JP6684074B2 - Strength estimation method and strength estimation system using sound waves - Google Patents
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Description
本発明は、音波を用いた強度推定方法および強度推定システムに関する。 The present invention relates to a strength estimation method and a strength estimation system using sound waves.
コンクリート強度を推定する手法としては、反発強度法（シュミットハンマー法）が一般的には用いられている。この手法は、コンクリートに打撃を与え、返ってきた衝撃の強さを基に強度を推定する手法である。 A repulsive strength method (Schmidt hammer method) is generally used as a method for estimating concrete strength. In this method, concrete is hit and the strength is estimated based on the strength of the returned impact.
しかし、これらの方法では検査対象物に接触して計測する必要があるために、足場を必要とするような高所での適用性に問題があり、遠距離非接触での強度推定法の開発が長い間望まれていた。 However, these methods have problems in applicability at a high place where a scaffold is required because it is necessary to make measurements by contacting the inspection object, and development of a strength estimation method for long-distance non-contact. Has long been desired.
一方、空中放射音波を用いる非接触音響検査法として、特許文献１による方法や、本発明者らによる非特許文献１による方法も知られている。 On the other hand, as a non-contact acoustic inspection method using airborne sound waves, a method according to Patent Document 1 and a method according to Non-Patent Document 1 by the present inventors are also known.
これらの非接触音響検査法は、遠方から、音波あるいは超音波により非検査対象物を加振し、印加された対象物の振動を、遠方において光学的に検出する検査手法である。 These non-contact acoustic inspection methods are inspection methods in which a non-inspection object is vibrated from a distance by a sound wave or an ultrasonic wave, and the vibration of the applied object is optically detected at a distance.
本発明者は鋭意研究開発を推し進め、欠陥検査にのみ用いられていた、空中放射音波を用いた非接触音響探査法を、健全部の評価（強度等）にも用いることができることを見出した。 The present inventor has eagerly pursued research and development, and found that the non-contact acoustic exploration method using airborne acoustic waves, which was used only for defect inspection, can also be used for evaluation (intensity, etc.) of a sound part.
本発明は、非接触で被照射体の健全部の評価をすることができる、音波を用いた強度推定方法および強度推定システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a strength estimation method and a strength estimation system using a sound wave, which can evaluate a healthy part of an irradiated object in a non-contact manner.
本発明者は鋭意検討し、上記課題を解決する方法を見出し、本発明を完成させた。
本発明は次の（ｉ）〜（ｉｖ）である。
（ｉ）被照射体の表面に音波を照射し、その表面の複数の測定箇所において振動速度を測定して、前記被照射体の強度の分布を判定する音波を用いた強度推定方法であって、
音波発信源から音波を照射し、前記被照射体の表面を振動させて、各測定箇所における振動速度を測定する工程と、
得られた振動速度を測定結果に基づいて、各測定箇所における周波数と振動速度との関係を表す振幅スペクトル（Ｓｆ）を求めた後、さらに周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係を求め、得られた周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係について特定範囲で積分値を求め、その積分値が最も小さい値であった測定箇所を最小ＰＳＤ部とする工程と、
下記式（Ｉ）に基づいて、前記最小ＰＳＤ部に対するその他の測定箇所の振動エネルギーの比である振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））を求める工程と、
（式（Ｉ）中のＰＳＤminは、前記最小ＰＳＤ部における、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係についての積分値（積分範囲：ｆ1〜ｆ2）を意味し、式（Ｉ）中のＰＳＤxは、前記最小ＰＳＤ部以外の測定箇所における、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係についての積分値（積分範囲：ｆ1〜ｆ2）を意味する。）
求められた振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））の値が、第１の閾値以下であった測定箇所を強度が強い箇所であり、第１の閾値以上であった測定箇所を強度が弱い箇所である、と判定する工程と、
を備える強度推定方法。
（ｉｉ）さらに、下記式（ＩＩ）に基づいて、前記振幅スペクトル（Ｓｆ）からスペクトルエントロピー（Ｈ）を求める工程と、
（式（ＩＩ）においてＳｆは振幅スペクトルを意味する。）
前記求められた振動エネルギー比の値が第１の閾値以下であり、かつ、求められたスペクトルエントロピーの値が第２の閾値以上である箇所を、強度が強い箇所と判定し、一方、前記求められた振動エネルギー比の値が第１の閾値以上であり、かつ、求められたスペクトルエントロピーの値が第２の閾値以下である箇所を、強度が弱い箇所と判定する工程と、
を備える、上記（ｉ）に記載の強度推定方法。
（ｉｉｉ）被照射体の表面に音波を照射し、その表面の複数の測定箇所において振動速度を測定して、前記被照射体の強度の分布を判定する音波を用いた強度推定方法であって、
音波発信源から音波を照射し、前記被照射体の表面を振動させて、各測定箇所における振動速度を測定する工程と、
得られた振動速度を測定結果に基づいて、各測定箇所における周波数と振動速度との関係を表す振幅スペクトル（Ｓｆ）を求めた後、さらに周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係を求め、得られた周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係について特定範囲で積分値を求め、その積分値が最も小さい値であった測定箇所を最小ＰＳＤ部とする工程と、
下記式（Ｉ）に基づいて、前記最小ＰＳＤ部に対するその他の測定箇所の振動エネルギーの比である振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））を求める工程と、
（式（Ｉ）中のＰＳＤminは、前記最小ＰＳＤ部における、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係についての積分値（積分範囲：ｆ1〜ｆ2）を意味し、式（Ｉ）中のＰＳＤxは、前記最小ＰＳＤ部以外の測定箇所における、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係についての積分値（積分範囲：ｆ1〜ｆ2）を意味する。）
下記式（ＩＩ）に基づいて、前記振幅スペクトル（Ｓｆ）からスペクトルエントロピー（Ｈ）を求める工程と、
（式（ＩＩ）においてＳｆは振幅スペクトルを意味する。）
求められたスペクトルエントロピー（Ｈ）の値が、第２の閾値以下であった測定箇所を強度が弱い箇所であり、第２の閾値以上であった測定箇所を強度が強い箇所である、と判定する工程と、
を備える強度推定方法。
（ｉｖ）被照射体の表面に音波を照射し、その表面の複数の測定箇所において振動速度を測定して、前記被照射体の強度の分布を判定する音波を用いた強度推定システムであって、
前記被照射体の表面を振動させ得る音波を発生させる音響発信源と、
前記被照射体の表面の振動速度を測定する計測器と、
得られた振動速度の測定結果を用いて、被照射体の強度の分布を特定する解析装置とを有し、
上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれか１に記載の強度推定方法を行うことができる、強度推定システム。
The present inventor has conducted extensive studies, found a method for solving the above problems, and completed the present invention.
