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JP7564063B2 - Ultrasonic measurement device and ultrasonic measurement method - Google Patents
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JP7564063B2 - Ultrasonic measurement device and ultrasonic measurement method - Google Patents

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Description

本発明は、コンクリート構造物の厚みを計測する超音波計測装置及び超音波計測方法に関する。 The present invention relates to an ultrasonic measurement device and an ultrasonic measurement method for measuring the thickness of a concrete structure.

超音波計測は、非破壊計測の一つであり、被検査体の厚み計測などに用いられている。詳しく説明すると、超音波を被検査体に送信し、被検査体の底面で反射された反射波(底面エコー)を受信し、底面エコーの受信時間(すなわち、超音波の伝播時間)に基づいて被検査体の厚みを演算する。 Ultrasonic measurement is a type of non-destructive measurement, and is used to measure the thickness of an object to be inspected. In more detail, ultrasonic waves are transmitted to the object to be inspected, and the reflected wave (bottom echo) reflected from the bottom surface of the object to be inspected is received. The thickness of the object to be inspected is calculated based on the reception time of the bottom echo (i.e., the propagation time of the ultrasonic waves).

特許文献1は、表面波(ノイズ)に対する反射波(底面エコー)のSN比を向上する方法を開示する。特許文献1では、被検査体の表面に配置された送信用探触子と受信用探触子の間隔を変更しながら、送信用探触子で超音波を送信すると共に、受信用探触子で表面波及び反射波を受信して波形信号に変換することにより、送信用探触子と受信用探触子の間隔に応じた複数の波形信号を取得する。送信用探触子と受信用探触子の間隔を変更すれば、波形信号における表面波の成分が大きく変化するのに対し、反射波の成分が大きく変化しない。そのため、複数の波形信号を加算する処理を行うことにより、表面波の振幅を低減することが可能である。 Patent Document 1 discloses a method for improving the signal-to-noise ratio of the reflected wave (bottom echo) to the surface wave (noise). In Patent Document 1, while changing the distance between a transmitting probe and a receiving probe arranged on the surface of the object to be inspected, ultrasonic waves are transmitted by the transmitting probe, and the surface wave and the reflected wave are received by the receiving probe and converted into waveform signals, thereby obtaining multiple waveform signals according to the distance between the transmitting probe and the receiving probe. If the distance between the transmitting probe and the receiving probe is changed, the surface wave components in the waveform signal change significantly, whereas the reflected wave components do not change significantly. Therefore, it is possible to reduce the amplitude of the surface wave by performing a process of adding multiple waveform signals.

特開平09-061144号公報Japanese Patent Application Publication No. 09-061144

超音波計測をコンクリート構造物の厚み計測に用いる場合、コンクリート構造物内の骨材によって散乱波(散乱ノイズ)が生じ、この散乱ノイズに対する底面エコーのSN比が低下する。そこで、例えば特許文献1の技術を採用して、散乱ノイズに対する底面エコーのSN比の向上を図ることが考えられる。送信用探触子又は受信用探触子の位置を変更すれば、波形信号における散乱ノイズの成分が大きく変化するのに対し、底面エコーの成分が大きく変化しない。そのため、複数の波形信号を加算する処理を行うことにより、散乱ノイズの振幅を低減することが可能である。 When ultrasonic measurement is used to measure the thickness of a concrete structure, scattered waves (scattered noise) are generated by the aggregates in the concrete structure, and the signal-to-noise ratio of the bottom echo to the scattered noise decreases. Therefore, it is conceivable to improve the signal-to-noise ratio of the bottom echo to the scattered noise by adopting the technology of Patent Document 1, for example. If the position of the transmitting probe or the receiving probe is changed, the scattered noise component in the waveform signal changes significantly, whereas the bottom echo component does not change significantly. Therefore, it is possible to reduce the amplitude of the scattered noise by performing a process of adding together multiple waveform signals.

