JP7416356B2 - Non-destructive testing method and testing equipment - Google Patents
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Description
本願発明は、コンクリート体内に埋設配置されている鋼材の損傷の有無を、該コンクリート体を破壊することなくその外部から検査する非破壊検査方法及びその検査装置に関するものである。 The present invention relates to a non-destructive inspection method and an inspection device for inspecting whether or not steel materials buried in a concrete body are damaged from the outside without destroying the concrete body.
従来から、コンクリート体内に設けられた鋼材の破断の有無を検査する非破壊検査方法が知られている。例えば、特許第3734822号公報(特許文献1)に記載された非破壊検査方法は、永久磁石を、コンクリート体に埋設された検査対象の鉄筋の長手方向に沿って、コンクリート体表面を移動させることにより鋼材を磁化させ、鋼材の長手方向に一定の距離を置いて配置した2個の磁気センサによってコンクリート体の表面から漏れる磁束密度をそれぞれ測定する。更に得られた2つの測定値の差分(微分近似値:磁束密度の変化率)を算出し、この差分が一定の閾値を越える場所において破断の疑いがあると判断する手法をとっている。しかしながら、この判定方法は、上記閾値を定めるにあたって相当の実務経験が必要であり、また、磁化条件により大きくベースライン(磁束密度波形の変化の基準となる直線)が傾いた場合には、相当の実務経験者でも判定が困難な場合があるなどの問題があった。 BACKGROUND ART Conventionally, non-destructive testing methods have been known for testing the presence or absence of fractures in steel provided within a concrete body. For example, the nondestructive testing method described in Japanese Patent No. 3734822 (Patent Document 1) involves moving a permanent magnet along the longitudinal direction of the reinforcing bars to be inspected buried in the concrete body. The steel material is magnetized, and the magnetic flux density leaking from the surface of the concrete body is measured by two magnetic sensors placed a certain distance apart in the longitudinal direction of the steel material. Furthermore, a method is used in which the difference between the two obtained measured values (differential approximation value: rate of change in magnetic flux density) is calculated, and where this difference exceeds a certain threshold, it is determined that there is a suspicion of rupture. However, this judgment method requires a considerable amount of practical experience in determining the above threshold value, and if the baseline (the straight line that serves as the reference for changes in the magnetic flux density waveform) is significantly tilted due to the magnetization conditions, a considerable amount of work will be required. There were problems such as it was sometimes difficult for even those with practical experience to make judgments.
この問題に対し、この磁束密度の変化率の状態を、予め模擬した鉄筋コンクリート構造体(鉄筋の破断位置が既知)を用いたモックアップ測定等によって得られるデータと対比し、定性的(例えば、経験則、AI技術、機械学習等を含む)に鉄筋の破断の有無を検査しようとすれば、その精度を確保するためには大量のデータを膨大な時間を費やして収集する必要があり、検査の簡易迅速化という点において問題がある。 To solve this problem, we compared the state of the rate of change of magnetic flux density with data obtained by mock-up measurements using a reinforced concrete structure simulated in advance (the fracture position of the reinforcing bars is known). In order to ensure accuracy, it is necessary to collect a large amount of data over a huge amount of time, which makes the inspection process difficult. There is a problem in terms of simplicity and speed.
また、事前の学習データと測定により取得したデータの対比により破断の有無を判断するものであるため、例えば、学習データーベースに無いような事例に当たった場合には、適切な判断ができないという問題もあった。 In addition, since the presence or absence of a break is determined by comparing the pre-learning data with the data obtained through measurement, there is a problem that, for example, if a case that does not exist in the learning database occurs, an appropriate judgment cannot be made. There was also.
そこで本願発明は、コンクリート体内の鋼材の損傷の有無を、該コンクリート体を破壊することなく定量的に判定する非破壊検査方法及び非破壊検査装置を提案することを目的としてなされたものである。 Therefore, the present invention has been made with the object of proposing a non-destructive testing method and a non-destructive testing device that quantitatively determine the presence or absence of damage to steel materials within a concrete body without destroying the concrete body.
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。 The present invention employs the following configuration as a specific means for solving this problem.
「本願の第1の発明」
本願の第1の発明の非破壊検査方法では、検査対象鋼材が埋設されたコンクリート体の外側から、磁石によって上記検査対象鋼材を磁化させ、その後磁気センサによって上記コンクリート体の磁束密度を測定することで、上記検査対象鋼材の損傷部の有無を検出する非破壊検査方法において、上記磁石の磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、該磁石を撤去する着磁工程と、上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定工程と、上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算工程と、上記演算工程で求められた磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定工程と、を含むとともに、上記判定工程は、上記磁束密度微分波形が2階以上の偶数階微分による波形であるときには、後記「略点対称の双極形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することを特徴としている。
なお「略点対称の双極形の判定手法」は、上記磁束密度微分波形の波形変化部において、負側のピーク高さ「Pn」と正側のピーク高さ「Ps」の絶対値の比「|Pn|/|Ps|」が「0.5~2」の範囲にあるときに、上記波形変化部が略点対称の双極形であると判定するものである。
"First invention of the present application"
In the non-destructive testing method of the first invention of the present application, the steel material to be tested is magnetized from the outside of the concrete body in which the steel material to be tested is buried using a magnet, and then the magnetic flux density of the concrete body is measured by a magnetic sensor. In the non-destructive testing method for detecting the presence or absence of damaged parts of the steel material to be inspected, the magnetized surface of the magnet is placed close to the surface of the concrete body and then moved as appropriate or without being moved. A magnetization step of magnetizing the steel material to be inspected along its longitudinal direction and then removing the magnet, and placing the magnetic sensor close to the surface of the concrete body and then moving or moving it as appropriate. a magnetic flux density measurement step of measuring the magnetic flux density of the steel material to be inspected, a calculation step of differentiating the magnetic flux density by two orders or more in the longitudinal direction of the steel material to be inspected to obtain a magnetic flux density differential waveform; a determination step of determining the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the obtained magnetic flux density differential waveform , and the determination step includes determining whether the magnetic flux density differential waveform is a waveform with an even number order differential of the second order or higher. When this is the case, the presence or absence of damage in the steel material to be inspected is determined based on whether the waveform changing portion is a bipolar shape with approximately point symmetry, based on the "approximately point symmetrical bipolar shape determination method" described later. It is said that
The "approximately point-symmetrical bipolar determination method" is based on the ratio of the absolute value of the negative peak height "Pn" and the positive peak height "Ps" in the waveform change part of the magnetic flux density differential waveform. When |Pn|/|Ps|'' is in the range of 0.5 to 2, it is determined that the waveform changing portion is a bipolar waveform with substantially point symmetry.
ここで、上記検査対象鋼材とは、一般的な鉄筋コンクリート構造物に多用される鉄筋である断面形状が円形の丸棒や表面に突起を設けた異形棒鋼に限らず、断面形状が矩形、その他の多角形の棒鋼、H形鋼であってもよい。また、通水とか通気等に使用する内部が空洞の鋼管であってもよく、さらにプレストレスト・コンクリート工法に使用するPC鋼棒、PC鋼線やPC鋼撚線といったPC鋼材、あるいはこれらを内部に通して使用するシース管やシース管内のPC鋼材であってもよい。 Here, the above-mentioned steel materials to be inspected are not limited to round bars with a circular cross-sectional shape and deformed steel bars with protrusions on the surface, which are often used in general reinforced concrete structures, but also steel bars with a rectangular cross-sectional shape and other steel bars. It may be a polygonal steel bar or H-shaped steel. In addition, it may be a hollow steel pipe used for water flow or ventilation, and it may also be made of prestressed steel materials such as prestressed steel rods, prestressed steel wires, or prestressed steel stranded wires used in prestressed concrete construction methods, or these may be used inside. It may be a sheath pipe used through the pipe or a PC steel material inside the sheath pipe.
また、鋼材の損傷とは、鋼材が完全に破断している状態のほか、例えば、PC鋼線やPC鋼撚線のように多数の鋼線の束からなる鋼材の場合は、多数の鋼線の一部が破断しているような場合も含まれる。 In addition, damage to steel refers to not only the state where the steel is completely broken, but also, for example, in the case of steel made of a bundle of many steel wires such as PC steel wire or PC stranded wire, damage to the steel material refers to the state where the steel material is completely broken. This also includes cases where a part of the pipe is broken.
上記着磁工程において検査対象鋼材を磁化させる際に、磁石の磁化面をコンクリート体の表面に近付けて配置するには、該磁石の磁化面をコンクリート体の表面付近の所定位置に、一時的に近づければよく、必ずしも磁石の磁化面をコンクリート体の表面に当接させる必要は無く、静止させる必要もない。また、上記磁石が小型であれば、その磁石の磁化面を検査対象鋼材の長手方向に沿って移動させることで、検査対象鋼材を磁化させればよく、上記磁石が大型であれば、その磁石の磁化面を移動させることなく検査対象鋼材の長手方向に沿った一箇所に配置することで、検査対象鋼材を広範囲で磁化できる場合がある。 When magnetizing the steel to be inspected in the above magnetization process, in order to place the magnetized surface of the magnet close to the surface of the concrete body, temporarily place the magnetized surface of the magnet at a predetermined position near the surface of the concrete body. The magnetized surface of the magnet does not necessarily need to be brought into contact with the surface of the concrete body, nor does it need to be stationary. Furthermore, if the magnet is small, the steel to be inspected may be magnetized by moving the magnetized surface of the magnet along the longitudinal direction of the steel to be inspected; if the magnet is large, the magnet By arranging the magnetization surface at one location along the longitudinal direction of the steel material to be inspected without moving the magnetization surface thereof, the steel material to be inspected may be magnetized over a wide range.
ここで、磁石の磁化面とは、鋼材に着磁する際に、コンクリート体の表面に最も近づける磁石の一面を指し、その形状は単一の平面に限るものではなく、また磁石は、永久磁石と電磁石のいずれであってもよい。 Here, the magnetized surface of a magnet refers to the surface of the magnet that is closest to the surface of the concrete body when magnetizing steel materials, and its shape is not limited to a single plane. or an electromagnet.
また、磁束密度測定工程において、磁気センサをコンクリート体の表面に近付けて配置するには、上記磁石の場合と同様に、磁気センサをコンクリート体の表面付近の所定位置に、一時的に近づければよく、直接コンクリート体の表面に当接させる必要は無く、静止させる必要もない。 In addition, in the magnetic flux density measurement process, in order to place the magnetic sensor close to the surface of the concrete body, as in the case of the above magnet, it is necessary to temporarily bring the magnetic sensor close to a predetermined position near the surface of the concrete body. Often, there is no need for it to be in direct contact with the surface of the concrete body, and there is no need for it to be stationary.
ただし、検査対象鋼材の長手方向に沿った磁束密度を求めるには、検査対象鋼材の損傷部の検査範囲のみではなく、必要に応じてその周辺範囲まで含めて磁束密度を測定する必要がある。そのためには、1個又は複数個の磁気センサを適宜に移動させつつ磁束密度を測定すればよく、例えば、磁気センサを、検査対象鋼材の長手方向に沿ってコンクリート体の表面付近を移動させながら磁束密度を測定することができる。あるいは、コンクリート体の長手方向と直交する方向に往復動させつつ、少しずつ検査対象鋼材の長手方向にずらせることによって、検査対象鋼材の磁束密度を測定し、この測定結果から検査対象鋼材の長手方向に沿った磁束密度を算出することができる。 However, in order to determine the magnetic flux density along the longitudinal direction of the steel material to be inspected, it is necessary to measure the magnetic flux density not only in the inspection range of the damaged part of the steel material to be inspected, but also in the surrounding area as necessary. To do this, it is sufficient to measure the magnetic flux density while moving one or more magnetic sensors as appropriate. For example, while moving the magnetic sensor near the surface of the concrete body along the longitudinal direction of the steel to be inspected. Magnetic flux density can be measured. Alternatively, the magnetic flux density of the steel to be inspected can be measured by moving it back and forth in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the concrete body and gradually shifting it in the longitudinal direction of the steel to be inspected. The magnetic flux density along the direction can be calculated.