The present invention is the following (i) to (iv).
(I) A strength estimation method using a sound wave, which comprises irradiating a surface of an object to be irradiated with sound waves, measuring vibration speeds at a plurality of measurement points on the surface, and determining a distribution of strength of the object to be irradiated. ,
Irradiating a sound wave from a sound wave source, vibrating the surface of the irradiation target, and measuring the vibration speed at each measurement point,
Based on the measurement result of the obtained vibration velocity, after obtaining the amplitude spectrum (Sf) representing the relation between the frequency and the vibration velocity at each measurement point, the relation between the frequency and the vibration energy (PSD) is further obtained, and A step of obtaining an integral value in a specific range with respect to the relationship between the obtained frequency and vibration energy (PSD), and setting the measurement point at which the integral value is the smallest as the minimum PSD portion,
A step of obtaining a vibration energy ratio (VER (1)), which is a ratio of vibration energy at other measurement points to the minimum PSD section, based on the following equation (I),
(PSDmin in the formula (I) means an integral value (integration range: f 1 to f 2 ) regarding the relationship between the frequency and the vibration energy (PSD) in the minimum PSD portion, and PSDx means an integral value (integration range: f 1 to f 2 ) regarding the relationship between frequency and vibration energy (PSD) at a measurement point other than the minimum PSD section.)
The measured vibration energy ratio (VER (1)) value was below the first threshold when the measurement was strong, and above the first threshold when the measurement was weak. A step of determining that there is,
An intensity estimation method comprising:
(Ii) Further, a step of obtaining a spectrum entropy (H) from the amplitude spectrum (Sf) based on the following formula (II):
(In the formula (II), Sf means an amplitude spectrum.)
A portion where the value of the obtained vibration energy ratio is less than or equal to the first threshold value and the obtained value of the spectral entropy is greater than or equal to the second threshold value is determined as a strong intensity portion, while the determination is performed. A step where the value of the obtained vibration energy ratio is equal to or higher than a first threshold value, and the value of the obtained spectrum entropy is equal to or lower than the second threshold value is determined to be a weak intensity point;
The intensity estimation method according to (i) above, comprising:
(Iii) A strength estimation method using sound waves for irradiating a surface of an object to be irradiated with sound waves, measuring vibration speeds at a plurality of measurement points on the surface, and determining a distribution of strength of the object to be irradiated. ,
Irradiating a sound wave from a sound wave source, vibrating the surface of the irradiation target, and measuring the vibration speed at each measurement point,
Based on the measurement result of the obtained vibration velocity, after obtaining the amplitude spectrum (Sf) representing the relation between the frequency and the vibration velocity at each measurement point, the relation between the frequency and the vibration energy (PSD) is further obtained, and A step of obtaining an integral value in a specific range with respect to the relationship between the obtained frequency and vibration energy (PSD), and setting the measurement point at which the integral value is the smallest as the minimum PSD portion,
A step of obtaining a vibration energy ratio (VER (1)), which is a ratio of vibration energy at other measurement points to the minimum PSD section, based on the following equation (I),
(PSDmin in the formula (I) means an integral value (integration range: f 1 to f 2 ) regarding the relationship between the frequency and the vibration energy (PSD) in the minimum PSD portion, and PSDx means an integral value (integration range: f 1 to f 2 ) regarding the relationship between frequency and vibration energy (PSD) at a measurement point other than the minimum PSD section.)
Determining a spectral entropy (H) from the amplitude spectrum (Sf) based on the following formula (II):
(In the formula (II), Sf means an amplitude spectrum.)
The obtained spectral entropy (H) value is determined to be a weak intensity point at a measurement point equal to or lower than the second threshold value, and a strong intensity point at a measurement point value equal to or higher than the second threshold value. And the process of
An intensity estimation method comprising:
(Iv) A strength estimation system that uses sound waves to irradiate a surface of an object to be irradiated with sound waves, measure vibration speeds at a plurality of measurement points on the surface, and determine a distribution of strength of the object to be irradiated. ,
An acoustic transmission source that generates a sound wave that can vibrate the surface of the irradiated body,
A measuring instrument for measuring the vibration velocity of the surface of the irradiation target,
Using the obtained measurement result of the vibration velocity, having an analyzer for specifying the distribution of the intensity of the irradiated object,
An intensity estimation system capable of performing the intensity estimation method according to any one of (i) to (iii) above.
本発明によれば、非接触で被照射体の健全部の評価をすることができる、音波を用いた強度推定方法および強度推定システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a strength estimation method and a strength estimation system using a sound wave, which can evaluate a healthy part of an irradiated body in a non-contact manner.
本発明について説明する。
本発明は音波を用いた強度推定方法および強度推定システムである。本発明の強度推定方法および本発明の強度推定システムによれば、被照射体の強度の分布を正確に把握することができる。被照射体としては、例えば、コンクリート構造物、地面（土、砂、石、アスファルト等）、木、液体、人体が挙げられる。
The present invention will be described.
The present invention is an intensity estimation method and intensity estimation system using sound waves. According to the intensity estimation method of the present invention and the intensity estimation system of the present invention, it is possible to accurately grasp the intensity distribution of the irradiation target. Examples of the irradiated body include a concrete structure, the ground (earth, sand, stone, asphalt, etc.), wood, liquid, and human body.
本発明の強度推定方法は、本発明の強度推定システムによって実現することが好ましい。本発明の強度推定システムは、被照射体の表面に音波を照射し、その表面の複数の測定箇所において振動速度を測定して、被照射体の強度の分布を判定する強度推定システムであって、前記被照射体の表面を振動させ得る音波を発生させる音響発信源と、前記被照射体の表面の振動速度を測定する計測器と、得られた振動速度の測定結果を用いて、被照射体の強度の分布を特定する解析装置とを有し、前記解析装置によって特定の情報処理を行うことができる。本発明の強度推定システムとして、具体的には、例えば図１に示す装置が挙げられる。 The strength estimation method of the present invention is preferably realized by the strength estimation system of the present invention. The strength estimation system of the present invention is a strength estimation system for irradiating a surface of an irradiated object with sound waves, measuring vibration speeds at a plurality of measurement points on the surface, and determining a distribution of strength of the irradiated object. An acoustic source that generates a sound wave that can vibrate the surface of the object to be irradiated, a measuring device that measures the vibration speed of the surface of the object to be irradiated, and a measurement result of the obtained vibration speed It has an analysis device that specifies the distribution of the strength of the body, and specific information processing can be performed by the analysis device. As the strength estimation system of the present invention, specifically, for example, the device shown in FIG. 1 can be cited.