しかしながら、特許文献1では、全ての波形信号を加算する処理を行うことから、SN比が低下する可能性がある。詳しく説明すると、例えばコンクリート構造物の表面に突起、窪み、又は付着物があれば、送信用探触子又は受信用探触子とコンクリート構造物の表面との密着性が損なわれるため、受信用探触子の受信感度が低下し、波形信号全体の振幅が低下する。そのため、振幅が低減した波形信号が混在する状態で、全ての波形信号を加算する処理を行えば、SN比が低下する。 However, in Patent Document 1, the process of adding up all the waveform signals is performed, which may result in a decrease in the signal-to-noise ratio. To explain in more detail, for example, if there are protrusions, depressions, or attachments on the surface of a concrete structure, the adhesion between the transmitting probe or receiving probe and the surface of the concrete structure is impaired, reducing the reception sensitivity of the receiving probe and decreasing the amplitude of the entire waveform signal. Therefore, if a process of adding up all the waveform signals is performed when waveform signals with reduced amplitudes are mixed, the signal-to-noise ratio will decrease.

本発明の目的は、複数の波形信号を選別して処理することにより、SN比の向上を図ることができる超音波計測装置及び超音波計測方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide an ultrasonic measurement device and an ultrasonic measurement method that can improve the signal-to-noise ratio by selecting and processing multiple waveform signals.

上記目的を達成するために、代表的な本発明は、コンクリート構造物の表面に配置され、超音波を送信する送信用探触子と、前記コンクリート構造物の前記表面に配置され、反射波を受信して波形信号に変換する受信用探触子と、前記コンクリート構造物の前記表面における前記送信用探触子の位置及び前記受信用探触子の位置を変更する移動装置と、前記送信用探触子の位置と前記受信用探触子の位置との組合せに対応する複数の波形信号を収録し、前記複数の波形信号を選別して処理する信号処理装置と、を備えた超音波計測装置であって、前記信号処理装置は、前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に短い場合の第1の波形信号の振幅の積分値と、前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に長い場合の第2の波形信号の振幅の積分値とを比較し、前記第1の波形信号の振幅の積分値が前記第2の波形信号の振幅の積分値より大きいときに、前記第1の波形信号を処理対象に含めるものの、前記第1の波形信号の振幅の積分値が前記第2の波形信号の振幅の積分値より小さいときに、前記第1の波形信号を処理対象に含めない。 In order to achieve the above object, a representative embodiment of the present invention is an ultrasonic measuring device comprising: a transmitting probe that is placed on the surface of a concrete structure and transmits ultrasonic waves; a receiving probe that is placed on the surface of the concrete structure and receives reflected waves and converts them into waveform signals; a moving device that changes the position of the transmitting probe and the position of the receiving probe on the surface of the concrete structure; and a signal processing device that records a plurality of waveform signals corresponding to combinations of the positions of the transmitting probe and the receiving probe, and selects and processes the plurality of waveform signals. In the apparatus, the signal processing device compares an integral value of the amplitude of a first waveform signal when the distance between the transmitting probe and the receiving probe is relatively short with an integral value of the amplitude of a second waveform signal when the distance between the transmitting probe and the receiving probe is relatively long, and includes the first waveform signal as a processing target when the integral value of the amplitude of the first waveform signal is greater than the integral value of the amplitude of the second waveform signal, but does not include the first waveform signal as a processing target when the integral value of the amplitude of the first waveform signal is smaller than the integral value of the amplitude of the second waveform signal.

本発明によれば、複数の波形信号を選別して処理することにより、SN比の向上を図ることができる。 According to the present invention, the signal-to-noise ratio can be improved by selecting and processing multiple waveform signals.