「本願の第2の発明」
本願の第2の発明の非破壊検査方法では、検査対象鋼材が埋設されたコンクリート体の外側から、磁石によって上記検査対象鋼材を磁化させ、その後磁気センサによって上記コンクリート体の磁束密度を測定することで、上記検査対象鋼材の損傷部の有無を検出する非破壊検査方法において、上記磁石の磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、該磁石を撤去する着磁工程と、上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定工程と、上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算工程と、上記演算工程で求められた磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定工程と、を含むとともに、上記判定工程は、上記磁束密度微分波形が3階以上の奇数階微分による波形であるときには、後記「略線対称の単峰形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することを特徴としている。
なお「略線対称の単峰形の判定手法」は、上記磁束密度微分波形の波形変化部におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記波形変化部における上記ピーク値の略「1/2」にそれぞれ対応する2点の上記基準位置からの離間間隔が略同一であるときに、又は、上記波形変化部におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記波形変化分におけるピーク値から該ピーク値の略「1/2」の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積と、正側の面積が略同一であるときに、上記波形変化部が略線対称の単峰形であると判定するものである。
"Second invention of the present application"
In the non-destructive testing method of the second invention of the present application, the steel material to be tested is magnetized from the outside of the concrete body in which the steel material to be tested is buried using a magnet, and then the magnetic flux density of the concrete body is measured by a magnetic sensor. In the non-destructive testing method for detecting the presence or absence of damaged parts of the steel material to be inspected, the magnetized surface of the magnet is placed close to the surface of the concrete body and then moved as appropriate or without being moved. A magnetization step of magnetizing the steel material to be inspected along its longitudinal direction and then removing the magnet, and placing the magnetic sensor close to the surface of the concrete body and then moving or moving it as appropriate. a magnetic flux density measurement step of measuring the magnetic flux density of the steel material to be inspected, a calculation step of differentiating the magnetic flux density by two orders or more in the longitudinal direction of the steel material to be inspected to obtain a magnetic flux density differential waveform; a determination step of determining the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the obtained magnetic flux density differential waveform , and the determination step includes determining whether the magnetic flux density differential waveform is a waveform with an odd order differential of the third or higher order. When this is the case, the presence or absence of damage to the steel material to be inspected is determined based on whether the waveform change part is a substantially line-symmetrical single-peaked shape based on the “approximately line-symmetrical unimodal determination method” described later. It is characterized by
The "approximately linearly symmetric single peak determination method" uses the position in the longitudinal direction of the steel material to be inspected that corresponds to the peak value in the waveform change part of the magnetic flux density differential waveform as a reference position, and When two points corresponding to approximately "1/2" of the peak value are approximately the same distance from the reference position, or in the longitudinal direction of the steel material to be inspected corresponding to the peak value at the waveform changing part. The position at is the reference position, and in the area surrounded by the peak value in the waveform change to the position approximately "1/2" of the peak value, the area on the negative side and the area on the positive side of the reference position are When they are substantially the same, it is determined that the waveform changing portion has a single peak shape that is substantially line symmetrical.
「本願の第3の発明」
本願の第3の発明の非破壊検査方法では、上記第1又は第2の発明に係る非破壊検査方法において、上記磁気センサを少なくとも1個用いて、該磁気センサを、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつコンクリート体表面に沿う方向における少なくとも2位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて上記磁束密度微分波形を取得するとともに、該各磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置をそれぞれ推定する推定工程を含むことを特徴としている。
"Third invention of the present application"
In the non-destructive testing method according to the third invention of the present application, in the non-destructive testing method according to the first or second invention , at least one of the magnetic sensors is used , and the magnetic sensor is applied to the longitudinal direction of the steel material to be inspected. Obtain the magnetic flux density differential waveform by moving the steel material to be inspected in the longitudinal direction at at least two positions in a direction perpendicular to the direction and along the surface of the concrete body, and based on each of the magnetic flux density differential waveforms, The present invention is characterized by including an estimation step of estimating a damage position of the steel material to be inspected in the longitudinal direction and a damage position of the steel material to be inspected in a direction along the surface of the concrete body.
「本願の第4の発明」
本願の第4の発明の非破壊検査方法では、上記第1又は第2の発明に係る非破壊検査方法において、上記磁気センサを少なくとも1個用いて、該磁気センサを、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも2位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて上記磁束密度微分波形を取得するとともに、該各磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定する推定工程を含むことを特徴としている。
"Fourth invention of the present application"
In the non-destructive testing method according to the fourth invention of the present application, in the non-destructive testing method according to the first or second invention , at least one of the magnetic sensors is used , and the magnetic sensor is applied to the surface of the concrete body. Obtain the magnetic flux density differential waveform by moving in the longitudinal direction of the steel material to be inspected in at least two positions vertically and at different distances from the surface, and based on the respective magnetic flux density differential waveforms, The present invention is characterized by including an estimation step of estimating the damage position of the steel material to be inspected in a direction perpendicular to the surface of the concrete body.
「本願の第5の発明」
本願の第5の発明の非破壊検査装置では、検査対象鋼材が埋設されたコンクリート体の外側から、磁石によって上記検査対象鋼材を磁化させ、その後磁気センサによって上記コンクリート体の磁束密度を測定することで、上記検査対象鋼材の損傷部の有無を検出する非破壊検査装置であって、磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、撤去される上記磁石を備える着磁部と、上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定部と、上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算部と、該演算部で求められた磁束密度微分波形に基づいて上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定部と、を備えるとともに、上記判定部は、上記磁束密度微分波形が2階以上の偶数階微分による波形であるときには、後記「略点対称の双極形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することを特徴としている。
なお、「略点対称の双極形の判定手法」は、上記磁束密度微分波形の波形変化部において、負側のピーク高さ「Pn」と正側のピーク高さ「Ps」の絶対値の比「|Pn|/|Ps|」が「0.5~2」の範囲にあるときに、上記波形変化部が略点対称の双極形であると判定するものである。
"Fifth invention of the present application"
In the non-destructive testing device of the fifth invention of the present application, a magnet magnetizes the steel material to be inspected from the outside of the concrete body in which the steel material to be inspected is buried, and then a magnetic sensor measures the magnetic flux density of the concrete body. A non-destructive testing device for detecting the presence or absence of damaged parts in the steel material to be inspected, wherein the magnetized surface is placed close to the surface of the concrete body and then moved as appropriate or without being moved. After the target steel material is magnetized along its longitudinal direction, the magnetized part including the magnet is removed, and the magnetic sensor is placed close to the surface of the concrete body and then moved appropriately, or by moving. a magnetic flux density measurement section that measures the magnetic flux density of the steel material to be inspected without causing the steel material to be inspected; a determination unit that determines the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the magnetic flux density differential waveform obtained in When the waveform is a waveform, the presence or absence of damage to the steel material to be inspected is determined based on whether the waveform change part is a bipolar shape that is approximately point symmetrical based on the "approximately point symmetrical bipolar shape determination method" described later. It is characterized by
The "approximately point-symmetrical bipolar determination method" is based on the ratio of the absolute value of the negative peak height "Pn" and the positive peak height "Ps" in the waveform change part of the magnetic flux density differential waveform. When "|Pn|/|Ps|" is in the range of "0.5 to 2", it is determined that the waveform changing section is a substantially point-symmetrical bipolar type.
「本願の第6の発明」
本願の第6の発明の非破壊検査装置では、検査対象鋼材が埋設されたコンクリート体の外側から、磁石によって上記検査対象鋼材を磁化させ、その後磁気センサによって上記コンクリート体の磁束密度を測定することで、上記検査対象鋼材の損傷部の有無を検出する非破壊検査装置であって、磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、撤去される上記磁石を備える着磁部と、上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定部と、上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算部と、該演算部で求められた磁束密度微分波形に基づいて上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定部と、を備えるとともに、上記判定部は、上記磁束密度微分波形が3階以上の奇数階微分による波形であるときには、後記「略線対称の単峰形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することを特徴としている。
なお「略線対称の単峰形の判定手法」は、上記磁束密度微分波形の波形変化部におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記波形変化部における上記ピーク値の略「1/2」にそれぞれ対応する2点の上記基準位置からの離間間隔が略同一であるときに、又は、上記波形変化部におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記波形変化部におけるピーク値から該ピーク値の略「1/2」の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積と、正側の面積が略同一であるときに、上記波形変化部が略線対称の単峰形であると判定するものである。
"Sixth invention of the present application"
In the nondestructive testing device of the sixth invention of the present application, a magnet magnetizes the steel material to be inspected from the outside of the concrete body in which the steel material to be inspected is buried, and then a magnetic sensor measures the magnetic flux density of the concrete body. A non-destructive testing device for detecting the presence or absence of damaged parts in the steel material to be inspected, wherein the magnetized surface is placed close to the surface of the concrete body and then moved as appropriate or without being moved. After the target steel material is magnetized along its longitudinal direction, the magnetized part including the magnet is removed, and the magnetic sensor is placed close to the surface of the concrete body and then moved appropriately, or by moving. a magnetic flux density measurement section that measures the magnetic flux density of the steel material to be inspected without causing the steel material to be inspected; a determination unit that determines the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the magnetic flux density differential waveform obtained in If the waveform is a waveform, the presence or absence of damage to the steel material to be inspected is determined based on whether the waveform change part is a substantially line-symmetrical single-peaked shape based on the “approximately line-symmetrical unimodal determination method” described later. It is characterized by
The "approximately linearly symmetrical unimodal determination method" uses the position in the longitudinal direction of the steel material to be inspected that corresponds to the peak value in the waveform change part of the magnetic flux density differential waveform as a reference position, and When two points corresponding to approximately "1/2" of the peak value are approximately the same distance from the reference position, or in the longitudinal direction of the steel material to be inspected corresponding to the peak value at the waveform changing part. The position at is the reference position, and in the area surrounded by the peak value in the waveform changing part to approximately "1/2" of the peak value, the area on the negative side and the area on the positive side of the reference position are When they are substantially the same, it is determined that the waveform changing portion has a substantially line-symmetric single peak shape.
「本願の第7の発明」
本願の第7の発明の非破壊検査装置では、上記第5又は第6の発明に係る非破壊検査装置において、上記磁気センサとして、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつ上記コンクリート体の表面に沿う方向に所定間隔をもって列設された少なくとも2個以上の磁気センサが備えられ、該各磁気センサのそれぞれに対応する上記磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置とをそれぞれ推定する推定部を備えたことを特徴としている。
"Seventh invention of the present application"
In a non-destructive testing device according to a seventh invention of the present application, in the non-destructive testing device according to the fifth or sixth invention , the magnetic sensor is arranged perpendicularly to the longitudinal direction of the steel material to be inspected and of the concrete body. At least two or more magnetic sensors are arranged in a row at a predetermined interval in the direction along the surface, and damage in the longitudinal direction of the steel material to be inspected is determined based on the magnetic flux density differential waveform corresponding to each magnetic sensor. The present invention is characterized in that it includes an estimation unit that estimates the position and the damage position of the steel material to be inspected in the direction along the surface of the concrete body.
「本願の第8の発明」
本願の第8の発明の非破壊検査装置では、上記第5又は第6の発明に係る非破壊検査装置において、上記磁気センサとして、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも2位置に磁気センサが備えられ、該各磁気センサのそれぞれに対応する上記磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定する推定部を備えたことを特徴としている。
"Eighth invention of the present application"
In the non-destructive testing apparatus according to the eighth invention of the present application, in the non-destructive testing apparatus according to the fifth or sixth invention , the magnetic sensor is configured to detect a magnetic field in a direction perpendicular to the surface of the concrete body and from the surface. Magnetic sensors are provided at at least two positions with different distances, and the damage position of the steel material to be inspected in the direction perpendicular to the surface of the concrete body is estimated based on the magnetic flux density differential waveform corresponding to each of the magnetic sensors. It is characterized by having an estimation section.
本願各発明では、それぞれ以下のような効果が得られる。 Each invention of the present application provides the following effects.
(a)本願の第1の発明
本願の第1の発明に係る非破壊検査方法は、コンクリート体内に埋設された検査対象鋼材を磁化させた後(着磁工程)、該検査対象鋼材から漏洩する磁束密度を測定し(磁束密度測定工程)、その磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求め(演算工程)、上記演算工程で求められた磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する(判定工程)ものであることから、上記検査対象鋼材の損傷の有無を磁束密度微分波形における波形の形体によって定量的に判定することがきる。
(a) First invention of the present application The non-destructive testing method according to the first invention of the present application is such that after magnetizing a steel material to be inspected buried in a concrete body (magnetization process), leakage from the steel material to be inspected is detected. Measure the magnetic flux density (magnetic flux density measurement process), differentiate the magnetic flux density by two orders or more in the longitudinal direction of the steel material to be inspected to obtain a magnetic flux density differential waveform (calculation process), and calculate the magnetic flux density differential obtained in the above calculation process. Since the purpose is to determine the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the waveform (judgment step), the presence or absence of damage in the steel material to be inspected is quantitatively determined based on the shape of the waveform in the magnetic flux density differential waveform. I'm struggling.
したがって、例えば、従来のように、磁束密度の変化率(磁束密度の微分値)の状態をモックアップ測定等によって得られるデータと対比し、定性的に鉄筋(検査対象鋼材)の破断(損傷)の有無を検査するものに比して、損傷有無の判定をより精度良く的確に行うことができるとともに、大量のデータによる学習が不要であり、それだけ損傷有無の検査をより簡易迅速に行うことができ、これらの相乗効果として、検査対象鋼材の損傷検査のコスト低減が可能になる。 Therefore, for example, as in the past, the state of the rate of change in magnetic flux density (differential value of magnetic flux density) can be compared with data obtained by mock-up measurements, etc., to qualitatively determine the fracture (damage) of reinforcing bars (steel material to be inspected). Compared to those that inspect for the presence or absence of damage, it is possible to judge the presence or absence of damage more accurately and accurately, and there is no need to learn from large amounts of data, making it easier and faster to inspect for the presence or absence of damage. As a synergistic effect, it is possible to reduce the cost of damage inspection of steel materials to be inspected.