（強度推定システム）
図１は、被照射体１の表面を振動させ得る音波を発生させる音響発信源１１と、被照射体１の表面の振動速度を測定する計測器１３と、被照射体１の強度の分布を特定するために用いる解析装置１５１を含むコンピュータ１５とを有する装置１０を示す概略図である。図１に示す装置１０は、さらに、任意波形発生装置１７およびアンプ１９を有しており、加えて、コンピュータ１５は制御装置１５２および表示部１５３を含んでおり、制御装置１５２によって任意波形発生装置１７を制御して、所望の周波数の音波を音響発信源１１から発生することができる。任意波形発生装置１７が発生するトリガ信号に制御装置１５２を同期させて計測することもできる。表示部１５３には、後に説明する振動速度分布図等を表示することができる。表示部とはディスプレイ画面等を意味する。
(Strength estimation system)
FIG. 1 shows an acoustic transmission source 11 that generates a sound wave that can vibrate the surface of the irradiated body 1, a measuring instrument 13 that measures the vibration speed of the surface of the irradiated body 1, and a distribution of the intensity of the irradiated body 1. 1 is a schematic diagram showing an apparatus 10 having a computer 15 including an analysis apparatus 151 used for specifying. The apparatus 10 shown in FIG. 1 further includes an arbitrary waveform generator 17 and an amplifier 19. In addition, the computer 15 includes a controller 152 and a display unit 153, and the controller 152 controls the arbitrary waveform generator. The sound source 11 can generate a sound wave having a desired frequency by controlling the sound source 17. The control device 152 can also be synchronized with the trigger signal generated by the arbitrary waveform generator 17 for measurement. The display unit 153 can display a vibration velocity distribution map, which will be described later. The display unit means a display screen or the like.
図１に示す本発明の強度推定システム（装置１０）において、音響発信源１１はフラットスピーカである。本発明の強度推定システムにおいて音響発信源の数やスピーカの角度等は特に限定されない。 In the strength estimation system (apparatus 10) of the present invention shown in FIG. 1, the acoustic transmission source 11 is a flat speaker. In the strength estimation system of the present invention, the number of acoustic transmission sources, the angle of speakers, etc. are not particularly limited.
音響発信源はフラットスピーカの他、パラメトリックスピーカも好ましく用いることができ、また、具体的に、アメリカンテクノロジー社製のＬＲＡＤ（登録商標）を好ましく用いることができる。また、ラウドスピーカを用いることもできるが、この場合は、音響発信源と被照射体との距離を比較的近くする。その他に用いることができる音響発信源としては、パルスレーザ、高圧ガスガン、衝撃波管が挙げられる。 As the sound source, a parametric speaker can be preferably used as well as a flat speaker, and specifically, LRAD (registered trademark) manufactured by American Technology Co., Ltd. can be preferably used. Further, a loudspeaker can be used, but in this case, the distance between the sound transmission source and the irradiation target is made relatively short. Other acoustic sources that can be used include pulsed lasers, high pressure gas guns, and shock tubes.
また、音響発信源から被照射体へ照射される音波は、所望の周波数（ω）に調整することができ、かつ、被照射体の表面をその振動速度が計測器によって測定できる程度に、表面に平行方向ではない方向（好ましくは、表面に垂直方向）へ振動させることができる音波であればよく、空気中で振動振幅が減衰し難い可聴帯域の音波（音響波）が好ましい。なお、超音波は用い難い。超音波は空気中で振動振幅の減衰が大きいからである。
また、被照射体の共振周波数帯が不明な場合には、音響発信源から被照射体へ照射される音波は、ホワイトノイズであることが好ましい。全ての周波数を含んでいるからである。
In addition, the sound wave emitted from the acoustic transmission source to the irradiation target can be adjusted to a desired frequency (ω), and the surface of the irradiation target can be measured so that its vibration speed can be measured by a measuring instrument. A sound wave that can be vibrated in a direction not parallel to (preferably, a direction perpendicular to the surface) may be used, and a sound wave (acoustic wave) in the audible band in which the vibration amplitude is hard to be attenuated in the air is preferable. It is difficult to use ultrasonic waves. This is because ultrasonic waves have a large attenuation of vibration amplitude in the air.
Further, when the resonance frequency band of the irradiation target is unknown, the sound wave emitted from the acoustic transmission source to the irradiation target is preferably white noise. This is because it includes all frequencies.
音響発信源から被照射体へ音波を照射することで、被照射体の表面に９０ｄＢ以上の音圧を発生させることが好ましく、１００ｄＢ程度の音圧を発生させることがより好ましい。 It is preferable to generate a sound pressure of 90 dB or more on the surface of the irradiation target by irradiating the irradiation target with sound waves from the acoustic transmission source, and it is more preferable to generate a sound pressure of about 100 dB.
図１に示す本発明の強度推定システム（装置１０）において、計測器１３はレーザドップラー振動計であることが好ましく、レーザ１３１を被照射体１に照射して、その表面の振動速度を測定することができる。得られた振動速度のデータは解析装置１５１で解析するために用いられる。
なお、本発明の強度推定システムにおいて計測器は、被照射体の表面の振動速度を非接触で測定できるものであれば特に限定されず、例えばレーザ変位計を用いることができ、レーザドップラー振動計であることが好ましい。被照射体と計測器とが比較的離れていても、被照射体の表面の振動を正確に測定することができるからである。
また、１度に１点の振動計測が可能なシングルレーザタイプのレーザ振動計を用いることは可能であるが、スキャニングレーザタイプのレーザ振動計を用いることが好ましい。スキャニング振動計であるレーザドップラー振動計としては、具体的に、ポリテックジャパン社製のＰＳＶ４００−Ｈ４が挙げられる。このレーザドップラー振動計は解析装置の一部および制御装置を含むものである。
In the intensity estimation system (apparatus 10) of the present invention shown in FIG. 1, it is preferable that the measuring instrument 13 is a laser Doppler vibrometer, and the laser 131 is applied to the irradiation target 1 to measure the vibration velocity of the surface thereof. be able to. The obtained vibration velocity data is used for analysis by the analyzer 151.
In the intensity estimation system of the present invention, the measuring device is not particularly limited as long as it can measure the vibration velocity of the surface of the irradiation target in a non-contact manner. For example, a laser displacement meter can be used, and a laser Doppler vibrometer Is preferred. This is because the vibration of the surface of the irradiated body can be accurately measured even if the irradiated body and the measuring device are relatively far apart.
Further, although it is possible to use a single laser type laser vibrometer capable of measuring vibration of one point at a time, it is preferable to use a scanning laser type laser vibrometer. Specific examples of the laser Doppler vibrometer that is a scanning vibrometer include PSV400-H4 manufactured by Polytec Japan. This laser Doppler vibrometer includes a part of an analysis device and a control device.