本発明の第1の実施形態における超音波計測装置の構成を表す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an ultrasonic measurement device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における送信用探触子及び受信用探触子の配置を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an arrangement of a transmitting probe and a receiving probe according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における送信用探触子の位置と受信用探触子の位置との組合せに対応する複数の波形信号を表す図である。3A to 3C are diagrams showing a plurality of waveform signals corresponding to combinations of positions of a transmitting probe and a receiving probe in the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における送信用探触子及び受信用探触子の配置を表す図であり、受信用探触子の受信感度が低くなる場合を示す。FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of a transmitting probe and a receiving probe in the first embodiment of the present invention, illustrating a case where the receiving sensitivity of the receiving probe is low. 本発明の第1の実施形態における波形信号の取得及び選別に係わる制御の手順を表すフローチャートである。4 is a flowchart showing a control procedure related to acquisition and selection of waveform signals in the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における複数の波形信号の具体例を表すと共に、探触子間の距離と波形信号の振幅の積分値との関係を表す図である。4A to 4C are diagrams showing specific examples of a plurality of waveform signals in the first embodiment of the present invention, and also showing the relationship between the distance between the probes and the integral value of the amplitude of the waveform signals. 第1の比較例における加算信号の具体例を表す図である。11A and 11B are diagrams illustrating a specific example of an addition signal in the first comparative example. 本発明の第1の実施形態における加算信号の具体例を表す図である。5A to 5C are diagrams illustrating specific examples of an addition signal in the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態における超音波計測装置の構成を表す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration of an ultrasonic measurement device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態における移動装置の移動機構の構造を表す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a structure of a moving mechanism of a moving device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態におけるコンクリート壁内の超音波の伝播経路を幾何学的に表す図である。FIG. 11 is a diagram geometrically illustrating the propagation path of ultrasonic waves within a concrete wall in a second embodiment of the present invention. 第2の比較例における振幅分布画像の具体例を表す図である。13A and 13B are diagrams illustrating a specific example of an amplitude distribution image in the second comparative example. 本発明の第2の実施形態における振幅分布画像の具体例を表す図である。13A to 13C are diagrams illustrating specific examples of amplitude distribution images according to the second embodiment of the present invention. 本発明の一変形例におけるコンクリート壁の形状を移動装置の移動機構と共に表す概略図である。13 is a schematic diagram showing the shape of a concrete wall according to a modified example of the present invention together with a movement mechanism of a movement device. FIG.

本発明の第1の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。 The first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態における超音波計測装置の構成を表す概略図である。図2は、本実施形態における送信用探触子及び受信用探触子の配置を表す図である。図3は、本実施形態における送信用探触子の位置と受信用探触子の位置との組合せに対応する複数の波形信号を表す図である。 Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of an ultrasonic measurement device in this embodiment. Figure 2 is a diagram showing the arrangement of a transmitting probe and a receiving probe in this embodiment. Figure 3 is a diagram showing multiple waveform signals corresponding to combinations of the positions of the transmitting probe and the receiving probe in this embodiment.

本実施形態の超音波計測装置は、床1に立設されたコンクリート壁2の厚み計測を行うものである。本実施形態の超音波計測装置は、コンクリート壁2の表面3に配置された送信用探触子11及び受信用探触子12と、コンクリート壁2の表面3における送信用探触子11の位置を変更する移動装置13Aと、コンクリート壁2の表面3における受信用探触子12の位置を変更する移動装置13Bと、移動装置13A,13Bを制御する移動制御装置14と、送信用探触子11及び受信用探触子12との間で信号を入出力する超音波探傷器15と、移動制御装置14及び超音波探傷器15に配線を介し接続された信号処理装置16と、信号処理装置16に配線を介し接続された表示器17とを備える。表示器17は、例えばディスプレイで構成されている。 The ultrasonic measuring device of this embodiment measures the thickness of a concrete wall 2 erected on a floor 1. The ultrasonic measuring device of this embodiment includes a transmitting probe 11 and a receiving probe 12 arranged on the surface 3 of the concrete wall 2, a moving device 13A that changes the position of the transmitting probe 11 on the surface 3 of the concrete wall 2, a moving device 13B that changes the position of the receiving probe 12 on the surface 3 of the concrete wall 2, a moving control device 14 that controls the moving devices 13A and 13B, an ultrasonic flaw detector 15 that inputs and outputs signals between the transmitting probe 11 and the receiving probe 12, a signal processing device 16 connected to the moving control device 14 and the ultrasonic flaw detector 15 via wiring, and a display device 17 connected to the signal processing device 16 via wiring. The display device 17 is, for example, a display.