また、検査対象鋼材における損傷の有無の判定過程が明確であることから、例えば、学習データーベースが無いような事例であっても、極めて容易に対応することができ、損傷検査の汎用性が向上する。 In addition, since the process of determining the presence or absence of damage in the steel material being inspected is clear, it is possible to handle cases extremely easily even in cases where there is no learning database, improving the versatility of damage inspection. do.
さらに、この第1の発明に係る非破壊検査方法では、上記磁束密度微分波形が2階以上の偶数階微分による波形であるときには、前記の「略点対称の双極形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定するものであることから、該磁束密度微分波形におけるベースライン(磁束密度微分波形の変化の基準となる直線)が常に該磁束密度微分値ゼロのラインに合致して水平となり、該磁束密度微分波形における上記波形変化部が略点対称の双極形であるのか否かを、より明確に判断することができ、それだけ検査対象鋼材における損傷有無の判定精度が向上することになる。 Furthermore, in the non-destructive testing method according to the first invention, when the magnetic flux density differential waveform is a waveform with an even order differential of the second order or higher, the above-mentioned "substantially point-symmetrical bipolar determination method" is used. Since the presence or absence of damage to the above-mentioned steel material to be inspected is determined based on whether or not the waveform change part is a bipolar shape with approximately point symmetry, the baseline in the magnetic flux density differential waveform (the change in the magnetic flux density differential waveform) is determined. The reference straight line) always coincides with the line of zero magnetic flux density differential value and becomes horizontal, and it can be more clearly determined whether the waveform changing part in the magnetic flux density differential waveform is a bipolar shape that is approximately point symmetrical. The accuracy of determining the presence or absence of damage in the steel material to be inspected is improved accordingly.
(b)本願の第2の発明
本願の第2の発明に係る非破壊検査方法は、コンクリート体内に埋設された検査対象鋼材を磁化させた後(着磁工程)、該検査対象鋼材から漏洩する磁束密度を測定し(磁束密度測定工程)、その磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求め(演算工程)、上記演算工程で求められた磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する(判定工程)ものであることから、上記検査対象鋼材の損傷の有無を磁束密度微分波形における波形の形体によって定量的に判定することがきる。
(b) Second invention of the present application In the non-destructive testing method according to the second invention of the present application, after magnetizing the steel material to be inspected buried in a concrete body (magnetization process), leakage from the steel material to be inspected is detected. Measure the magnetic flux density (magnetic flux density measurement process), differentiate the magnetic flux density by two orders or more in the longitudinal direction of the steel material to be inspected to obtain a magnetic flux density differential waveform (calculation process), and calculate the magnetic flux density differential obtained in the above calculation process. Since the purpose is to determine the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the waveform (judgment step), the presence or absence of damage in the steel material to be inspected is quantitatively determined based on the shape of the waveform in the magnetic flux density differential waveform. I'm struggling.
したがって、例えば、従来のように、磁束密度の変化率(磁束密度の微分値)の状態をモックアップ測定等によって得られるデータと対比し、定性的に鉄筋(検査対象鋼材)の破断(損傷)の有無を検査するものに比して、損傷有無の判定をより精度良く的確に行うことができるとともに、大量のデータによる学習が不要であり、それだけ損傷有無の検査をより簡易迅速に行うことができ、これらの相乗効果として、検査対象鋼材の損傷検査のコスト低減が可能になる。Therefore, for example, as in the past, the state of the rate of change in magnetic flux density (differential value of magnetic flux density) can be compared with data obtained by mock-up measurements, etc., to qualitatively determine the fracture (damage) of reinforcing bars (steel material to be inspected). Compared to those that inspect for the presence or absence of damage, it is possible to judge the presence or absence of damage more accurately and accurately, and there is no need to learn from large amounts of data, making it easier and faster to inspect for the presence or absence of damage. As a synergistic effect, it is possible to reduce the cost of damage inspection of steel materials to be inspected.
また、検査対象鋼材における損傷の有無の判定過程が明確であることから、例えば、学習データーベースが無いような事例であっても、極めて容易に対応することができ、損傷検査の汎用性が向上する。In addition, since the process of determining the presence or absence of damage in the steel material being inspected is clear, it is possible to handle cases extremely easily even in cases where there is no learning database, improving the versatility of damage inspection. do.
さらに、この第2の発明に係る非破壊検査方法では、上記磁束密度微分波形が3階以上の奇数階微分による波形であるときには、前記の「略線対称の単峰形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定するものであることから、該磁束密度微分波形におけるベースラインが常に該磁束密度微分値ゼロのラインに合致して水平となり、該磁束密度微分波形における上記波形変化部が略線対称の単峰形であるのか否かを、より明確に判断することができ、それだけ検査対象鋼材における損傷有無の判定精度が向上することになる。Furthermore, in the non-destructive testing method according to the second invention, when the magnetic flux density differential waveform is a waveform due to an odd order differential of the third order or higher, the method is based on the above-mentioned "approximately axisymmetric unimodal determination method". Since the presence or absence of damage to the steel material to be inspected is determined based on whether or not the waveform change part is a single peak with approximately line symmetry, the baseline in the magnetic flux density differential waveform is always the same as the magnetic flux density. It becomes horizontal as it coincides with the line of zero differential value, and it is possible to more clearly judge whether or not the waveform changing part in the magnetic flux density differential waveform is a single peak with approximately line symmetry, and the steel material to be inspected is This will improve the accuracy of determining the presence or absence of damage.
(c)本願の第3の発明
本願の第3の発明に係る非破壊検査方法では、上記(a)又は(b)に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記磁気センサを少なくとも1個用い、該磁気センサを、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつコンクリート体表面に沿う方向における少なくとも2位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて、上記磁束密度微分波形を取得するとともに、該各磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置をそれぞれ推定することから、コンクリート体内における検査対象鋼材の損傷部を二次元的に的確に検出することができ、該検査対象鋼材の損傷の判定精度及び信頼性が格段に向上する。
(c) Third invention of the present application In the non-destructive testing method according to the third invention of the present application, in addition to the effects described in (a) or (b) above , the following unique effects can be obtained. That is, in the present invention, at least one magnetic sensor is used , and the magnetic sensor is installed at at least two positions in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the steel material to be inspected and along the surface of the concrete body, respectively. The magnetic flux density differential waveform is obtained by moving the steel material in the longitudinal direction, and based on the magnetic flux density differential waveform, the damage position in the longitudinal direction of the steel material to be inspected and the inspection object in the direction along the surface of the concrete body are determined. By estimating the damaged position of each steel material, it is possible to accurately detect the damaged part of the steel material to be inspected within the concrete body in two dimensions, and the accuracy and reliability of determining damage to the steel material to be inspected is significantly improved. .
なお、この第3の発明においては、上記磁気センサを1個だけ用い、これを上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつコンクリート体表面に沿う方向における複数位置において、順次にそれぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて複数の磁束密度微分波形を取得するようにしてもよく、またこれとは異なって、例えば、複数個の磁気センサを、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつコンクリート体表面に沿う方向における複数位置にそれぞれ配置し、該各磁気センサによって磁束密度微分波形をそれぞれ取得するようにすることもできる。 In addition, in this third invention, only one magnetic sensor is used, and it is sequentially applied to the inspection object at a plurality of positions in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the steel material to be inspected and along the surface of the concrete body. Alternatively, a plurality of magnetic flux density differential waveforms may be obtained by moving the steel material in the longitudinal direction. Alternatively, for example, a plurality of magnetic sensors may be moved orthogonally to the longitudinal direction of the steel material to be inspected, It is also possible to arrange them at a plurality of positions in the direction along the surface of the concrete body, and to acquire magnetic flux density differential waveforms with each of the magnetic sensors.
(d)本願の第4の発明
本願の第4の発明に係る非破壊検査方法では、上記(a)又は(b)に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記磁気センサを少なくとも1個用い、該磁気センサを、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも2位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて磁束密度微分波形を取得するとともに、該各磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定することで、該検査対象鋼材の損傷部分の上記コンクリート体表面からの埋設深さを的確に知ることができ、延いては、該検査対象鋼材の損傷の判定精度及び信頼性の更なる向上が期待できる。
(d) Fourth invention of the present application In the non-destructive testing method according to the fourth invention of the present application, in addition to the effects described in (a) or (b) above , the following unique effects can be obtained. That is, in the present invention, at least one of the magnetic sensors is used , and the magnetic sensor is placed in at least two positions perpendicular to the surface of the concrete body and at different distances from the surface of the steel material to be inspected. By moving the concrete object in the longitudinal direction to obtain magnetic flux density differential waveforms and estimating the damage position of the steel material to be inspected in the direction perpendicular to the surface of the concrete body based on the respective magnetic flux density differential waveforms, The buried depth of the damaged portion of the steel material from the surface of the concrete body can be accurately known, and further improvement in the accuracy and reliability of determining damage to the steel material to be inspected can be expected.
なお、この第4の発明においては、上記磁気センサを1個だけ用い、該磁気センサを、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる複数位置において、順次にそれぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて磁束密度微分波形を取得するようにしてもよく、またこれとは異なって、例えば、複数個の磁気センサを、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる複数位置にそれぞれ配置し、該各磁気センサによって磁束密度微分波形をそれぞれ取得するようにすることもできる。In addition, in this fourth invention, only one magnetic sensor is used, and the magnetic sensor is sequentially installed at a plurality of positions perpendicular to the surface of the concrete body and at different distances from the surface. The magnetic flux density differential waveform may be obtained by moving the steel material to be inspected in the longitudinal direction. Alternatively, for example, a plurality of magnetic sensors may be moved in the direction perpendicular to the surface of the concrete body. , and may be arranged at a plurality of positions at different distances from the surface, and the magnetic flux density differential waveforms may be respectively acquired by the respective magnetic sensors.
(e)本願の第5の発明
本願の第5の発明に係る非破壊検査装置では、コンクリート体内に埋設された検査対象鋼材を磁化させた後(着磁部)、該検査対象鋼材から漏洩する磁束密度を測定し(磁束密度測定部)、その磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求め(演算部)、この磁束密度微分波形に基づいて上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することから(判定部)、該検査対象鋼材の損傷の有無を磁束密度微分波形における波形の形体によって定量的に判定することができる。
(e) Fifth invention of the present application In the non-destructive testing device according to the fifth invention of the present application, after magnetizing the steel material to be inspected buried in the concrete body (magnetized part), leakage from the steel material to be inspected is caused. Measure the magnetic flux density (magnetic flux density measurement section), differentiate the magnetic flux density by two orders or more in the longitudinal direction of the steel material to be inspected to obtain a magnetic flux density differential waveform (calculation section), and perform the above inspection based on this magnetic flux density differential waveform. Since the presence or absence of damage to the steel material to be inspected is determined (judgment unit), the presence or absence of damage to the steel material to be inspected can be quantitatively determined based on the shape of the waveform in the magnetic flux density differential waveform.
したがって、例えば、従来のように、磁束密度の変化率(磁束密度の微分値)の状態をモックアップ測定等によって得られるデータと対比し、定性的に鉄筋(検査対象鋼材)の破断(損傷)の有無を検査するものに比して、損傷有無の判定をより精度良く的確に行うことができるとともに、大量のデータによる学習が不要であり、それだけ損傷有無の検査をより簡易迅速に行うことができ、これらの相乗効果として、検査対象鋼材の損傷検査のコスト低減が可能になる。 Therefore, for example, as in the past, the state of the change rate of magnetic flux density (differential value of magnetic flux density) can be compared with data obtained by mock-up measurements, etc., to qualitatively determine the fracture (damage) of reinforcing bars (steel material to be inspected). Compared to those that inspect for the presence or absence of damage, it is possible to judge the presence or absence of damage more accurately and accurately, and there is no need to learn from large amounts of data, making it easier and faster to inspect for the presence or absence of damage. As a synergistic effect, it is possible to reduce the cost of damage inspection of steel materials to be inspected.
また、検査対象鋼材における損傷の有無の判定過程が明確であることから、例えば、学習データーベースが無いような事例であっても、極めて容易に対応することができ、損傷検査の汎用性が向上する。 In addition, since the process of determining the presence or absence of damage in the steel material being inspected is clear, it is possible to handle cases extremely easily even in cases where there is no learning database, improving the versatility of damage inspection. do.