図１に示す本発明の強度推定システム（装置１０）において、解析装置１５１は、被照射体１における強度の分布を特定するための特定の情報処理を行うことができるものであれば特に限定されない。この特定の情報処理は本発明の強度推定方法が備えるものであり、後に詳細に説明する。 In the intensity estimation system (apparatus 10) of the present invention shown in FIG. 1, the analysis apparatus 151 is not particularly limited as long as it can perform specific information processing for identifying the intensity distribution in the irradiated body 1. . This specific information processing is included in the strength estimation method of the present invention, and will be described in detail later.
図１に示す本発明の強度推定システム（装置１０）において、任意波形発生装置１７は、制御装置１５２の指令によって所望の周波数の音波を音響発信源１１から発生させることができる装置である。例えば、ノイズ波やバースト波を発生可能な市販のファンクションジェネレータ等を用いることができる。送信する音波の波形は通常この任意波形発生装置により制御することができる。通常は簡単のために手動で制御するが、解析装置側から制御するようにシステムを構成することも可能である。任意波形発生装置１７が発生するトリガ信号に制御装置１５２を同期させて計測することもできる。
また、アンプ１９は特に限定されず、例えば、市販オーディオアンプ等を用いることができる。
In the strength estimation system (apparatus 10) of the present invention shown in FIG. 1, the arbitrary waveform generator 17 is an apparatus capable of generating a sound wave of a desired frequency from the acoustic transmission source 11 according to a command from the controller 152. For example, a commercially available function generator that can generate a noise wave or a burst wave can be used. The waveform of the transmitted sound wave can usually be controlled by this arbitrary waveform generator. Normally, it is manually controlled for simplicity, but the system can be configured to be controlled from the analysis device side. The control device 152 can also be synchronized with the trigger signal generated by the arbitrary waveform generator 17 for measurement.
The amplifier 19 is not particularly limited, and a commercially available audio amplifier or the like can be used, for example.
本発明の強度推定システムは、本発明の強度推定方法を実施することができる構成を備えている。 The strength estimation system of the present invention has a configuration capable of implementing the strength estimation method of the present invention.
（強度推定方法）
次に、本発明の強度推定方法について説明する。
本発明の強度推定方法は、被照射体の表面に音波を照射し、その表面の複数の測定箇所において振動速度を測定して、被照射体の強度の分布を判定する音波を用いた強度推定方法である。
そして、音波発信源から音波を照射し、前記被照射体の表面を振動させて、各測定箇所における振動速度を測定する工程を備える。
この工程は、例えば前述の本発明の強度推定システムを用い、音響発信源から被照射体へホワイトノイズを照射し、レーザドップラー振動計などの計測器を用いて、その表面の各測定箇所における振動速度を測定して行うことができる。振動速度は測定時間（時刻）との関係として得ることができる。
(Strength estimation method)
Next, the strength estimation method of the present invention will be described.
The intensity estimation method of the present invention irradiates the surface of the irradiated object with sound waves, measures the vibration velocity at a plurality of measurement points on the surface, and estimates the intensity distribution using the sound waves for determining the distribution of the intensity of the irradiated object. Is the way.
Then, a step of irradiating a sound wave from a sound wave source to vibrate the surface of the irradiated body to measure the vibration speed at each measurement point is provided.
This step uses, for example, the intensity estimation system of the present invention described above, irradiates the irradiated object with white noise from the acoustic transmission source, and uses a measuring instrument such as a laser Doppler vibrometer to measure the vibration at each measurement point on the surface. It can be done by measuring the speed. The vibration velocity can be obtained as a relationship with the measurement time (time).
なお、ここでの計測結果についてゲート処理を施して、目的信号のみを抽出することが好ましい。ゲート処理とは、時間的、周波数的に計測したい信号を取り出す処理であり、本発明者が既に行った特願２０１２−２５８８８８号に記載の処理が例示される。 Note that it is preferable to perform gate processing on the measurement result here to extract only the target signal. The gate process is a process for extracting a signal to be measured in terms of time and frequency, and is exemplified by the process described in Japanese Patent Application No. 2012-258888 already made by the present inventor.
本発明の強度推定方法は、さらに、以下に説明する特定の情報処理を行う各工程を備える。 The strength estimation method of the present invention further includes each step of performing specific information processing described below.
本発明の強度推定方法は、特定の情報処理を行う工程として、前工程によって得られた振動速度を測定結果に基づいて、各測定箇所における周波数と振動速度との関係を表す振幅スペクトル（Ｓｆ）を求めた後、さらに周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係を求め、得られた周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係について特定範囲で積分値を求め、その積分値が最も小さい値であった測定箇所を最小ＰＳＤ部とする工程を備える。 The strength estimation method of the present invention, as a step of performing specific information processing, based on the measurement result of the vibration velocity obtained in the previous step, an amplitude spectrum (Sf) representing the relationship between the frequency and the vibration velocity at each measurement location. Then, the relationship between the frequency and the vibration energy (PSD) is further calculated, and the integrated value is calculated within a specific range for the obtained relationship between the frequency and the vibration energy (PSD), and the integrated value is the smallest value. The step of setting the measurement point as the minimum PSD section is provided.
この工程では、前工程によって得られた振動速度の測定結果をフーリエ変換して振幅スペクトル（Ｓｆ）を求め、さらに周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係を求める。
振動エネルギー（ＰＳＤ）は、振動速度の２乗に比例する値である。
In this step, the measurement result of the vibration velocity obtained in the previous step is Fourier transformed to obtain the amplitude spectrum (Sf), and further the relationship between the frequency and the vibration energy (PSD) is obtained.
Vibration energy (PSD) is a value proportional to the square of the vibration velocity.
また、レーザドップラー振動計などの計測器に共振周波数が存在する場合および多重反射による影響が無視できない場合には、一度、フーリエ変換後、周波数領域で指定範囲内のエネルギーを計算することが好ましい。 Further, when a resonance frequency exists in a measuring instrument such as a laser Doppler vibrometer and when the influence of multiple reflection cannot be ignored, it is preferable to calculate the energy within a specified range in the frequency domain once after the Fourier transform.
次に、得られた周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係について、特定範囲で積分値を求める。
積分する範囲は特に限定されないが、計測器の共振周波数を含まない範囲で積分することが好ましい。例えばレーザドップラー振動計等の共振周波数のノイズが存在する場合、そのノイズを含まない範囲を積分する範囲としてもよい。具体的には、例えばレーザドップラー振動計等の共振周波数のノイズが１ｋＨｚ以下に存在する場合、１３５０Ｈｚ〜８０００Ｈｚの範囲を積分する範囲としてもよい。
Next, with respect to the relationship between the obtained frequency and vibration energy (PSD), an integral value is obtained in a specific range.