移動装置13Aは、移動制御装置14からの指令に応じて床1上を走行する走行体と、走行体の上側に設けられ、送信用探触子11をコンクリート壁2の表面3に押付ける支持体とを有する。また、走行体の走行に係わる状態量を検出する走行センサ(図示せず)を有し、走行センサの検出信号を移動制御装置14へ出力する。 The moving device 13A has a running body that runs on the floor 1 in response to commands from the moving control device 14, and a support that is provided on the upper side of the running body and presses the transmitting probe 11 against the surface 3 of the concrete wall 2. It also has a running sensor (not shown) that detects state quantities related to the running of the running body, and outputs a detection signal of the running sensor to the moving control device 14.

同様に、移動装置13Bは、移動制御装置14からの指令に応じて床1上を走行する走行体と、走行体の上側に設けられ、受信用探触子12をコンクリート壁2の表面3に押付ける支持体とを有する。また、走行体の走行に係わる状態量を検出する走行センサ(図示せず)を有し、走行センサの検出信号を移動制御装置14へ検出信号を出力する。 Similarly, the moving device 13B has a running body that runs on the floor 1 in response to commands from the moving control device 14, and a support that is provided on the upper side of the running body and presses the receiving probe 12 against the surface 3 of the concrete wall 2. It also has a running sensor (not shown) that detects state quantities related to the running of the running body, and outputs a detection signal from the running sensor to the moving control device 14.

移動制御装置14は、図示しないものの、プログラムに従って制御を実行するプロセッサと、プログラムやデータを記憶するメモリとを有する。移動制御装置14は、機能的構成として、移動制御部18、位置演算部19、及び距離演算部20を有する。移動制御部18は、移動装置13A,13Bへ指令を出力して、コンクリート壁2の表面3における送信用探触子11の位置及び受信用探触子12の位置を制御する。 The movement control device 14 has a processor (not shown) that executes control according to a program, and a memory that stores programs and data. The movement control device 14 has, as its functional configuration, a movement control unit 18, a position calculation unit 19, and a distance calculation unit 20. The movement control unit 18 outputs commands to the movement devices 13A and 13B to control the position of the transmitting probe 11 and the receiving probe 12 on the surface 3 of the concrete wall 2.

移動制御装置14の位置演算部19は、移動装置13Aの走行センサの検出信号に基づき、コンクリート壁2の表面3における送信用探触子11の位置を演算し、移動装置13Aの走行センサの検出信号に基づき、コンクリート壁2の表面3における受信用探触子12の位置を演算し、信号処理装置16へ出力する。距離演算部20は、送信用探触子11の位置及び受信用探触子12の位置に基づき、送信用探触子11と受信用探触子12の間の距離を演算し、信号処理装置16へ出力する。 The position calculation unit 19 of the movement control device 14 calculates the position of the transmitting probe 11 on the surface 3 of the concrete wall 2 based on the detection signal of the travel sensor of the movement device 13A, calculates the position of the receiving probe 12 on the surface 3 of the concrete wall 2 based on the detection signal of the travel sensor of the movement device 13A, and outputs it to the signal processing device 16. The distance calculation unit 20 calculates the distance between the transmitting probe 11 and the receiving probe 12 based on the positions of the transmitting probe 11 and the receiving probe 12, and outputs it to the signal processing device 16.

超音波探傷器15は、パルサ21及びレシーバ22を有する。パルサ21は、送信用探触子11の位置及び受信用探触子12の位置のうちの少なくとも一方が変更される度に、送信用探触子11の圧電素子に電圧を印加して、コンクリート壁2へ超音波を送信させる。受信用探触子12の圧電素子は、コンクリート壁2からの反射波を受信し波形信号に変換して、レシーバ22へ出力する。レシーバ22は、波形信号をデジタル変換して信号処理装置16へ出力する。なお、波形信号は、送信用探触子11による超音波の送信タイミングを基準とし、受信用探触子12で受信された反射波の振幅(強度)の経時変化を示すものである。 The ultrasonic flaw detector 15 has a pulser 21 and a receiver 22. The pulser 21 applies a voltage to the piezoelectric element of the transmitting probe 11 each time at least one of the positions of the transmitting probe 11 and the receiving probe 12 is changed, causing the transducer to transmit ultrasonic waves to the concrete wall 2. The piezoelectric element of the receiving probe 12 receives the reflected waves from the concrete wall 2, converts them into a waveform signal, and outputs it to the receiver 22. The receiver 22 digitally converts the waveform signal and outputs it to the signal processing device 16. The waveform signal indicates the change over time in the amplitude (intensity) of the reflected waves received by the receiving probe 12, based on the timing of transmission of ultrasonic waves by the transmitting probe 11.