さらに、この第5の発明に係る非破壊検査装置では、上記磁束密度微分波形が2階以上の偶数階微分による波形であるときには、前記の「略点対称の双極形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定するものであることから、該磁束密度微分波形におけるベースラインが常に該磁束密度微分値ゼロのラインに合致して水平となり、該磁束密度微分波形における上記波形変化部が略点対称の双極形であるのか否かを、より明確に判断することができ、それだけ検査対象鋼材における損傷有無の判定精度が向上することになる。 Furthermore, in the non-destructive testing apparatus according to the fifth invention, when the magnetic flux density differential waveform is a waveform based on an even-numbered differential of the second order or higher, the non-destructive testing device according to the fifth invention uses Since the presence or absence of damage to the steel material to be inspected is determined based on whether or not the waveform changing part is a bipolar shape with approximately point symmetry, the baseline in the magnetic flux density differential waveform is always zero in the magnetic flux density differential value. It is possible to more clearly judge whether or not the above-mentioned waveform changing part in the magnetic flux density differential waveform is a bipolar shape that is approximately point symmetrical, and the presence or absence of damage in the steel material to be inspected can be determined more clearly. Judgment accuracy will be improved.
(f)本願の第6の発明
本願の第6の発明では、コンクリート体内に埋設された検査対象鋼材を磁化させた後(着磁部)、該検査対象鋼材から漏洩する磁束密度を測定し(磁束密度測定部)、その磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求め(演算部)、この磁束密度微分波形に基づいて上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することから(判定部)、該検査対象鋼材の損傷の有無を磁束密度微分波形における波形の形体によって定量的に判定することができる。
(f) Sixth invention of the present application In the sixth invention of the present application, after magnetizing the steel material to be inspected buried in the concrete body (magnetized part), the magnetic flux density leaking from the steel material to be inspected is measured ( The magnetic flux density is differentiated by the second order or more in the longitudinal direction of the steel material to be inspected to obtain a magnetic flux density differential waveform (calculation section), and based on this magnetic flux density differential waveform, the presence or absence of damage in the steel material to be inspected is determined. (determination section), it is possible to quantitatively determine the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the shape of the waveform in the magnetic flux density differential waveform.
したがって、例えば、従来のように、磁束密度の変化率(磁束密度の微分値)の状態をモックアップ測定等によって得られるデータと対比し、定性的に鉄筋(検査対象鋼材)の破断(損傷)の有無を検査するものに比して、損傷有無の判定をより精度良く的確に行うことができるとともに、大量のデータによる学習が不要であり、それだけ損傷有無の検査をより簡易迅速に行うことができ、これらの相乗効果として、検査対象鋼材の損傷検査のコスト低減が可能になる。 Therefore, for example, as in the past, the state of the rate of change in magnetic flux density (differential value of magnetic flux density) can be compared with data obtained by mock-up measurements, etc., to qualitatively determine the fracture (damage) of reinforcing bars (steel material to be inspected). Compared to those that inspect for the presence or absence of damage, it is possible to judge the presence or absence of damage more accurately and accurately, and there is no need to learn from large amounts of data, making it easier and faster to inspect for the presence or absence of damage. As a synergistic effect, it is possible to reduce the cost of damage inspection of steel materials to be inspected.
また、検査対象鋼材における損傷の有無の判定過程が明確であることから、例えば、学習データーベースが無いような事例であっても、極めて容易に対応することができ、損傷検査の汎用性が向上する。 In addition, since the process of determining the presence or absence of damage in the steel material being inspected is clear, it is possible to handle cases extremely easily even in cases where there is no learning database, improving the versatility of damage inspection. do.
さらに、この第6の発明に係る非破壊検査装置では、上記磁束密度微分波形が3階以上の奇数階微分による波形であるときには、前記の「略線対称の単峰形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定するものであることから、該磁束密度微分波形におけるベースラインが常に該磁束密度微分値ゼロのラインに合致して水平となり、該磁束密度微分波形における上記波形変化部が略線対称の単峰形であるのか否かを、より明確に判断することができ、それだけ検査対象鋼材における損傷有無の判定精度が向上することになる。Furthermore, in the non-destructive testing apparatus according to the sixth invention, when the magnetic flux density differential waveform is a waveform of an odd-order differential of the third order or higher, the above-mentioned "approximately line-symmetric single-peak determination method" is used. Since the presence or absence of damage to the steel material to be inspected is determined based on whether or not the waveform change part is a single peak with approximately line symmetry, the baseline in the magnetic flux density differential waveform is always the same as the magnetic flux density. It becomes horizontal as it coincides with the line of zero differential value, and it is possible to more clearly judge whether or not the waveform change part in the magnetic flux density differential waveform is a single peak shape with approximately line symmetry, and the steel material to be inspected is the same. This will improve the accuracy of determining the presence or absence of damage.
(g)本願の第7の発明
本願の第7の発明では、上記(e)又は(f)に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記磁気センサとして、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつ上記コンクリート体の表面に沿う方向に所定間隔をもって列設された少なくとも2個以上の磁気センサが備えられ、該各磁気センサのそれぞれに対応する上記磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置とをそれぞれ推定することから、コンクリート体内における検査対象鋼材の損傷部を二次元的に的確に検出することができ、該検査対象鋼材の損傷の判定精度及び信頼性が格段に向上する。
(g) Seventh invention of the present application In the seventh invention of the present application, in addition to the effects described in (e) or (f) above, the following unique effects can be obtained. That is, in the present invention, the magnetic sensor includes at least two magnetic sensors arranged in a row at a predetermined interval in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the steel material to be inspected and along the surface of the concrete body, Based on the magnetic flux density differential waveform corresponding to each of the magnetic sensors, a damage position in the longitudinal direction of the steel material to be inspected and a damage position of the steel material to be inspected in a direction along the surface of the concrete body are estimated, respectively. Therefore, the damaged portion of the steel material to be inspected within the concrete body can be accurately detected two-dimensionally, and the accuracy and reliability of determining damage to the steel material to be inspected are significantly improved.
(h)本願の第8の発明
本願の第8の発明では、上記(e)又は(f)に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記磁気センサとして、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも2位置に磁気センサが備えられ、各磁気センサのそれぞれに対応する上記磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定することから、該検査対象鋼材の損傷部分の上記コンクリート体表面からの埋設深さを的確に知ることができ、延いては、該検査対象鋼材の損傷の判定精度及び信頼性の更なる向上が期待できる。
(h) Eighth invention of the present application In the eighth invention of the present application, in addition to the effects described in (e) or (f) above, the following unique effects can be obtained. That is, in this invention, the magnetic sensors are provided at at least two positions in a direction perpendicular to the surface of the concrete body and at different distances from the surface, and the magnetic flux corresponding to each magnetic sensor is By estimating the damage position of the steel material to be inspected in the direction perpendicular to the surface of the concrete body based on the density differential waveform, it is possible to accurately know the burial depth of the damaged portion of the steel material to be inspected from the surface of the concrete body. As a result, further improvement in the accuracy and reliability of damage determination of the steel material to be inspected can be expected.
以下、本願発明に係る非破壊検査方法及び検査装置を実施形態に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A non-destructive testing method and testing device according to the present invention will be described below based on embodiments.
A:第1の実施形態
先ず、本願発明に係る非破壊検査方法及び非破壊検査装置の基本思想を説明し、しかる後、実施例に基づいて具体的に説明することとする。
A: First Embodiment First, the basic idea of the non-destructive testing method and non-destructive testing device according to the present invention will be explained, and then a specific explanation will be provided based on examples.
A-1:本願発明に係る非破壊検査方法及び非破壊検査装置の基本思想
A-1-a:検査対象鋼材について
ここでは、非破壊検査方法及び非破壊検査装置の適用対象となる検査対象鋼材として、コンクリート体1内に埋設配置された鉄筋2を想定しており、この鉄筋2の長手方向において損傷部(具体的には「破断部」)が存在するか否かを、上記コンクリート体1の外側から取得される磁束密度波形に基づいて検査できるようにしたものである。
A-1: Basic idea of the non-destructive testing method and non-destructive testing device according to the present invention A-1-a: Regarding steel materials to be tested Here, the steel materials to be tested to which the non-destructive testing method and non-destructive testing device are applicable Assuming that there is a reinforcing
A-1-b:鉄筋2の破断検査の基本思想
(イ)鉄筋2の着磁について
上記コンクリート体1内に埋設された上記鉄筋2に対する着磁は、従来周知の工程(例えば、特許文献1参照)で行われる。即ち、磁石3(図1参照)を上記コンクリート体1の表面1aに近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく鉄筋2の長手方向に沿って着磁する。この着磁操作によって、上記鉄筋2は、上記磁石3の磁気の影響を受けて磁化され、該鉄筋2の長手方向に沿ってそのS極側からN極側へ向かう方向の磁束が生じる。着磁後、磁石3はコンクリート体表面1aから撤去される。
A-1-b: Basic concept of fracture inspection of reinforcing bars 2 (a) Regarding magnetization of reinforcing
なお、上記磁石3は、Nd系のような希土類金属からなる直方体形状の永久磁石であるが、これに限られず、例えば永久磁石ではなく電磁石であってもよく、形状は直方体に限られず、コ字形又はU字形などであってもよい。
The
(ロ)磁気センサによる残留磁束密度の測定
上記鉄筋2から外部へ漏洩する磁気は、図2及び図3に示すように、上記コンクリート体の表面1aに磁気センサ4を近づけて配置し、これを上記鉄筋2の長手方向に移動させることで、その大きさに応じた電気信号として取得される。この磁気センサ4で測定された磁束密度の測定値を後述の演算部22(図1参照)において図形化処理をして磁束密度波形図とされる(図5、図11参照)。
(b) Measurement of residual magnetic flux density using a magnetic sensor Magnetism leaking to the outside from the reinforcing
(ロ-1)破断部が有る部分における磁束密度の測定
図2は、破断部2Aの有る鉄筋2における残留磁気の状態を示している。この破断部2A部分においては、一方の端部2B側がN極となり、これに対向する他方の端部2CはS極となり、鉄筋2の中の磁束はこの破断部2Aにおいて途切れる。そして、鉄筋2の一方の端部2B側では、破断部2A寄りのN極からこれより後方側(図中左側)へ向かう磁力線10bが生じ、これによって該一方の端部2B側には上記破断部2Aへ向かう方向の磁束12が生じる。また、他方の端部2C側では、破断部2Aに近い部分がS極となり、遠い2C側には上記破断部2Aから離間する方向の磁束13が生じる。さらに、上記破断部2A部分においては、一方の端部2B側のN極から他方の端部2C側のS極へ向かう磁力線10aが生じる。
(B-1) Measurement of magnetic flux density in a portion with a fracture portion FIG. 2 shows the state of residual magnetism in the reinforcing