The range of integration is not particularly limited, but integration is preferably performed within a range that does not include the resonance frequency of the measuring instrument. For example, when there is noise at the resonance frequency of the laser Doppler vibrometer or the like, the range not including the noise may be set as the integration range. Specifically, for example, when noise at the resonance frequency of a laser Doppler vibrometer or the like exists at 1 kHz or less, the range of 1350 Hz to 8000 Hz may be set as the integrating range.
このようにして、各測定箇所について、上記の積分値が得られる。そして、その積分値が最も小さい値であった測定箇所を、最小ＰＳＤ部とする。 In this way, the above integrated value is obtained for each measurement point. Then, the measurement point where the integrated value is the smallest is set as the minimum PSD section.
次に、本発明の強度推定方法は、特定の情報処理を行う工程として、前記最小ＰＳＤ部に対するその他の測定箇所の振動エネルギーの比である振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））を求める。 Next, the strength estimation method of the present invention obtains the vibration energy ratio (VER (1)), which is the ratio of the vibration energy of the other measurement points to the minimum PSD section, as a step of performing specific information processing.
振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））は、前記最小ＰＳＤ部に対するその他の測定箇所の振動エネルギーの比であり、次の式（Ｉ）から算出される。 The vibration energy ratio (VER (1)) is the ratio of the vibration energy at other measurement points to the minimum PSD portion, and is calculated from the following equation (I).
すなわち、式（Ｉ）における分母（式（Ｉ）中の「ＰＳＤmin」）が、前記最小ＰＳＤ部における、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係についての積分値（積分範囲：ｆ1〜ｆ2）である。そして、式（Ｉ）における分子（式（Ｉ）中の「ＰＳＤx」）が、前記最小ＰＳＤ部以外の測定箇所における、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係についての積分値（積分範囲：ｆ1〜ｆ2）である。 That is, the denominator in the formula (I) (“PSD min ” in the formula (I)) is the integral value (integration range: f 1 to f) regarding the relationship between the frequency and the vibration energy (PSD) in the minimum PSD part. 2 ) Then, the numerator in the formula (I) (“PSD x ” in the formula (I)) is an integral value (integration range: integral range) of the relationship between the frequency and the vibration energy (PSD) at the measurement points other than the minimum PSD part. f 1 to f 2 ).
そして、求められた振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））の値が、第１の閾値以下であった測定箇所を強度が強い（硬い）箇所であり、その値が第１の閾値以上であった測定箇所を強度が弱い（柔らかい）箇所である、と判定する。 Then, the measured vibration energy ratio (VER (1)) value was the first threshold value or less, the measurement point was a strong (hard) point, and the value was the first threshold value or more. It is determined that the measurement location is a weak (soft) location.
第１の閾値は、被照射体の材質等によって概ね決まる値である。例えば、非照射体がコンクリートである場合、コンクリートの配合や相対的な評価にもよるが、第１の閾値は、１．２〜１．５程度である。 The first threshold value is a value that is generally determined by the material of the irradiation target. For example, when the non-irradiation body is concrete, the first threshold value is about 1.2 to 1.5, although it depends on the concrete mixture and relative evaluation.
次に、本発明の強度推定方法は、特定の情報処理を行う工程として、前記振幅スペクトル（Ｓｆ）からスペクトルエントロピー（Ｈ）を求める。 Next, the intensity estimation method of the present invention obtains the spectrum entropy (H) from the amplitude spectrum (Sf) as a step of performing specific information processing.
各測定箇所におけるスペクトルエントロピー（Ｈ）は、次の式（ＩＩ）より算出する。 The spectral entropy (H) at each measurement point is calculated by the following formula (II).
ここで、Ｓｆは振幅スペクトルである。また、スペクトルエントロピー（Ｈ）の周波数計算範囲は特に限定されないが、前述の、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係について積分値を求める範囲と同一とすることが好ましい。 Here, Sf is an amplitude spectrum. Further, the frequency calculation range of the spectral entropy (H) is not particularly limited, but it is preferable to be the same as the above-described range for obtaining the integral value regarding the relationship between the frequency and the vibration energy (PSD).
そして、求められたスペクトルエントロピー（Ｈ）の値が、第２の閾値以下であった測定箇所を強度が弱い（柔らかい）箇所であり、その値が第２の閾値以上であった測定箇所を強度が強い（硬い）箇所である、と判定する。 Then, the measured spectral entropy (H) value is a weaker (soft) location at a measurement point that is less than or equal to the second threshold, and the measured location at which the value is greater than or equal to the second threshold is at intensity. Is determined to be a strong (hard) location.
第２の閾値は、被照射体の材質等によって概ね決まる値である。例えば、非照射体がコンクリートである場合、コンクリートの配合や相対的な評価にもよるが、第２の閾値は、１２．５程度である。 The second threshold value is a value that is generally determined by the material of the irradiation target. For example, when the non-irradiation body is concrete, the second threshold value is about 12.5, depending on the concrete composition and relative evaluation.
強度の判定については、上述したように、振動エネルギー比の値のみで判断してもよく、スペクトルエントロピーの値のみで判断してもよい。さらに、振動エネルギー比とスペクトルエントロピーの値を複合的に判定してもよい。すなわち、振動エネルギー比の値が第１の閾値以下であり、かつ、スペクトルエントロピーの値が第２の閾値以上である箇所を、強度が強い（硬い）箇所と判定し、一方、振動エネルギー比の値が第１の閾値以上であり、かつ、スペクトルエントロピーの値が第２の閾値以下である箇所を、強度が弱い（柔らかい）箇所と判定してもよい。 As described above, the strength may be determined only by the value of the vibration energy ratio, or by only the value of the spectral entropy. Further, the vibration energy ratio and the value of the spectral entropy may be determined in a composite manner. That is, a portion where the value of the vibration energy ratio is less than or equal to the first threshold value and the value of the spectral entropy is greater than or equal to the second threshold value is determined as a strong (hard) portion, while the value of the vibration energy ratio A portion whose value is equal to or higher than the first threshold value and whose spectral entropy value is equal to or lower than the second threshold value may be determined as a weak (soft) portion.
上記のような一連の処理についての代表例を図２にフローチャートとして表す。
図２に示すように、最初に、各計測点結果についてゲート処理（時間、周波数）を施し、目的信号のみを抽出する。次に振動エネルギーを計算する（レーザドップラー振動計に共振周波数が存在する場合には一度ＦＦＴ（フーリエ変換）後周波数領域で指定範囲内のエネルギーを計算することが好ましい。）。次に計測点中の最も低い値を示したエネルギーを健全部の基準とし、振動エネルギー比を計算する。
A representative example of the series of processes described above is shown as a flowchart in FIG.