信号処理装置16は、図示しないものの、プログラムに従って制御を実行するプロセッサと、プログラムやデータを記憶するメモリとを有する。信号処理装置16は、送信用探触子11の位置と受信用探触子12の位置との組合せと、これに対応する波形信号や探触子間の距離を収録する。 Although not shown, the signal processing device 16 has a processor that executes control according to a program and a memory that stores programs and data. The signal processing device 16 records combinations of the positions of the transmitting probe 11 and the receiving probe 12, as well as the corresponding waveform signals and distances between the probes.

具体的に説明すると、コンクリート壁2の表面3に対し、横方向(X方向)に所定の間隔ΔPで位置P、P、P、P、P、…、Pk-1、Pが設定されている(図2参照)。そして、送信用探触子11が位置Pに配置され、受信用探触子12が位置P、P、P、P、…、Pk-1、Pに逐次配置されることにより、対応する波形信号W12、W13、W14、W15、…、W1(k-1)、W1kを取得して収録する。その後、送信用探触子11が位置Pに配置され、受信用探触子12が位置P、P、P、…、Pk-1、Pに逐次配置されることにより、対応する波形信号W23、W24、W25、…、W2(k-1)、W2kを取得して収録する。なお、送信用探触子11が位置Pに配置され且つ受信用探触子12が位置Pに配置された場合の波形信号W21は、送信用探触子11が位置Pに配置され且つ受信用探触子12が位置Pに配置された場合の波形信号W12と理論的に同じであるから、取得していない。更に、送信用探触子11の位置と受信用探触子12の位置の組合せを変更しながら、波形信号を取得して収録する。最終的に、送信用探触子11が位置Pk-1に配置され、受信用探触子12が位置Pに配置されることにより、波形信号W(k-1)kを取得して収録する。 More specifically, positions P1 , P2 , P3 , P4 , P5 , ..., Pk -1 , Pk are set at a predetermined interval ΔP in the horizontal direction (X direction) on the surface 3 of the concrete wall 2 (see FIG. 2). Then, the transmitting probe 11 is placed at position P1 , and the receiving probe 12 is successively placed at positions P2 , P3 , P4 , P5 , ..., Pk -1 , Pk, to obtain and record corresponding waveform signals W12 , W13 , W14 , W15 , ..., W1 (k-1) , W1k . Thereafter, the transmitting probe 11 is placed at position P2 , and the receiving probe 12 is successively placed at positions P3 , P4 , P5 , ..., Pk -1 , Pk, thereby acquiring and recording the corresponding waveform signals W23 , W24 , W25 , ..., W2 (k-1) , W2k . Note that the waveform signal W21 when the transmitting probe 11 is placed at position P2 and the receiving probe 12 is placed at position P1 is theoretically the same as the waveform signal W12 when the transmitting probe 11 is placed at position P1 and the receiving probe 12 is placed at position P2 , and is therefore not acquired. Furthermore, the waveform signals are acquired and recorded while changing the combination of the positions of the transmitting probe 11 and the receiving probe 12. Finally, transmitting probe 11 is placed at position P k−1 and receiving probe 12 is placed at position P k to acquire and record waveform signal W (k−1)k .