さらに、図2に示すように、上記一方の端部2B側では、そのN極部分にはZ軸方向(上記コンクリート体1の表面に垂直な方向)の上側へ向かう磁束16が、S極部分にはZ軸方向の下側に向かう磁束14が生じる。また、上記他方の端部2C側では、そのN極部分にはZ軸方向上側に向かう磁束15が、S極部分にはZ軸方向下側に向かう磁束17が生じる。
Furthermore, as shown in FIG. 2, on the one
この破断部2Aの有る鉄筋2の磁束密度を測定し、そのZ軸方向成分を、上記鉄筋2の長手方向における測定位置との関連で波形図として示したのが図5に示す磁束密度波形図である。
The magnetic flux density of the reinforcing
(ロ-2)着磁端が存在する部分での磁束密度の測定
図3は、破断部は無いが、着磁端が存在する鉄筋2における残留磁束の状態を示している。この部分においては、鉄筋2をそのS極側からN極側へ向かう方向の磁束18が途中で途切れることが無い。そして、この場合、N極寄り部分にはZ軸方向上側に向かう磁束19が、S極寄り部分にはZ軸方向下側に向かう磁束20が、それぞれ生じている。この磁束密度を測定し、そのZ軸方向成分を、上記鉄筋2の長手方向における測定位置との関連で波形図として示したのが図11に示す磁束密度波形図である。
(B-2) Measurement of magnetic flux density in a portion where a magnetized end exists FIG. 3 shows the state of residual magnetic flux in a reinforcing
(ロ-3)図5及び図11に示す磁束密度波形図の考察
図5に示す磁束密度波形図も、図11に示す磁束密度波形図も、共に右肩上がりの波形となっているが、これは着磁工程において上記磁石3を、そのN極を図中左側、S極を図中右側に向けた状態で、図中左側から図中右側へ移動させて着磁したことに起因する。したがって、例えば、上記記載とは磁極を逆方向にして着磁させた場合には、磁束密度波形図は、共に右肩下がりの波形(図示省略)となる。また、図5の磁束密度波形図では破断部に対応する部分が正側から負側へ変化するS字形の波形として、図11の磁束密度波形図では着磁端に対応する部分が正側に単峰形の波形として、それぞれ表わされている。
(Ro-3) Consideration of the magnetic flux density waveform diagrams shown in FIGS. 5 and 11. Both the magnetic flux density waveform diagrams shown in FIG. 5 and the magnetic flux density waveform diagram shown in FIG. 11 have waveforms that rise to the right. This is due to the fact that in the magnetization step, the
(ハ)磁束密度の1階微分波形図の取得
測定により取得された磁束密度値を上記鉄筋2の長手方向に微分し、水平なベースラインの下で、磁束密度のピークを際立たせたのが、図6及び図12にそれぞれ実線で示す1階微分波形図である。なお、この1階微分波形図におけるベースラインは、図5に示すように一定の傾きの直線(例えば、「aX+b」)で表されるベースラインをもつ磁束密度波形図を1階微分することで、その傾きの値(即ち、上記「a」)の一定値で水平な直線となったものであり、見かけ上、ゼロラインに対して一定のバイアス値「a」をもった直線として認識される。したがって、この1階微分波形図に表わされたピーク波形では、このバイアス値の影響でピーク波形の特性を明確に認識しにくく、このため本願発明では1階微分波形図を鉄筋2の破断部の検出には使用していない。
(c) Acquisition of first-order differential waveform diagram of magnetic flux density The magnetic flux density value obtained by measurement was differentiated in the longitudinal direction of the reinforcing
図6は、上記鉄筋2に破断部が有る場合の1階微分波形図であり、図12は上記鉄筋2に破断部ではなく、着磁端が存在する場合の1階微分波形図である。また、図6及び図12には、実線図示する波形図の他に、ゼロレベルに対して線対称な破線図示する波形図を示している。この実線図示する波形は、磁束密度値を上記鉄筋2の長手方向に沿って微分する場合に、低位置側から高位置側(図中左側から右側)に向かって微分した場合の波形であり、破線図示する波形は、磁束密度値を上記鉄筋2の長手方向に沿って微分する場合に、高位置側から低位置側(図中右側から左側)に向かって微分した場合の波形である。
FIG. 6 is a first-order differential waveform diagram when the reinforcing
(ニ)2階微分波形図の取得
上記磁束密度の1階微分値を上記鉄筋2の長手方向に微分(2階微分)し、これを波形図面として示したのが、図7及び図13にそれぞれ示す2階微分波形図である。なお、図7は上記鉄筋2に破断部が有る場合の2階微分波形図であり、図13は上記鉄筋2に破断部は無く、着磁端が存在する場合の2階微分波形図である。これら各2階微分波形図におけるベースラインは、1階微分波形図において一定値で水平な直線として表わされるベースラインをさらに微分したことで、ゼロラインに合致した直線となり、破断部又は着磁端に対応する部分が極大値、極小値をもつものとして際立たせられている。
(d) Obtaining second-order differential waveform diagrams The first-order differential value of the magnetic flux density is differentiated in the longitudinal direction of the reinforcing bars 2 (second-order differential), and this is shown as a waveform diagram in FIGS. 7 and 13. FIG. 4 is a second-order differential waveform diagram shown respectively. Note that FIG. 7 is a second-order differential waveform diagram when the reinforcing
また、図7及び図13には実線図示する波形図の他に、ゼロレベルに対して略線対称な破線図示する波形図を示している。この実線図示する波形と破線図示する波形の関係は、1階微分波形図の取得の項で説明したように、2階微分時における鉄筋2の長手方向に対する微分方向に係るものであり、以下においては、実線図示する波形図に基づいて説明する。
In addition to the waveform diagrams shown by solid lines, FIGS. 7 and 13 also show waveform diagrams shown by broken lines that are approximately line symmetrical with respect to the zero level. The relationship between the waveform shown by the solid line and the waveform shown by the broken line is related to the differential direction with respect to the longitudinal direction of the reinforcing
ところで、同じ極大値、極小値をもつピーク波形であっても、図7の2階微分波形図におけるピーク波形と、図13の2階微分波形図におけるピーク波形とは、明確に判別することができる。即ち、測定により取得された磁束密度値を2階微分することで、図7及び図13に示すように、ベースラインがゼロラインに一致するとともに、破断部及び着磁端に対応する部分においてはベースラインを横切るS字形の波形が取得される。 By the way, even if the peak waveforms have the same maximum value and minimum value, the peak waveform in the second-order differential waveform diagram of FIG. 7 and the peak waveform in the second-order differential waveform diagram of FIG. 13 cannot be clearly distinguished. can. That is, by second-order differentiating the magnetic flux density value obtained by measurement, as shown in FIGS. 7 and 13, the baseline coincides with the zero line, and in the parts corresponding to the fractured part and the magnetized end, An S-shaped waveform across the baseline is acquired.
ここで、図7の2階微分波形図と図13の2階微分波形図を対比すると、図7の2階微分波形図においては、負側のピーク高さ「Pn」と正側のピーク高さ「Ps」の間においては、その絶対値の比「|Pn|/|Ps|」が「約1」であって、極大値と極小値は、波形がゼロラインを横切る点を中心とする略点対称の関係にある。なお、この実施形態においては、上記比「|Pn|/|Ps|」が「0.5~2」の範囲であれば鉄筋2の破断が疑われる、と判断するようにしており、この場合、上記比が「1」に近いほど鉄筋2の破断の可能性が高いということになる。
Here, when comparing the second-order differential waveform diagram of FIG. 7 with the second-order differential waveform diagram of FIG. 13, in the second-order differential waveform diagram of FIG. 7, the negative side peak height "Pn" and the positive side peak height The ratio of absolute values "|Pn|/|Ps|" is "approximately 1" between "Ps" and the maximum value and minimum value are centered at the point where the waveform crosses the zero line. There is a relationship of almost point symmetry. In addition, in this embodiment, if the above ratio "|Pn|/|Ps|" is in the range of "0.5 to 2", it is determined that the reinforcing
これに対して、図13の2階微分波形図においては、負側のピーク高さ「Pn」と正側のピーク高さ「Ps」の間において、その絶対値の比「|Pn|/|Ps|」が「2」を超えるので、その極大値と極小値は略点対称の関係にはない。したがって、鉄筋2の破断の可能性は無いものと判断される。
On the other hand, in the second-order differential waveform diagram of FIG. 13, the ratio of the absolute value between the negative side peak height "Pn" and the positive side peak height "Ps" is "|Pn|/| Since Ps|'' exceeds 2, the maximum and minimum values are not in a substantially point-symmetrical relationship. Therefore, it is determined that there is no possibility of the reinforcing
この双極形のピーク波形の異同は明確に認識でき、ピーク波形部分が略点対称の関係にある場合は「破断部」であり、略点対称の関係に無ければ「着磁端」と的確に判定できるものであり、したがって、2階微分波形図は鉄筋2における破断部の有無を判断するための定量的な指標として利用することができるものである。
The difference between the peak waveforms of this bipolar type can be clearly recognized, and if the peak waveform portions are approximately point symmetrical, it is a "broken part", and if they are not approximately point symmetrical, it is accurately determined to be a "magnetized end". Therefore, the second-order differential waveform diagram can be used as a quantitative index for determining the presence or absence of a fracture in the reinforcing
なお、図14には、2階微分波形図を示している。この2階微分波形図は、鉄筋2の長手方向において、その端部同士が重なっている重合部の部分において測定された磁束密度値を2階微分して得られた2階微分波形図である。そして、この2階微分波形図は、1階微分値をさらに上記鉄筋2の長手方向に、その低位置側から高位置側(図中左側から右側)へ向けて微分して得られるものであって、その全体形状は、図7において破線図示する2階微分波形図、即ち、高位置側から低位置側(図中右側から左側)に向けて微分して得られる2階微分波形図に相当する形状なっている。
Note that FIG. 14 shows a second-order differential waveform diagram. This second-order differential waveform diagram is a second-order differential waveform diagram obtained by second-order differentiating the magnetic flux density value measured at the overlapping part where the ends of the reinforcing
即ち、図7の2階微分波形図も、図14の2階微分波形図も、共に1階微分値を、上記鉄筋2の長手方向に沿って低位置側から高位置側(図中左側から右側)へ向けて2階微分して得られるものであるため、もし上記重合部が破断部であるならば、図14の2階微分波形図は図7の実線図示する波形図と同様となるべきところであるが、これが図7の実線図示する波形図ではなくて、図7の破線図示する波形図、即ち、ピーク部分における極大値と極小値がゼロラインに対して反転した関係(換言すれば、ゼロラインを挟んで略線対称の関係)となっている。 That is, both the second-order differential waveform diagram in FIG. 7 and the second-order differential waveform diagram in FIG. If the above-mentioned overlapping part is a broken part, the second-order differential waveform diagram in FIG. 14 will be the same as the waveform diagram shown by the solid line diagram in FIG. 7. However, this is not the waveform diagram shown by the solid line in FIG. 7, but the waveform diagram shown by the broken line in FIG. , there is a substantially line-symmetrical relationship across the zero line).
したがって、図14の2階微分波形図が、図7の2階微分波形図における実線図示する2階微分波形図と似通っているとしても、これら両者が同一ではないことは容易に判断することができるので、例えば、図14の2階微分波形図のピーク部分に破断部が存在するという誤った判定がなされることが確実に回避される。 Therefore, even if the second-order differential waveform diagram in FIG. 14 is similar to the second-order differential waveform diagram shown by the solid line in the second-order differential waveform diagram in FIG. 7, it can be easily determined that these two are not the same. Therefore, for example, an erroneous determination that a fracture exists at the peak portion of the second-order differential waveform diagram in FIG. 14 can be reliably avoided.
(ホ)3階微分波形図の取得
上記磁束密度の2階微分値を、さらに上記鉄筋2の長手方向に微分(3階微分)し、これを波形図面として示したのが、図8に示す3階微分波形図である。この3階微分波形図は、図6に示す1階微分波形図と同様に、ピーク波形が単峰形となっているが、該ピーク波形の方向は1階微分波形図とは異なって正側へ凸の単峰形となっている。この3階微分波形図を鉄筋2の破断部の検出における定量的指標として利用するためには、その単峰形のピーク波形部が略線対称であるのか否かを判定する必要があり、この判定手法としてここでは以下の二つの方法を説明する。
(E) Acquisition of third-order differential waveform diagram The second-order differential value of the above magnetic flux density is further differentiated in the longitudinal direction of the reinforcing bar 2 (third-order differential), and this is shown as a waveform diagram as shown in Fig. 8. It is a third-order differential waveform diagram. This third-order differential waveform diagram has a single-peak peak waveform, similar to the first-order differential waveform diagram shown in FIG. 6, but the direction of the peak waveform is on the positive side, unlike the first-order differential waveform diagram. It has a convex single peak shape. In order to use this third-order differential waveform diagram as a quantitative index for detecting the fractured part of the reinforcing
(ホ-1)第1の判定方法
第1の判定方法は、図9に示すように、3階微分波形図における磁束密度のピーク値に対応する鉄筋2の長手方向における位置を基準位置(XO)とする。そして、3階微分波形図における上記ピーク値(B(X0))の略「1/2」(B(X0)/2)にそれぞれ対応する2点(イ)、(ロ)の上記基準位置からの離間間隔(「XO-a」、「XO+b」)が略同一(a≒b)であるときに、波形変化部が略線対称の単峰形であると判定するものである。
(H-1) First Judgment Method As shown in FIG. ). Then, from the reference position of the two points (a) and (b) corresponding to approximately "1/2" (B(X0)/2) of the peak value (B(X0)) in the third-order differential waveform diagram, respectively. When the spacings ("XO-a", "XO+b") are substantially the same (a≈b), it is determined that the waveform changing portion is a substantially line-symmetric single peak shape.