As shown in FIG. 2, first, gate processing (time, frequency) is performed on each measurement point result, and only the target signal is extracted. Next, the vibration energy is calculated (when the laser Doppler vibrometer has a resonance frequency, it is preferable to calculate the energy within the specified range in the frequency domain after once FFT (Fourier transform)). Next, the vibration energy ratio is calculated with the energy showing the lowest value among the measurement points as the reference of the sound part.
次に、前記振幅スペクトル（Ｓｆ）からスペクトルエントロピー（Ｈ）を求める。 Next, the spectrum entropy (H) is obtained from the amplitude spectrum (Sf).
次に、振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））の値が第１の閾値以下であった測定箇所を強度が強い（硬い）箇所であり、その値が閾値以上であった測定箇所を強度が弱い（柔らかい）箇所である、と判定する。また、スペクトルエントロピー（Ｈ）の値が第２の閾値以下であった測定箇所を強度が弱い（柔らかい）箇所であり、その値が第２の閾値以上であった測定箇所を強度が強い（硬い）箇所である、と判定する。 Next, the measurement location where the value of the vibration energy ratio (VER (1)) is less than or equal to the first threshold is the location where the intensity is strong (hard), and the measurement location where the value is above the threshold is the intensity. It is determined to be a (soft) part. In addition, a measurement point whose spectral entropy (H) value is equal to or lower than the second threshold is a weak (soft) location, and a measurement point whose value is equal to or higher than the second threshold is strong (hard). ) Location.
このとき、振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））の値が第１の閾値以下であり、かつ、スペクトルエントロピー（Ｈ）の値が第２の閾値以上である箇所を強度が強い（硬い）箇所であると判定してもよい。また、振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））の値が第１の閾値以上であり、かつ、スペクトルエントロピー（Ｈ）の値が第２の閾値以下である箇所を強度が弱い（柔らかい）箇所であると判定してもよい。 At this time, a place where the value of the vibration energy ratio (VER (1)) is less than or equal to the first threshold and the value of the spectral entropy (H) is greater than or equal to the second threshold is a strong (hard) place. It may be determined that there is. Further, a portion where the value of the vibration energy ratio (VER (1)) is equal to or higher than the first threshold value and the value of the spectral entropy (H) is equal to or lower than the second threshold value is a weak intensity (soft) location. May be determined.
このようにして、被照射体の健全部についての強度の分布を判定する。
具体的な方法は、後述する実施例において説明する。
In this way, the distribution of the intensities of the healthy part of the irradiated body is determined.
A specific method will be described in Examples described later.
次に、本発明者が、上記のような振動エネルギー比及びスペクトルエントロピーを用いた強度推定方法に関する本発明に至った経緯について記す。 Next, a description will be given of how the inventor of the present invention reached the present invention regarding the intensity estimation method using the vibration energy ratio and the spectral entropy as described above.
非接触音響探査法では、空中放射音波によりコンクリート壁面を振動させ、この振動をレーザ計測により、振動速度スペクトルとして計測する。欠陥部と比べると健全部はほとんど振動していないことから、従来は健全部で計測される振動速度スペクトルの物理的な意味については考慮してこなかった。しかしながら、同じ健全部でも振動速度スペクトルにはばらつきがあり、特に強度が明瞭に異なる場合にはそのスペクトルの分布にも差が出ることが考えられる。例えば、硬い部分と柔らかい部分が同じコンクリート壁面に存在したとすると、柔らかい部分は硬い部分に比べると振動しやすいため、振動エネルギー（比）として比較した場合には、柔らかい部分の振動エネルギーは高くなることが想定される。また、このことはスペクトルの分布にも影響し、硬い部分は柔らかい部分に比べると平坦なスペクトル分布特性、すなわち白色度の高い特性を持っていることが想定される。振動エネルギー（比）とスペクトルエントロピーは元来、計測時の受光漏れに起因する計測不良点の識別のために考案されたものであるが、実はこのような対象物の強度推定にも用いることができる。 In the non-contact acoustic exploration method, concrete wall surfaces are vibrated by airborne sound waves, and this vibration is measured as a vibration velocity spectrum by laser measurement. Since the sound part hardly oscillates as compared with the defective part, the physical meaning of the vibration velocity spectrum measured in the sound part has not been considered so far. However, even in the same sound part, there is variation in the vibration velocity spectrum, and it is conceivable that the distribution of the spectrum will also differ if the intensities are clearly different. For example, if a hard part and a soft part exist on the same concrete wall surface, the soft part is more likely to vibrate than the hard part, so the vibration energy of the soft part is higher when compared as the vibration energy (ratio). Is assumed. This also affects the spectrum distribution, and it is assumed that the hard portion has a flat spectrum distribution characteristic, that is, the characteristic of high whiteness, as compared with the soft portion. Vibrational energy (ratio) and spectral entropy were originally devised to identify measurement defects due to leakage of received light at the time of measurement, but in reality they can also be used to estimate the intensity of such objects. it can.
初めに、強度が異なる４種類の円筒状コンクリートを内包した供試体を用意した。円筒状コンクリートの半径は、約５０ｍｍである。この供試体の寸法図を図３に示す。 First, a specimen containing four types of cylindrical concrete having different strengths was prepared. The radius of cylindrical concrete is about 50 mm. A dimensional drawing of this sample is shown in FIG.
次に、図４に示すように供試体を配置した後、長距離音響放射装置（ＬＲＡＤ）から供試体へ音波を照射して、供試体表面に１００ｄＢの音圧を発生させた。そして、スキャニング振動計（ＳＬＤＶ）を用いて、その表面の複数個所について振動速度を測定した。測定位置は、図５に示すとおりである。強度が異なる円筒状コンクリートを、左から２、５、８、１１として、測定した。その他の１、３、４、６、７、９、１０、１２は、周囲のコンクリートの測定である。なお、これら４つの円筒状コンクリートの圧縮強度は、測定箇所２、５、８、１１について、それぞれ３０、４０、６０、８０Ｎ／ｍ2である。 Next, after arranging the test piece as shown in FIG. 4, a sound wave was applied to the test piece from a long-distance acoustic emission device (LRAD) to generate a sound pressure of 100 dB on the surface of the test piece. Then, using a scanning vibrometer (SLDV), the vibration velocity was measured at a plurality of points on the surface. The measurement position is as shown in FIG. The cylindrical concretes having different strengths were measured as 2, 5, 8, and 11 from the left. The other 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 12 are measurements of the surrounding concrete. The compressive strengths of these four cylindrical concretes were 30, 40, 60 and 80 N / m 2 at the measurement points 2 , 5, 8, and 11, respectively.