各波形信号は、図2の実線矢印で示すようにコンクリート壁2の底面4で反射された反射波(底面エコー)だけでなく、図2の点線矢印で示すようにコンクリート壁2内の骨材5によって散乱された散乱波(散乱ノイズ)を含む。そのため、信号処理装置16は、複数の波形信号を加算する処理を行い、加算信号を生成する。これにより、加算信号における散乱ノイズの振幅を低減して、底面エコーのSN比の向上を図る。そして、加算信号から底面エコーの受信時間を抽出し、これに基づいてコンクリート壁2の厚みを演算する。 Each waveform signal contains not only reflected waves (bottom echoes) reflected by the bottom surface 4 of the concrete wall 2 as shown by the solid arrows in FIG. 2, but also scattered waves (scattered noise) scattered by the aggregate 5 inside the concrete wall 2 as shown by the dotted arrows in FIG. 2. Therefore, the signal processing device 16 performs processing to add up multiple waveform signals to generate a sum signal. This reduces the amplitude of the scattered noise in the sum signal, improving the signal-to-noise ratio of the bottom echo. Then, the reception time of the bottom echo is extracted from the sum signal, and the thickness of the concrete wall 2 is calculated based on this.

ここで、仮に、信号処理装置が全ての波形信号を加算する処理を行えば、SN比が低下する可能性がある。詳しく説明すると、例えば、図4(a)~図4(c)で示すようにコンクリート壁2の表面3に突起6、窪み7、又は付着物8がある場合、送信用探触子11又は受信用探触子12とコンクリート壁2の表面3との密着性が損なわれるため、受信用探触子12の受信感度が低下し、波形信号全体の振幅が低下する。また、例えば図4(d)で示すようにコンクリート壁2内の骨材5が超音波の伝播経路に偏って存在する場合も、受信用探触子12の受信感度が低下し、波形信号全体の振幅が低下する。そのため、振幅が低減した波形信号が混在する状態で、全ての波形信号を加算する処理を行えば、SN比が低下する。 If the signal processing device were to add up all the waveform signals, the S/N ratio would likely decrease. To explain in more detail, for example, if there are protrusions 6, depressions 7, or deposits 8 on the surface 3 of the concrete wall 2 as shown in Figures 4(a) to 4(c), the adhesion between the transmitting probe 11 or the receiving probe 12 and the surface 3 of the concrete wall 2 would be impaired, and the receiving sensitivity of the receiving probe 12 would decrease, causing the amplitude of the entire waveform signal to decrease. Also, for example, as shown in Figure 4(d), if aggregate 5 in the concrete wall 2 is biased toward the propagation path of the ultrasonic waves, the receiving sensitivity of the receiving probe 12 would decrease, causing the amplitude of the entire waveform signal to decrease. Therefore, if a process of adding up all the waveform signals is performed in a state where waveform signals with reduced amplitudes are mixed, the S/N ratio would decrease.

そこで、本実施形態の信号処理装置16は、複数の波形信号を選別して処理することにより、SN比の向上を図るようになっている。信号処理装置16は、機能的構成として、波形信号収録部23、積分値演算部24、信号選別部25、及び信号処理部26を有する。波形信号収録部23は、送信用探触子11の位置と受信用探触子12の位置との組合せと、これに対応する波形信号や探触子間の距離を収録する。積分値演算部24は、各波形信号の振幅の積分値を演算し、波形信号収録部23に収録させる。 The signal processing device 16 of this embodiment is therefore designed to improve the signal-to-noise ratio by selecting and processing a plurality of waveform signals. The signal processing device 16 has, as its functional configuration, a waveform signal recording unit 23, an integral value calculation unit 24, a signal selection unit 25, and a signal processing unit 26. The waveform signal recording unit 23 records combinations of the positions of the transmitting probe 11 and the receiving probe 12, as well as the corresponding waveform signals and the distance between the probes. The integral value calculation unit 24 calculates the integral value of the amplitude of each waveform signal, and causes the waveform signal recording unit 23 to record it.