(ホ-2)第2の判定方法
第2の判定方法は、図10に示すように、3階微分波形図におけるピーク値に対応する鉄筋2の長手方向における位置を基準位置(XO)とする。そして、3階微分波形図におけるピーク値(B(X0))から該ピーク値の略「1/2」(B(X0)/2)の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積(S1)と,正側の面積(S2)が略同一(S1≒S2)であるときに、波形変化部が略線対称の単峰形であると判定するものである。
(E-2) Second Judgment Method As shown in FIG. 10, the second judgment method uses the position in the longitudinal direction of the reinforcing
(へ)複数階微分波形図相互間の関係
以上のように、微分階数と微分波形図におけるピーク波形部分の形状は、微分階数によって一義的に決定されるものであり、1階微分波形図では単峰形、2階微分波形図では双極形、3階微分波形図では単峰形、4階微分波形図では双極形、5階微分波形図では単峰形等々となる。即ち、1階微分波形図の形状的特徴(即ち、単峰形のピーク波形)とか内容等は、3階以上の奇数階微分波形図に受け継がれ、また2階微分波形図の形状的特徴(即ち、双極形のピーク波形)とか内容等は4階以上の偶数階微分波形図に受け継がれる(尤も、磁束密度の正負両側への振れ幅とか、鉄筋2に長手方向における波形幅は変化する)。
(f) Relationship between multiple-order differential waveform diagrams As described above, the differential rank and the shape of the peak waveform part in the differential waveform diagram are uniquely determined by the differential rank, whereas in the first-order differential waveform diagram, It is unimodal, bipolar in the second-order differential waveform diagram, unimodal in the third-order differential waveform, bipolar in the fourth-order differential waveform, unimodal in the fifth-order differential waveform, and so on. That is, the shape characteristics (i.e., unimodal peak waveform) and contents of the first-order differential waveform diagram are inherited by the odd-numbered differential waveform diagrams of the third and higher orders, and the shape characteristics ( In other words, the bipolar peak waveform) and the contents are inherited by the even-numbered differential waveform diagrams of the 4th and higher floors (although the swing amplitude of the magnetic flux density on both the positive and negative sides and the waveform width in the longitudinal direction of the reinforcing
したがって、上記鉄筋2の破断部の有無の検査においては、上述の2階微分波形図、3階微分波形図のみならず、これよりさらに高階数の微分波形図も適宜使用することができ、実際の非破壊検査においてどの階数の微分波形図を使用するかは任意である。
Therefore, in inspecting the presence or absence of a fracture in the reinforcing
A-2:実施例
図1には、非破壊検査装置Zの具体的内容を、機能ブロック図として示している。
この非破壊検査装置Zは、次述する装置本体Zaと磁石3を備える着磁部25(非破壊検査方法における着磁工程を構成する)を備えて構成される。また上記装置本体Zaは、上記コンクリート体1の表面1a上に配置された磁気センサ4と距離センサ8を備え、着磁された鉄筋2からの磁束密度を測定する磁束密度測定部21(非破壊検査方法における磁束密度測定工程を構成する)と、上記磁束密度測定部21からの磁束密度測定値を受けて該磁束密度測定値の1階微分波形を求める1階微分部22a、2階微分波形を求める2階微分部22b、3階微分波形図を求める3階微分部22c、・・・等の複数の微分部を備えた演算部22(非破壊検査方法における演算工程を構成する)と、上記演算部22の任意の微分部から微分波形図を受けて上記鉄筋2における破断部の有無を判定する判定部23(非破壊検査方法における判定工程を構成する)と、該判定部23からの判定に係る情報を受けてこれを表示する表示部24を備える。
A-2: Embodiment FIG. 1 shows the specific contents of the non-destructive testing device Z as a functional block diagram.
This non-destructive testing device Z is configured to include a device main body Za, which will be described below, and a magnetizing section 25 (constituting a magnetizing step in the non-destructive testing method) including a
なお、図1には、非破壊検査装置Zの機能ブロック図を実線表示にて示すと同時に、非破壊検査方法における機能ブロックを、上記非破壊検査装置Zの各構成要素に対応させた形で、破線にて示している。 In addition, in FIG. 1, a functional block diagram of the non-destructive testing device Z is shown in solid lines, and at the same time, functional blocks in the non-destructive testing method are shown in a form corresponding to each component of the non-destructive testing device Z. , indicated by a broken line.
この非破壊検査装置Zの実際の診断作業を、既述部分と重複する部分もあるが、具体的に説明する。 The actual diagnostic work of this non-destructive testing apparatus Z will be explained in detail, although some parts overlap with those already described.
先ず、上記コンクリート体1の表面1aに接近あるいは当接させて磁石3を配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記コンクリート体1内に埋設配置された上記鉄筋2にその長手方向に沿って着磁させる。着磁完了後、上記磁石3を上記コンクリート体1の表面1aから撤去する。この着磁作業によって、上記鉄筋2には残留磁気による磁束が発生する。
First, the
上記磁束密度測定部21においては、磁気センサ4によって上記鉄筋2の磁束密度が測定されるとともに、上記距離センサ8によって上記磁気センサ4の移動距離が測定され、これら磁気センサ4の検出信号(電気信号)と上記距離センサ8の検出信号(電気信号)は、磁束密度に関する情報として上記演算部22に入力される。
In the magnetic flux
上記演算部22においては、各微分部22a~22nのうちの任意の微分部を選択し(この実施例では、2階微分部22bを選択する)、選択された2階微分部22bにおいて、上記磁束密度測定部21からの入力情報に基づいて2階微分値及び2階微分波形図(図7参照)を求める。そして、この2階微分波形図に示された情報は、次述の判定部23に入力される。
In the arithmetic section 22, any one of the differentiating sections 22a to 22n is selected (in this embodiment, the second-order differentiating section 22b is selected), and the selected second-order differentiating section 22b performs the above-mentioned Based on the input information from the magnetic flux
上記判定部23においては、上記演算部22からの2階微分波形図を受けて、上記鉄筋2に破断部が有るのか無いのか、また有るとすればそれが鉄筋2の長手方向のどの位置にあるのかを判定する。即ち、ここでは、上記2階微分波形図(図7参照)において、双極形の波形変化部における極大点と極小点が略点対称の形状であるときには、上記鉄筋2には破断部が有ると判定し、逆に、略点対称とはならない時には、例えば、着磁端が存在すると判定する。また、この破断部が上記鉄筋2の長手方向のどの位置に存在するのかも、上記2階微分波形図に基づいて(即ち、図7の横軸の「位置X」の値に基づいて)判定する。
The determination unit 23 receives the second-order differential waveform diagram from the calculation unit 22 and determines whether there is a fracture in the reinforcing
上記判定部23での判定の結果は、表示部24において表示され、必要に応じてブザー等によって注意が喚起される。以上で、破断部の有無判定の作業が終了する。 The result of the determination made by the determination section 23 is displayed on the display section 24, and a buzzer or the like is used to call attention to it as necessary. With this, the work of determining the presence or absence of a broken portion is completed.
なお、上記実施例においては、上記磁束密度測定部21に上記磁気センサ4とともに距離センサ8を備えているが、例えば、上記装置本体Zaが予め高精度の位置決め機構を備えるような場合には、上記距離センサ8を備えなくても、該位置決め機構を利用することで、上記磁束密度測定部21において上記鉄筋2の長手方向における位置との関連において磁束密度を測定することができる。
In the above embodiment, the magnetic flux
B:第2の実施形態
本願発明の第2の実施形態に係る非破壊検査装置Zは、測定により取得される磁束密度値に基づいて、その2階微分波形図を求め、この2階微分波形図に示された情報から上記鉄筋2における破断部の有無を判定することは、上記第1の実施形態に係る非破壊検査装置Zの場合と同様であるが、さらにこれに加えて、上記鉄筋2の破断部の上記コンクリート体1のX軸方向(上記鉄筋2の長手方向)とY軸方向(上記鉄筋2の長手方向に直交しかつコンクリート体1の表面に平行な方向)における位置を推定するようにしたものである。以下においては、これを具体的に説明する。
B: Second Embodiment The non-destructive testing apparatus Z according to the second embodiment of the present invention obtains a second-order differential waveform diagram based on the magnetic flux density value obtained by measurement, and calculates the second-order differential waveform diagram. Determining the presence or absence of a fracture in the reinforcing
B-1:非破壊検査装置Zの構成
図15には、上記非破壊検査装置Zの機能ブロック図を示している。この非破壊検査装置Zは、次述する装置本体Zaと着磁部30(非破壊検査方法における着磁工程を構成する)を備えて構成される。また上記装置本体Zaは、上記コンクリート体1の表面1a上に配置された三個の磁気センサ4~6と距離センサ8を備え、上記着磁部30によって着磁された鉄筋2からの磁束密度を測定する磁束密度測定部31(非破壊検査方法における磁束密度測定工程を構成する)と、上記磁束密度測定部31からの磁束密度測定値を受けて該磁束密度測定値の1階微分波形を求める1階微分部32a、2階微分波形を求める2階微分部32b、3階微分波形図を求める3階微分部32c等の複数の微分部を備えた演算部32(非破壊検査方法における演算工程を構成する)と、上記演算部32の任意の微分部から微分波形図を受けて上記鉄筋2における破断部の有無を判定する判定部33(非破壊検査方法における判定工程を構成する)と、上記演算部32からの情報を受けて上記鉄筋2における上記破断部の上記コンクリート体1のX軸方向とY軸方向に2方向における位置をそれぞれ推定する推定部34と、上記判定部33からの判定に係る情報と上記推定部34からの上記破断部の位置に関する情報を受けて、これらを表示する表示部35を備える。
B-1: Configuration of non-destructive testing device Z FIG. 15 shows a functional block diagram of the non-destructive testing device Z. This non-destructive testing apparatus Z is configured to include a main body Za of the apparatus and a magnetizing section 30 (constituting a magnetizing step in a non-destructive testing method), which will be described below. The device main body Za also includes three
(イ)着磁部30
上記着磁部30は、磁石3を備えて構成され、上記鉄筋2を着磁させるものであって、図15に示すように、上記磁石3を上記コンクリート体1の表面1aに近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記コンクリート体1内に埋設配置された上記鉄筋2にその長手方向に沿って着磁させる。この着磁操作によって、上記鉄筋2には、残留磁気による磁束が生じる。着磁後、磁石3はコンクリート体表面1aから撤去される。
(a) Magnetized part 30
The magnetization section 30 is configured to include a
(ロ)磁束密度測定部31
上記磁束密度測定部31は、図15、図16に示すように、上記コンクリート体1の表面1a上に、上記鉄筋2の長手方向に直交しかつコンクリート体1の表面1aに平行な方向(Y軸方向)に所定間隔(この実施形態では50mmの間隔)をもって三個の磁気センサ4~6を配置するとともに、距離センサ8を併設して構成される。なお、この場合、上記三個の磁気センサ4~6のうち、列設方向の中央に位置する磁気センサ5は、上記コンクリート体1の表面1aに沿う方向(即ち、Y軸方向)において上記鉄筋2の位置と略合致するように(換言すれば、上記磁気センサ5がZ軸方向において上記鉄筋2の直上(図15)又は直下(図16)に位置するように)その配置位置が設定されている。なお、この磁気センサ5の上記鉄筋2に対するY軸方向の位置確認は、適宜の位置確認手段によって行われる。
(b) Magnetic flux
As shown in FIGS. 15 and 16, the magnetic flux
したがって、図15において、中央の上記磁気センサ5のY軸方向の位置を「0」とした場合、上記磁気センサ4は上記磁気センサ5に対して、Y軸方向に「50mm」、上記磁気センサ6はY軸方向に「-50mm」だけ離間することになる。なお、この実施形態においては、上記鉄筋2の破断部2AのX軸方向の位置は上記距離センサ8によって測定され(図17参照)、Y軸方向の位置は上述のように上記磁気センサ5を上記鉄筋2の直上(図15)又は直下(図16)に位置させることで既知とされる。
Therefore, in FIG. 15, when the position of the central
(ハ)上記各磁気センサ4~6による磁束密度の測定
上記各磁気センサ4~6は、一体的に、上記コンクリート体1の表面1aに沿って上記鉄筋2の長手方向へ走査されることで、それぞれ磁束密度を測定する。これら各磁気センサ4~6のそれぞれによって測定された磁束密度値は、図形処理されて、図17に示すように磁束密度微分波形図として表示される。なお、この場合、上記各磁気センサ4~6に対応する各磁束密度微分波形図は、共に右下がりの曲線とされ、かつ上記鉄筋2の破断部2Aに対応する部分ではS字状の波形となっている。
(C) Measurement of magnetic flux density by each of the
なお、この実施形態では、上記磁束密度測定部31に三個の磁気センサ4~6を配置して一度の走査によって三個の磁束密度値を得るようにしているが、他の実施形態においては、例えば、磁気センサとして一つの磁気センサを用意し、これをY軸方向の三つの位置でそれぞれ走査させて、最終的に走査位置の異なる三個の磁束密度値を得ることも可能である。
In this embodiment, three
(ニ)演算部32における1階微分波形図の取得
演算部32の1階微分部32aにおいては、上記磁束密度測定部31の各磁気センサ4~6で求められた磁束密度値を受けて上記鉄筋2の長手方向に微分することで、図18の1階微分波形図に示すように、三本の1階微分波形を得る。これら各1階微分波形は、破断部に対応する部分が負極側への単峰形のピーク波形とされるが、そのピーク値は、上記鉄筋2と各磁気センサ4~6との距離に対応して、上記鉄筋2のZ軸方向直上(図15)又は直下(図16)に位置する上記磁気センサ5に対応する波形が最大となっている。
(d) Obtaining the first-order differential waveform diagram in the calculation section 32 The first-order differentiation section 32a of the calculation section 32 receives the magnetic flux density values obtained by each of the
(ホ)演算部32における2階微分波形図の取得
上記2階微分部32bにおいては、上記1階微分部32aで求められた各磁気センサ4~6毎の1階微分値をさらに上記鉄筋2の長手方向入に微分することで、図19の2階微分波形図に示すように、破断部に対応する部分がゼロラインを横切って負側から正側へ変化する双極形のピーク波形をもつ三本の2階微分波形を得る。
(E) Acquisition of second-order differential waveform diagram in calculation section 32 In the second-order differentiation section 32b, the first-order differential value for each
この図19の2階微分波形図に示されるように、各2階微分波形相互間においては、そのピーク値は上記鉄筋2と各磁気センサ4~6との距離に対応して、それぞれ異なっているが、これら各2階微分波形はそのピーク波形部分においては負側から正側へ変化する双極形である。この実施形態では、後述のように、この2階微分波形のピーク波形部分が略点対称であるか否かによって破断部の有無を判定するが、この判定には、明確さを考慮して、ピーク値が最大の上記磁気センサ5に対応する2階微分波形を採用する。
As shown in the second-order differential waveform diagram of FIG. 19, the peak values of the second-order differential waveforms differ depending on the distance between the reinforcing
(ヘ)判定部33における破断部の有無の判定
上記判定部33においては、上記演算部32の2階微分部32bで求められた2階微分波形を用いて、上記鉄筋2に破断部が有る係る否かを判定する。その場合、上記2階微分部32bでそれぞれ求められた三つの2階微分波形のうち、ピーク値が最大であって破断部判定の指標として最適な上記磁気センサ5に対応する2階微分波形を採用する。そして、この2階微分波形の双極形のピーク波形部分における負側の極小値「Pn」と正側の極大値「Ps」の絶対値の比「|Pn|/|Ps|」が「約1」であって、極大値と極小値は、波形がゼロラインを横切る点を中心とする略点対称の関係にあるため、鉄筋2に破断部が有ると判定する。
(f) Determination of presence or absence of a fracture in the determination section 33 The determination section 33 uses the second-order differential waveform obtained by the second-order differentiation section 32b of the calculation section 32 to determine whether or not there is a fracture in the reinforcing
即ち、上記2階微分波形を上記鉄筋2における破断部の有無判断の指標とすることで、破断部の有無判断の定量化を図ったものであり、これによって破断部の判定がより正確にかつ迅速に行えるものである。
That is, by using the second-order differential waveform as an index for determining the presence or absence of a fracture in the reinforcing
(ト)破断部の位置の推定
上記推定部34において、コンクリート体1内における破断部の二軸方向(X軸方向とY軸方向)の位置を推定する。
先ず、2階微分の双極形の二つのピーク「Pn」、「Ps」(図19参照)について、ピーク「Pn」のピーク高さ「Pn(μT/cm2)」と、ピーク「Ps」のピーク高さPs(μT/cm2)と、ピーク高さ平均「(|Pn|+|Ps|)/2=Pm」と、ピーク比「|Pn|/|Ps|=Pj」と、ピーク「Pn」のピーク位置「Xn(mm)」と、ピーク「Ps」のピーク位置「Xs(mm)」と、ピーク幅「|Xn-Xs|=Xj」と、ピーク位置平均「(Xn+Xs)/2=Xm」をそれぞれ求め、これを表1として示す。
(G) Estimating the position of the fractured part The estimation unit 34 estimates the position of the fractured part in the
First, regarding the two bipolar peaks "Pn" and "Ps" (see Figure 19) of the second derivative, the peak height "Pn (μT/cm 2 )" of the peak "Pn" and the peak height "Pn (μT/cm 2 )" of the peak "Ps" are calculated. The peak height Ps (μT/cm 2 ), the average peak height “(|Pn|+|Ps|)/2=Pm”, the peak ratio “|Pn|/|Ps|=Pj”, and the peak “ The peak position "Xn (mm)" of "Pn", the peak position "Xs (mm)" of peak "Ps", the peak width "|Xn-Xs|=Xj", and the peak position average "(Xn+Xs)/2"=Xm'' were determined and shown in Table 1.