この際の測定条件は、以下のとおりである。
計測周波数範囲：５００−７１００Ｈｚ
音源：ＬＲＡＤ（Ｌｏｎｇ Ｒａｎｇｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｄｅｖｃｅ）
ＬＲＡＤから測定面までの距離：２．５４９ｍ
ＳＬＤＶから測定面までの距離：３．１６５ｍ
音波：トーンバースト波（変調周波数２００Ｈｚ，ｉｎｔｅｒｖａｌ＝５０ｍｓ）
測定点での加算平均回数：５回
測定面での最大音圧は：１００ｄＢ程度
The measurement conditions at this time are as follows.
Measurement frequency range: 500-7100Hz
Sound source: LRAD (Long Range Acoustic Device)
Distance from LRAD to measurement surface: 2.549m
Distance from SLDV to measurement surface: 3.165m
Sound wave: Tone burst wave (modulation frequency 200Hz, interval = 50ms)
Number of averaging at the measurement point: 5 times Maximum sound pressure on the measurement surface is about 100 dB
次に、各測定箇所（１２か所）の各々における振動速度の測定結果（振動速度と時間との関係）をフーリエ変換し、測定箇所ごとの振幅スペクトル（Ｓｆ）を求めた。 Next, the measurement result of the vibration velocity (relationship between vibration velocity and time) at each of the measurement points (12 points) was Fourier-transformed to obtain the amplitude spectrum (Sf) at each measurement point.
次に、得られた振幅スペクトル（Ｓｆ）に基づいて、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係を求めた。振動エネルギー（ＰＳＤ）は、振動速度の２乗に比例する値である。 Next, based on the obtained amplitude spectrum (Sf), the relationship between frequency and vibration energy (PSD) was obtained. Vibration energy (PSD) is a value proportional to the square of the vibration velocity.
そして、得られた周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係において、ｆ1＝１３５０Ｈｚからｆ2＝８１９２Ｈｚまでの範囲で積分値（ＰＳＤ積分値）を求めた。
その結果、１番のＰＳＤ積分値が最も小さくなったため、１番を「最小ＰＳＤ部」と認定した。そして、他の測定箇所（１１か所）について、１番と対比する振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））を求めた。すなわち、前述の式（Ｉ）における分母を１番のものとし、他の各測定箇所におけるものを分子として、各々における振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））を求めた。
Then, in the obtained relationship between the frequency and the vibration energy (PSD), an integral value (PSD integral value) was obtained in the range of f 1 = 1350 Hz to f 2 = 8192 Hz.
As a result, the PSD integral value of No. 1 was the smallest, so No. 1 was certified as the "minimum PSD section". Then, at other measurement points (11 points), the vibration energy ratio (VER (1)) in contrast with No. 1 was obtained. That is, the denominator in the above-mentioned formula (I) was taken as the first denominator, and the denominator at other measurement points was taken as the numerator, and the vibrational energy ratio (VER (1)) in each was obtained.
次に、各測定箇所における前述の式（ＩＩ）に基づいてスペクトルエントロピーを計算した。なお、スペクトルエントロピー（Ｈ）の周波数計算範囲は１３５０〜８１９２Ｈｚとした。 Next, the spectral entropy was calculated based on the above formula (II) at each measurement point. The frequency calculation range of the spectrum entropy (H) was set to 1350 to 8192 Hz.
このようにして得られた、１〜１２番までの測定箇所の振動エネルギー比とエントロピースペクトルの計算結果を図６に示す。
振動エネルギー比の第１の閾値を１．４程度とし、エントロピースペクトルの第２の閾値を１２．５程度とすると、測定箇所２及び５は、振動エネルギー比が第１の閾値以上であり、エントロピースペクトルが第２の閾値以下であるので、強度が弱い柔らかいグループに分類される。一方、測定箇所８及び１１は、振動エネルギー比が第１の閾値以下であり、エントロピースペクトルが第２の閾値以上であるので、強度が強い硬いグループに分類される。
FIG. 6 shows the calculation results of the vibration energy ratio and the entropy spectrum of the measurement points 1 to 12 thus obtained.
If the first threshold of the vibration energy ratio is set to about 1.4 and the second threshold of the entropy spectrum is set to about 12.5, the measurement points 2 and 5 have the vibration energy ratio of the first threshold or more, and the entropy Since the spectrum is below the second threshold value, it is classified into the soft group with weak intensity. On the other hand, at the measurement points 8 and 11, the vibration energy ratio is equal to or lower than the first threshold value and the entropy spectrum is equal to or higher than the second threshold value, so that the measurement points 8 and 11 are classified into a hard group having high strength.
このように、非接触音響探査法の欠陥検出アルゴリズムを健全部に適用することで、コンクリートの強度推定に用いることができることが明らかになった。従来、健全部でのデータのばらつきには物理的な意味があるとは考えていなかったが、今回、初めて意味があることが示された。なお、本手法はコンクリート以外のものでも使用できるため、今後さらに適用範囲が広がっていくことが予想される。 In this way, it was clarified that the defect detection algorithm of the non-contact acoustic exploration method can be applied to the strength estimation of concrete by applying it to the sound part. Previously, I did not think that the variation of data in the sound part had a physical meaning, but this time it was shown that it has a meaning for the first time. Since this method can be used with materials other than concrete, it is expected that the scope of application will further expand in the future.
１ 被照射体
１０ 装置
１１ 音響発信源
１３ 計測器
１３１ レーザ
１５ コンピュータ
１５１ 解析装置
１５２ 制御装置
１５３ 表示部
１７ 任意波形発生装置
１９ アンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Irradiation object 10 Device 11 Acoustic source 13 Measuring instrument 131 Laser 15 Computer 151 Analysis device 152 Control device 153 Display part 17 Arbitrary waveform generation device 19 Amplifier
Claims (4)
音波発信源から音波を照射し、前記被照射体の表面を振動させて、各測定箇所における振動速度を測定する工程と、
得られた振動速度を測定結果に基づいて、各測定箇所における周波数と振動速度との関係を表す振幅スペクトル（Ｓｆ）を求めた後、さらに周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係を求め、得られた周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係について特定範囲で積分値を求め、その積分値が最も小さい値であった測定箇所を最小ＰＳＤ部とする工程と、
下記式（Ｉ）に基づいて、前記最小ＰＳＤ部に対するその他の測定箇所の振動エネルギーの比である振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））を求める工程と、
（式（Ｉ）中のＰＳＤminは、前記最小ＰＳＤ部における、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係についての積分値（積分範囲：ｆ1〜ｆ2）を意味し、式（Ｉ）中のＰＳＤxは、前記最小ＰＳＤ部以外の測定箇所における、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係についての積分値（積分範囲：ｆ1〜ｆ2）を意味する。）
求められた振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））の値が、第１の閾値以下であった測定箇所を強度が強い箇所であり、第１の閾値以上であった測定箇所を強度が弱い箇所である、と判定する工程と、
を備える強度推定方法。 Irradiating a sound wave to the surface of the irradiated object, measuring the vibration speed at a plurality of measurement points on the surface, a strength estimation method using a sound wave to determine the distribution of the intensity of the irradiated object,
Irradiating a sound wave from a sound wave source, vibrating the surface of the irradiation target, and measuring the vibration speed at each measurement point,
Based on the measurement result of the obtained vibration velocity, after obtaining the amplitude spectrum (Sf) representing the relation between the frequency and the vibration velocity at each measurement point, the relation between the frequency and the vibration energy (PSD) is further obtained, and A step of obtaining an integral value in a specific range with respect to the relationship between the obtained frequency and vibration energy (PSD), and setting the measurement point at which the integral value is the smallest as the minimum PSD portion,
A step of obtaining a vibration energy ratio (VER (1)), which is a ratio of vibration energy at other measurement points to the minimum PSD section, based on the following equation (I),
(PSDmin in the formula (I) means an integral value (integration range: f 1 to f 2 ) regarding the relationship between the frequency and the vibration energy (PSD) in the minimum PSD portion, and PSDx means an integral value (integration range: f 1 to f 2 ) regarding the relationship between frequency and vibration energy (PSD) at a measurement point other than the minimum PSD section.)
