracy than the database of the first embodiment.
[0044]
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the correlation line is obtained as the correlation data of a large number of samples. However, an approximate curve may be obtained by calculating a quadratic curve other than the straight line and other curves by a statistical method.
In other words, the correlation data having a high degree of correlation of the compression strength corresponding to the pulse acoustic velocity and the correlation data having a high correlation strength corresponding to the acoustic velocity obtained by sweeping the frequency may be stored in the database.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the acoustic velocity of the inspected object is measured by properly using the acoustic velocity measured by the pulsed acoustic elastic wave and the acoustic velocity measured by the frequency sweep of the inspected object, Since the compression strength is estimated from the correlation data in the database corresponding to the acoustic velocity, there is an effect that the compression strength can be estimated with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a compressive strength estimation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a basic configuration of a compression strength estimation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing pulse acoustic velocity-compression intensity correlation data using the number of compressions as a parameter according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing pulse acoustic velocity-compressive strength correlation data with the concrete mixing ratio according to the first embodiment of the present invention as a parameter.
FIG. 5 is a diagram showing frequency sweep acoustic velocity-compression strength correlation data using the number of compressions as a parameter according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 6 is a diagram showing frequency sweep acoustic velocity-compressive strength correlation data with a concrete blending ratio according to the first embodiment of the present invention as a parameter.
FIG. 7 is a diagram showing a frequency sweep drive signal according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 8 is a diagram showing a procedure for estimating the compression strength from the acoustic velocity according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a compression strength estimation apparatus according to the prior art.
[Explanation of symbols]
1 first measurement means, 2 second measurement means,
3 acoustic velocity / compression strength correlation database, 4 compression strength estimation means,
101 inspected object, 102 acoustic acoustic wave transmitter,
103 pulse drive circuit, 104 acoustic acoustic wave receiver,
105 reception signal amplifier, 106 pulse propagation time measuring device,
107 compression strength estimation mechanism,
108 Pulse acoustic velocity-compression strength correlation database
109 display device, 110 frequency sweep drive circuit,
111 FFT circuit and frequency peak measurement circuit, 112 switching device,
113 Frequency sweep acoustic velocity-compression strength correlation database.

Claims

Measurement and first measuring means for measuring the acoustic velocity, the acoustic velocity of the inspection member by sweeping the frequency of the acoustic elastic wave having a constant period or concrete of the test member with a single pulse acoustic elastic wave The second measurement means and the predetermined acoustic velocity are set as a threshold value, and in the measurement range equal to or smaller than the threshold value, the first correlation data of the pulse acoustic velocity versus the compression strength as a reference is stored in advance and exceeds the threshold value. In the measured range, measurement is performed by the acoustic velocity / compression strength correlation database storing in advance the second correlation data of the frequency sweep acoustic velocity versus the compression strength as a reference, and the first measuring means or the second measuring means. It was with selecting the first or the second correlation data in accordance with the speed of sound, when selecting the first correlation data to estimate the compression strength in response to the pulse sound speed, the second Seki compressive strength estimation apparatus when data is selected is provided with a compressive strength estimation means for estimating a compression strength in response to the frequency sweep speed of sound.

In the compressive strength estimation apparatus of Claim 1,
The acoustic velocity / compressive strength correlation database is a database that stores first correlation data of pulse acoustic velocity versus compression strength and second correlation data of frequency sweep acoustic velocity versus compression strength obtained based on actual measurement of a plurality of samples. Compressive strength estimation device.

Compressive strength estimator smell of claim 1 Te,
A correlation coefficient of pulse sound velocity versus compression strength obtained from the acoustic velocity actually measured the entire sample of multiple, among the plurality of samples, sound was measured a predetermined following sample threshold acoustic velocity and compressive strength correlation database comparing the correlation coefficient of the pulse sound velocity versus compression strength obtained from the velocity, than the correlation coefficient of the entire sample, setting the predetermined threshold value as the correlation coefficient of the sample below a predetermined threshold value increases Compressive strength estimation device.

Compressive strength estimator smell of claim 1 Te,
The correlation coefficient of the frequency sweep the acoustic velocity versus compression strength obtained from the acoustic velocity actually measured the entire sample of multiple, among the plurality of samples was measured samples exceeding a predetermined threshold value of acoustic velocity and compressive strength correlation database The frequency sweep obtained from the acoustic velocity is compared with the correlation data of the acoustic velocity vs. compression strength, and the correlation coefficient of the sample in the measurement range exceeding the predetermined threshold is larger than the correlation coefficient of the entire sample . compressive strength estimator was set boss threshold.

Compressive strength estimator smell of claim 1 Te,
Of multiple samples, and derives the correlation coefficient of the correlation coefficient and the frequency sweep acoustic velocity versus compressive strength of the pulse sound velocity versus compression strength obtained from the sample of the following measurement range predetermined threshold, the correlation coefficient of the former Is a range in which the correlation coefficient is greater than the latter correlation coefficient, and a correlation coefficient of pulse acoustic velocity vs. compression strength and frequency sweep acoustic velocity vs. compression obtained from a sample in the measurement range exceeding the predetermined threshold among the plurality of samples. deriving a correlation coefficient of strength, compressive strength was set boss with a predetermined threshold value of acoustic velocity and compressive strength correlation database acoustic velocity near the boundary between the range where the correlation coefficient of the former is smaller than the correlation coefficient of the latter Estimating device.

The compression strength estimation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the compression strength estimation means is obtained from the first correlation data if the acoustic velocity measured by the first measurement means is a measurement range equal to or less than a threshold value. A compression strength estimation device that adopts a compression strength that is obtained and switches to the second measurement means if the measurement range exceeds the threshold and adopts the compression strength obtained from the second correlation data.

The compression strength estimation device according to any one of claims 1 to 5, wherein the compression strength estimation means is obtained from the second correlation data if the acoustic velocity measured by the second measurement means is a measurement range that exceeds a threshold value. A compression strength estimation device that adopts a compression strength that is obtained and switches to the first measurement means when the measurement range is equal to or less than a threshold, measures the acoustic velocity, and adopts the compression strength obtained from the first correlation data.

In compression strength estimation method of measuring the compressive strength of the test member in concrete using acoustic elastic wave,
With a predetermined acoustic velocity as a threshold, first correlation data of pulse acoustic velocity vs. compression strength is stored in advance in a measurement range below this threshold, and frequency sweep acoustic velocity vs. compression strength in the measurement range exceeding the threshold is stored in advance. If the first measurement value in which the correlation data of 2 is stored in advance and the acoustic velocity of the member to be inspected is measured using a fixed period or a single pulse acoustic acoustic wave is a measurement range equal to or smaller than the threshold value. If the second measured value obtained by estimating the compressive strength based on the first correlation data and sweeping the frequency of the acoustic elastic wave to measure the acoustic velocity of the member to be inspected is a measurement range exceeding the threshold value. A compression strength estimation method for estimating a compressive strength based on the second correlation data and measuring either one or both of the first measured value and the second measured value .