(ト-a)破断部のX軸方向位置の推定
先ず、上記鉄筋2における破断部のX軸方向(即ち、鉄筋2の長手方向)の位置「X0」の推定であるが、これは、上記表1の「ピーク位置平均(Xn+Xs)/2=Xm」の三つの磁気センサ4~6の平均値として求められる。即ち、ここでは「X0=206mm」と推定される。
(T-a) Estimating the position of the fractured part in the X-axis direction First, the position "X 0 " of the fractured part in the reinforcing
(ト-b)破断部のY軸方向の位置の推定
次に、上記鉄筋2における破断部のY軸方向の位置(即ち、列設方向中央の磁気センサ5からの水平方向距離)「Y0」の推定であるが、これは、表1の「ピーク高さ平均(|Pn|+|Ps|)/2=Pm」の上記三つの磁気センサ4~6の極大値のセンサ位置として求められる。ここでは、磁気センサ5に対応するピーク高さ平均「34.1」が三つの磁気センサ中で極大値であるため、この磁気センサ5のY軸方向の位置「Y0=0」が破断部のY軸方向の位置として推定される。
(T-b) Estimating the position of the fractured part in the Y-axis direction Next, the position of the fractured part in the reinforcing
C:第3の実施形態
第3の実施形態に係る非破壊検査装置Zは、後述するように、上記鉄筋2の破断部の位置の推定に係る構成が異なるのみで、その他の構成は上記第2の実施形態における非破壊検査装置Zの場合と同様である。
C: Third Embodiment As will be described later, the nondestructive testing device Z according to the third embodiment differs only in the configuration related to estimating the position of the fractured part of the reinforcing
C-1:機能ブロック図
図20には、この第3の実施形態に係る非破壊検査装置Zの機能ブロック図を示している。この機能ブロック図は、上記第2の実施形態に係る非破壊検査装置Zの機能ブロック図と基本構成を同じにし、これと異なる点は、上記第2の実施形態においては上記磁束密度測定部31に三つの磁気センサ4~6が備えられていたのに対して、この実施形態では上記磁束密度測定部31に四つの磁気センサ4~7が備えられている点である。
C-1: Functional Block Diagram FIG. 20 shows a functional block diagram of the non-destructive testing apparatus Z according to the third embodiment. This functional block diagram has the same basic configuration as the functional block diagram of the non-destructive testing device Z according to the second embodiment, and the difference is that in the second embodiment, the magnetic flux
そして、図20に示すように、これら四つの磁気センサのうち、三つの磁気センサ4~6は、上記鉄筋2の長手方向の直交するY軸方向に所定間隔(50mm)をもって列設される一方、他の一つの磁気センサ7は上記三つの磁気センサ4~6においてその中央に位置する磁気センサ5の直上(Z軸方向)に50mmの間隔をもって設置されている。
As shown in FIG. 20, among these four magnetic sensors, three
そして、Y軸方向に並んだ三つの磁気センサ4~6によって上記鉄筋2の破断部のX軸方向とY軸方向の二方向における位置の推定が行われる一方、Z軸方向に並んだ上記磁気センサ5と磁気センサ7によって上記破断部のZ軸方向の位置の推定が行われる。
Then, the three
C-2:破断部の位置の推定
上記鉄筋2の破断部の位置推定を行うに際しては、上記各磁気センサ4~7の検出値に基づいて、表2及び表3に示すように各種情報が取得される。
C-2: Estimating the position of the fractured part When estimating the position of the fractured part of the reinforcing
(イ)表2の取得
先ず、三つの磁気センサ4~6と、一つの磁気センサ7によって、それぞれ2階微分の双極形の二つのピーク「Pn」、「Ps」(図19参照)について、ピーク「Pn」のピーク高さ「Pn(μT/cm2)」と、ピーク「Ps」のピーク高さPs(μT/cm2)と、ピーク高さ平均「(|Pn|+|Ps|)/2=Pm」と、ピーク比「|Pn|/|Ps|=Pj」と、ピーク「Pn」のピーク位置「Xn(mm)」と、ピーク「Ps」のピーク位置「Xs(mm)」と、ピーク幅「|Xn-Xs|=Xj」と、ピーク位置平均「(Xn+Xs)/2=Xm」を求める。これを表したのが表2(表2-1及び表2-2)である。
(B) Acquisition of Table 2 First, three
(ロ)破断部のX軸方向位置の推定
先ず、上記鉄筋2における破断部のX軸方向(即ち、鉄筋2の長手方向)の位置「X0」の推定であるが、これは、上記表3-2の「ピーク位置平均(Xn+Xs)/2=Xm」の三つの磁気センサ4~6の平均値として求められる。即ち、ここでは「X0=206mm」と推定される。
(b) Estimating the position of the fractured part in the X-axis direction First, the position "X 0 " of the fractured part in the reinforcing
(ハ)破断部のY軸方向の位置の推定
次に、上記鉄筋2における破断部のY軸方向の位置(即ち、列設方向中央の磁気センサ5からの水平方向距離)「Y0」の推定であるが、これは、表2-1の「ピーク高さ平均(|Pn|+|Ps|)/2=Pm」の上記三つの磁気センサ4~6の極大値のセンサ位置として求められる。ここでは、磁気センサ5に対応するピーク高さ平均「34.1」が三つの磁気センサ中で極大値であるため、この磁気センサ5のY軸方向の位置「Y0=0」が破断部のY軸方向の位置として推定される。
(c) Estimation of the position of the broken part in the Y-axis direction Next, the position of the broken part in the reinforcing
(ニ)破断部のZ軸方向の位置の推定
さらに、上記鉄筋2における破断部のZ軸方向の位置(中央の磁気センサ5からの距離)「Z0」であるが、これは表3から演算にて求められる。
(d) Estimating the position of the fractured part in the Z-axis direction Furthermore, the position of the fractured part in the reinforcing
即ち、上記三つの磁気センサ4~6のうち、ピーク高さ平均が極大値である上記磁気センサ5を基準とし、磁束密度が距離の三乗に反比例することを利用して、下方の磁気センサ7(即ち、上記鉄筋2から遠い側の磁気センサ)のピーク高さ平均値「Pm(z=-50)」との比にて算出した位置Z0をZ軸方向の推定位置とする。
この実施形態の場合、Z0=105mmとなる。
Z0=|Z|×3√p/(1-3√p) ・・・式1
p=Pm(z)/Pm(0)・・・・・・・・式2
That is, among the three
In this embodiment, Z 0 =105 mm.
Z 0 = |Z|× 3 √p/(1- 3 √p) ...
p=Pm(z)/Pm(0)...
なお、上記推定式(式1及び式2)の算出は以下のとおりである。
磁束密度が距離の三乗に反比例するため、
式(a) Pm(0)=B/Z0
3
式(b) Pm(z)=B/(Z0+|Z|)3
ここで、式(イ)、(ロ)によりBを消去すると、
式(c) Pm(z)/Pm(0)=Z0
3/(Z0+|Z|)3=p
上記式(c)の立方根をとると、
式(d) Z0/(Z0+|Z|)=3√p
式(e) Z0=|Z|×3√p/(1-3√p)
となる。
Note that the above estimation formulas (
Because magnetic flux density is inversely proportional to the cube of distance,
Formula (a) Pm(0)=B/Z 0 3
Formula (b) Pm(z)=B/(Z 0 + |Z|) 3
Here, if we eliminate B using equations (a) and (b), we get
Formula (c) Pm(z)/Pm(0)=Z 0 3 /(Z 0 + |Z|) 3 =p
Taking the cube root of the above formula (c), we get
Formula (d) Z 0 / (Z 0 + | Z |) = 3 √p
Formula (e) Z 0 = |Z|× 3 √p/(1- 3 √p)
becomes.
なお、このような四つの磁気センサを用いた磁束密度の測定は、例えば、単一の磁気センサを用い、これを上記四つの磁気センサ4~7の位置において順次走査させて最終的に四つの磁束密度値を得ることもできる。
The measurement of the magnetic flux density using four magnetic sensors can be performed, for example, by using a single magnetic sensor, scanning it sequentially at the positions of the four
上述以外の各構成要素の作用効果等については、上記第2の実施形態に係る非破壊検査装置Zの場合と同様であるので、該第2の実施形態における該当説明を援用し、ここでの説明を省略する。 The effects, etc. of each component other than those described above are the same as in the case of the non-destructive testing device Z according to the second embodiment, so the relevant explanations in the second embodiment will be referred to and the explanations herein will be made as follows. The explanation will be omitted.
本願発明に係る非破壊検査方法及び検査装置は、橋、ビル又はコンクリートポールなどの、コンクリート体内に埋設されている鋼材の損傷部の有無を検出する非破壊検査に利用できるものである。 The non-destructive testing method and testing device according to the present invention can be used for non-destructive testing to detect the presence or absence of damaged parts of steel materials buried in concrete bodies, such as bridges, buildings, or concrete poles.
1 ・・コンクリート体
2 ・・鉄筋(検査対象鋼材)
3 ・・磁石
4~7 ・・磁気センサ
8 ・・距離センサ
21 ・・磁束密度測定部
22 ・・演算部
23 ・・判定部
24 ・・表示部
25 ・・着磁部
30 ・・着磁部
31 ・・磁束密度測定部
32 ・・演算部
33 ・・判定部
34 ・・推定部
35 ・・表示部
Z ・・非破壊検査装置
Za ・・装置本体
1...
3...Magnet 4-7...Magnetic sensor 8...