The measured vibration energy ratio (VER (1)) value was below the first threshold when the measurement was strong, and above the first threshold when the measurement was weak. A step of determining that there is,
An intensity estimation method comprising:
（式（ＩＩ）においてＳｆは振幅スペクトルを意味する。）
前記求められた振動エネルギー比の値が第１の閾値以下であり、かつ、求められたスペクトルエントロピーの値が第２の閾値以上である箇所を、強度が強い箇所と判定し、一方、前記求められた振動エネルギー比の値が第１の閾値以上であり、かつ、求められたスペクトルエントロピーの値が第２の閾値以下である箇所を、強度が弱い箇所と判定する工程と、
を備える、請求項１に記載の強度推定方法。 Furthermore, a step of obtaining a spectrum entropy (H) from the amplitude spectrum (Sf) based on the following formula (II),
(In the formula (II), Sf means an amplitude spectrum.)
A portion where the value of the obtained vibration energy ratio is less than or equal to the first threshold value and the obtained value of the spectral entropy is greater than or equal to the second threshold value is determined as a strong intensity portion, while the determination is performed. A step where the value of the obtained vibration energy ratio is equal to or higher than a first threshold value, and the value of the obtained spectrum entropy is equal to or lower than the second threshold value is determined to be a weak intensity point;
The intensity estimation method according to claim 1, further comprising:
音波発信源から音波を照射し、前記被照射体の表面を振動させて、各測定箇所における振動速度を測定する工程と、
得られた振動速度を測定結果に基づいて、各測定箇所における周波数と振動速度との関係を表す振幅スペクトル（Ｓｆ）を求めた後、さらに周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係を求め、得られた周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係について特定範囲で積分値を求め、その積分値が最も小さい値であった測定箇所を最小ＰＳＤ部とする工程と、
下記式（Ｉ）に基づいて、前記最小ＰＳＤ部に対するその他の測定箇所の振動エネルギーの比である振動エネルギー比（ＶＥＲ（１））を求める工程と、
（式（Ｉ）中のＰＳＤminは、前記最小ＰＳＤ部における、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係についての積分値（積分範囲：ｆ1〜ｆ2）を意味し、式（Ｉ）中のＰＳＤxは、前記最小ＰＳＤ部以外の測定箇所における、周波数と振動エネルギー（ＰＳＤ）との関係についての積分値（積分範囲：ｆ1〜ｆ2）を意味する。）
下記式（ＩＩ）に基づいて、前記振幅スペクトル（Ｓｆ）からスペクトルエントロピー（Ｈ）を求める工程と、
（式（ＩＩ）においてＳｆは振幅スペクトルを意味する。）
求められたスペクトルエントロピー（Ｈ）の値が、第２の閾値以下であった測定箇所を強度が弱い箇所であり、第２の閾値以上であった測定箇所を強度が強い箇所である、と判定する工程と、
を備える強度推定方法。 Irradiating a sound wave to the surface of the irradiated object, measuring the vibration speed at a plurality of measurement points on the surface, a strength estimation method using a sound wave to determine the distribution of the intensity of the irradiated object,
Irradiating a sound wave from a sound wave source, vibrating the surface of the irradiation target, and measuring the vibration speed at each measurement point,
Based on the measurement result of the obtained vibration velocity, after obtaining the amplitude spectrum (Sf) representing the relation between the frequency and the vibration velocity at each measurement point, the relation between the frequency and the vibration energy (PSD) is further obtained, and A step of obtaining an integral value in a specific range with respect to the relationship between the obtained frequency and vibration energy (PSD), and setting the measurement point at which the integral value is the smallest as the minimum PSD portion,
A step of obtaining a vibration energy ratio (VER (1)), which is a ratio of vibration energy at other measurement points to the minimum PSD section, based on the following equation (I),
(PSDmin in the formula (I) means an integral value (integration range: f 1 to f 2 ) regarding the relationship between the frequency and the vibration energy (PSD) in the minimum PSD portion, and PSDx means an integral value (integration range: f 1 to f 2 ) regarding the relationship between frequency and vibration energy (PSD) at a measurement point other than the minimum PSD section.)
Determining a spectral entropy (H) from the amplitude spectrum (Sf) based on the following formula (II):
(In the formula (II), Sf means an amplitude spectrum.)
The obtained spectral entropy (H) value is determined to be a weak intensity point at a measurement point equal to or lower than the second threshold value, and a strong intensity point at a measurement point value equal to or higher than the second threshold value. And the process of
An intensity estimation method comprising:
前記被照射体の表面を振動させ得る音波を発生させる音響発信源と、
前記被照射体の表面の振動速度を測定する計測器と、
得られた振動速度の測定結果を用いて、被照射体の強度の分布を特定する解析装置とを有し、
請求項１〜３のいずれか１に記載の強度推定方法を行うことができる、強度推定システム。
Irradiating the surface of the irradiated object with sound waves, measuring the vibration velocity at a plurality of measurement points on the surface, a strength estimation system using sound waves to determine the distribution of the intensity of the irradiated object,
An acoustic transmission source that generates a sound wave that can vibrate the surface of the irradiated body,
A measuring instrument for measuring the vibration velocity of the surface of the irradiation target,
Using the obtained measurement result of the vibration velocity, having an analyzer for specifying the distribution of the intensity of the irradiated object,
An intensity estimation system capable of performing the intensity estimation method according to claim 1.
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