Claims (8)
上記磁石の磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、該磁石を撤去する着磁工程と、
上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定工程と、
上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算工程と、
上記演算工程で求められた磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定工程と、
を含むとともに、
上記判定工程は、上記磁束密度微分波形が2階以上の偶数階微分による波形であるときには、後記「略点対称の双極形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することを特徴とする非破壊検査方法。
「略点対称の双極形の判定手法」
上記磁束密度微分波形の波形変化部において、負側のピーク高さ「Pn」と正側のピーク高さ「Ps」の絶対値の比「|Pn|/|Ps|」が「0.5~2」の範囲にあるときに、上記波形変化部が略点対称の双極形であると判定する。 The presence or absence of damaged parts of the steel material to be inspected is detected by magnetizing the steel material to be inspected from the outside of the concrete body in which the steel material to be inspected is buried using a magnet, and then measuring the magnetic flux density of the concrete body using a magnetic sensor. In the non-destructive testing method,
After arranging the magnetized surface of the magnet close to the surface of the concrete body, the steel material to be inspected is magnetized along its longitudinal direction by moving it appropriately or without moving it, and then removing the magnet. magnetization process,
A magnetic flux density measuring step of measuring the magnetic flux density of the steel material to be inspected by or without moving the magnetic sensor as appropriate after arranging it close to the surface of the concrete body;
a calculation step of calculating a magnetic flux density differential waveform by differentiating the magnetic flux density by two orders or more with respect to the longitudinal direction of the steel material to be inspected;
a determination step of determining the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the magnetic flux density differential waveform obtained in the calculation step;
including ,
In the determination step, when the magnetic flux density differential waveform is a waveform with an even order differential of the second order or higher, the waveform changing portion is determined to be a bipolar shape with approximately point symmetry based on the "determination method for approximately point symmetrical bipolar shape" described later. A non-destructive testing method characterized in that the presence or absence of damage to the steel material to be inspected is determined based on whether or not the steel material to be inspected is damaged.
"Determination method for nearly point-symmetric bipolar forms"
In the waveform changing part of the above magnetic flux density differential waveform, the ratio of the absolute value of the negative side peak height “Pn” and the positive side peak height “Ps” “|Pn|/|Ps|” is “0.5 to 2'', it is determined that the waveform changing section is a substantially point-symmetrical bipolar type.
上記磁石の磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、該磁石を撤去する着磁工程と、
上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定工程と、
上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算工程と、
上記演算工程で求められた磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定工程と、
を含むとともに、
上記判定工程は、上記磁束密度微分波形が3階以上の奇数階微分による波形であるときには、後記「略線対称の単峰形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することを特徴とする非破壊検査方法。
「略線対称の単峰形の判定手法」
上記磁束密度微分波形の波形変化部におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記波形変化部における上記ピーク値の略「1/2」にそれぞれ対応する2点の上記基準位置からの離間間隔が略同一であるときに、
又は、上記波形変化部におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記波形変化部におけるピーク値から該ピーク値の略「1/2」の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積と、正側の面積が略同一であるときに、上記波形変化部が略線対称の単峰形であると判定する。
The presence or absence of damaged parts of the steel material to be inspected is detected by magnetizing the steel material to be inspected from the outside of the concrete body in which the steel material to be inspected is buried using a magnet, and then measuring the magnetic flux density of the concrete body using a magnetic sensor. In the non-destructive testing method,
After arranging the magnetized surface of the magnet close to the surface of the concrete body, the steel material to be inspected is magnetized along its longitudinal direction by moving it appropriately or without moving it, and then removing the magnet. magnetization process,
A magnetic flux density measuring step of measuring the magnetic flux density of the steel material to be inspected by or without moving the magnetic sensor as appropriate after arranging it close to the surface of the concrete body;
a calculation step of calculating a magnetic flux density differential waveform by differentiating the magnetic flux density by two orders or more with respect to the longitudinal direction of the steel material to be inspected;
a determination step of determining the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the magnetic flux density differential waveform obtained in the calculation step;
including,
In the above determination step, when the magnetic flux density differential waveform is a waveform with an odd order differential of the third order or higher, the waveform changing part is a substantially line symmetric single peak based on the "approximately line symmetric single peak determination method" described later. A non-destructive testing method characterized by determining the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on whether or not the steel material has a peak shape.
"Method for determining unimodal shapes with approximately line symmetry"
The position in the longitudinal direction of the steel material to be inspected corresponding to the peak value in the waveform change part of the magnetic flux density differential waveform is set as a reference position, and two points each correspond to approximately "1/2" of the peak value in the waveform change part. When the distance from the above reference position is approximately the same,
Alternatively, the position in the longitudinal direction of the steel material to be inspected corresponding to the peak value in the waveform changing part is set as a reference position, and is surrounded by the position from the peak value in the waveform changing part to approximately "1/2" of the peak value. In the area, when the area on the negative side and the area on the positive side of the reference position are approximately the same, it is determined that the waveform changing portion is approximately axisymmetric and single-peaked.
上記磁気センサを少なくとも1個用いて、該磁気センサを、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつコンクリート体表面に沿う方向における少なくとも2位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて上記磁束密度微分波形を取得するとともに、該各磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置をそれぞれ推定する推定工程を含むことを特徴とする非破壊検査方法。 In the non-destructive testing method according to claim 1 or 2 ,
Using at least one of the magnetic sensors , the magnetic sensor is placed in the longitudinal direction of the steel material to be inspected at at least two positions in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the steel material to be inspected and along the surface of the concrete body. The magnetic flux density differential waveform is obtained by moving the magnetic flux density differential waveform, and based on the magnetic flux density differential waveform, the damage position of the steel material to be inspected in the longitudinal direction and the damage position of the steel material to be inspected in the direction along the surface of the concrete body are determined. A non-destructive testing method characterized by including an estimation step of estimating each of the following.
上記磁気センサを少なくとも1個用いて、該磁気センサを、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも2位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて上記磁束密度微分波形を取得するとともに、
該各磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定する推定工程を含むことを特徴とする非破壊検査方法。 In the non-destructive testing method of claim 1 or 2
Using at least one magnetic sensor , the magnetic sensor is moved in the longitudinal direction of the steel material to be inspected in a direction perpendicular to the surface of the concrete body and at least two positions different in distance from the surface. to obtain the above magnetic flux density differential waveform,
A non-destructive inspection method comprising the step of estimating a damage position of the steel material to be inspected in a direction perpendicular to the surface of the concrete body based on each of the magnetic flux density differential waveforms.
磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、撤去される上記磁石を備える着磁部と、
上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定部と、
上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算部と、
該演算部で求められた磁束密度微分波形に基づいて上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定部と、
を備えるとともに、
上記判定部は、上記磁束密度微分波形が2階以上の偶数階微分による波形であるときには、後記「略点対称の双極形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することを特徴とする非破壊検査装置。
「略点対称の双極形の判定手法」
上記磁束密度微分波形の波形変化部において、負側のピーク高さ「Pn」と正側のピーク高さ「Ps」の絶対値の比「|Pn|/|Ps|」が「0.5~2」の範囲にあるときに、上記波形変化部が略点対称の双極形であると判定する。 The presence or absence of damaged parts of the steel material to be inspected is detected by magnetizing the steel material to be inspected from the outside of the concrete body in which the steel material to be inspected is buried using a magnet, and then measuring the magnetic flux density of the concrete body using a magnetic sensor. A non-destructive inspection device,
After the magnetization surface is placed close to the surface of the concrete body, the steel material to be inspected is magnetized along the longitudinal direction of the steel material by moving it appropriately or without moving it, and then removed. A magnetic part,
A magnetic flux density measurement unit that measures the magnetic flux density of the steel material to be inspected by arranging the magnetic sensor close to the surface of the concrete body and then moving it appropriately or without moving it;
a calculation unit that calculates a magnetic flux density differential waveform by differentiating the magnetic flux density by two or more orders in the longitudinal direction of the steel material to be inspected;
a determination unit that determines the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the magnetic flux density differential waveform obtained by the calculation unit;
In addition to providing
When the magnetic flux density differential waveform is a waveform with an even-order differential of the second order or higher, the determination unit determines that the waveform changing portion is a bipolar waveform that is approximately point symmetric based on the “approximately point symmetrical bipolar determination method” described later. A non-destructive inspection apparatus characterized in that the presence or absence of damage to the steel material to be inspected is determined based on whether or not the steel material to be inspected is damaged.
"Determination method for nearly point-symmetric bipolar forms"
In the waveform changing part of the above magnetic flux density differential waveform, the ratio of the absolute value of the negative side peak height “Pn” and the positive side peak height “Ps” “|Pn|/|Ps|” is “0.5 to 2'', it is determined that the waveform changing section is a substantially point-symmetrical bipolar type.
磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、撤去される上記磁石を備える着磁部と、
上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定部と、
上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について2階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算部と、
該演算部で求められた磁束密度微分波形に基づいて上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定部と、
を備えるとともに、
上記判定部は、上記磁束密度微分波形が3階以上の奇数階微分による波形であるときには、後記「略線対称の単峰形の判定手法」に基づいて、波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することを特徴とする非破壊検査装置。
「略線対称の単峰形の判定手法」
上記磁束密度微分波形の波形変化部におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記波形変化部における上記ピーク値の略「1/2」にそれぞれ対応する2点の上記基準位置からの離間間隔が略同一であるときに、
又は、上記波形変化部におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記波形変化部におけるピーク値から該ピーク値の略「1/2」の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積と、正側の面積が略同一であるときに、上記波形変化部が略線対称の単峰形であると判定する。 The presence or absence of damaged parts of the steel material to be inspected is detected by magnetizing the steel material to be inspected from the outside of the concrete body in which the steel material to be inspected is buried using a magnet, and then measuring the magnetic flux density of the concrete body using a magnetic sensor. A non-destructive testing device,
After the magnetization surface is placed close to the surface of the concrete body, the steel material to be inspected is magnetized along the longitudinal direction of the steel material by moving it appropriately or without moving it, and then removed. A magnetic part,
A magnetic flux density measurement unit that measures the magnetic flux density of the steel material to be inspected by arranging the magnetic sensor close to the surface of the concrete body and then moving it appropriately or without moving it;
a calculation unit that calculates a magnetic flux density differential waveform by differentiating the magnetic flux density by two or more orders in the longitudinal direction of the steel material to be inspected;
a determination unit that determines the presence or absence of damage in the steel material to be inspected based on the magnetic flux density differential waveform obtained by the calculation unit;
In addition to providing
When the magnetic flux density differential waveform is a waveform with an odd-order differential of the third order or higher, the determination unit determines that the waveform changing portion is a substantially line-symmetric single-peak shape based on the “approximately line-symmetric single-peak determination method” described later. A non-destructive inspection device characterized in that the presence or absence of damage to the steel material to be inspected is determined based on whether or not the steel material to be inspected has a peak shape .
" Method for determining unimodal shapes with approximately line symmetry"
The position in the longitudinal direction of the steel material to be inspected corresponding to the peak value in the waveform change part of the magnetic flux density differential waveform is set as a reference position, and two points each correspond to approximately "1/2" of the peak value in the waveform change part. When the distance from the above reference position is approximately the same,
Alternatively, the position in the longitudinal direction of the steel material to be inspected corresponding to the peak value in the waveform changing part is set as a reference position, and is surrounded by the position from the peak value in the waveform changing part to approximately "1/2" of the peak value. In the area, when the area on the negative side and the area on the positive side of the reference position are approximately the same, it is determined that the waveform changing portion is approximately axisymmetric and single-peaked.
上記磁気センサとして、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつ上記コンクリート体の表面に沿う方向に所定間隔をもって列設された少なくとも2個以上の磁気センサが備えられ、
該各磁気センサのそれぞれに対応する上記磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置とをそれぞれ推定する推定部を備えたことを特徴とする非破壊検査装置。 The non-destructive testing device according to claim 5 or 6 ,
The magnetic sensor includes at least two magnetic sensors arranged in a row at a predetermined interval in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the steel material to be inspected and along the surface of the concrete body,
Based on the magnetic flux density differential waveform corresponding to each of the magnetic sensors, a damage position in the longitudinal direction of the steel material to be inspected and a damage position of the steel material to be inspected in a direction along the surface of the concrete body are estimated, respectively. A non-destructive inspection device characterized by comprising an estimator.
上記磁気センサとして、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも2位置に磁気センサが備えられ、
該各磁気センサのそれぞれに対応する上記磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定する推定部を備えたことを特徴とする非破壊検査装置。 The non-destructive testing device according to claim 5 or 6 ,
As the magnetic sensor, magnetic sensors are provided at at least two positions in a direction perpendicular to the surface of the concrete body and at different distances from the surface,
A non-destructive inspection characterized by comprising an estimation unit that estimates a damage position of the steel material to be inspected in a direction perpendicular to the surface of the concrete body based on the magnetic flux density differential waveform corresponding to each of the magnetic sensors. Device.
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