信号処理装置16の信号選別部25は、波形信号収録部23で収録された複数の波形信号のうち、探触子間の距離が相対的に短い場合の第1の波形信号と探触子間の距離が相対的に長い場合の第2の波形信号を順次選択し、それらの振幅の積分値を比較する。そして、第1の波形信号の振幅の積分値が第2の波形信号の振幅の積分値より大きいときに、受信用探触子12の受信感度が正常であると判断して、第1の波形信号を処理対象に含める。一方、第1の波形信号の振幅の積分値が第2の波形信号の振幅の積分値より小さいときに、受信用探触子12の受信感度が低下していると判断して、第1の波形信号を処理対象に含めない。 The signal selection unit 25 of the signal processing device 16 sequentially selects, from among the multiple waveform signals recorded by the waveform signal recording unit 23, a first waveform signal when the distance between the probes is relatively short and a second waveform signal when the distance between the probes is relatively long, and compares the integral values of their amplitudes. When the integral value of the amplitude of the first waveform signal is greater than the integral value of the amplitude of the second waveform signal, it is determined that the receiving sensitivity of the receiving probe 12 is normal, and the first waveform signal is included in the processing target. On the other hand, when the integral value of the amplitude of the first waveform signal is smaller than the integral value of the amplitude of the second waveform signal, it is determined that the receiving sensitivity of the receiving probe 12 has decreased, and the first waveform signal is not included in the processing target.

信号処理装置16の信号処理部26は、処理対象である複数の波形信号を加算する処理を行い、加算信号を生成する。そして、加算信号から底面エコーの受信時間を抽出し、これに基づいてコンクリート壁2の厚みを演算する。表示器17は、例えば、加算信号や、コンクリート壁2の厚みを表示する。 The signal processing unit 26 of the signal processing device 16 performs processing to add up the multiple waveform signals to be processed, and generates an added signal. Then, the reception time of the bottom echo is extracted from the added signal, and the thickness of the concrete wall 2 is calculated based on this. The display 17 displays, for example, the added signal and the thickness of the concrete wall 2.

次に、本実施形態における波形信号の取得及び選別に係わる制御の詳細について説明する。図5は、本実施形態における波形信号の取得及び選別に係わる制御の手順を表すフローチャートである。図6(a)~図6(d)は、本実施形態における複数の波形信号の具体例を表し、図6(e)は、探触子間の距離と波形信号の振幅の積分値との関係を表す図である。 Next, details of the control related to the acquisition and selection of waveform signals in this embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the control related to the acquisition and selection of waveform signals in this embodiment. FIG. 6(a) to FIG. 6(d) show specific examples of multiple waveform signals in this embodiment, and FIG. 6(e) is a diagram showing the relationship between the distance between the probes and the integral value of the amplitude of the waveform signal.

まず、ステップS1にて、信号処理装置16は、送信用探触子11の位置に対応する識別子mを初期化し(m=1)、ステップS2にて、移動装置13Aは、送信用探触子11を位置Pに設定する。 First, in step S1, the signal processing device 16 initializes an identifier m corresponding to the position of the transmitting probe 11 (m=1), and in step S2, the moving device 13A sets the transmitting probe 11 to position P1 .

ステップS3にて、信号処理装置16は、受信用探触子12の位置に対応する識別子nを初期化し(n=(m+1)であり、最初はn=2)、ステップS4にて、移動装置13Bは、受信用探触子12を位置Pに設定する。 In step S3, the signal processing device 16 initializes an identifier n corresponding to the position of the receiving probe 12 (n=(m+1), initially n=2), and in step S4, the moving device 13B sets the receiving probe 12 to position P2 .

ステップS5及びS6に進み、信号処理装置16は、送信用探触子11の位置Pと受信用探触子12の位置Pとの組合せに対応する波形信号W12(図6(a)参照)を取得し、その振幅の積分値A12を演算し、それらを収録する。この時点では、1つの波形信号しかないため、ステップS7~S10をスキップして、スップS11に移る。
Proceeding to steps S5 and S6, the signal processing device 16 acquires a waveform signal W12 (see FIG. 6(a)) corresponding to the combination of the position P1 of the transmitting probe 11 and the position P2 of the receiving probe 12, calculates the integral value A12 of the amplitude, and records them. At this point, since there is only one waveform signal, steps S7 to S10 are skipped and the process moves to step S11.

ステップS11にて、信号処理装置16は、識別子nを変更し(n=3)、ステップS4にて、移動装置13Bは、受信用探触子12を位置Pに設定する。 In step S11, the signal processing device 16 changes the identifier n (n=3), and in step S4, the moving device 13B sets the receiving probe 12 to position P3 .

ステップS5及びS6に進み、信号処理装置16は、送信用探触子11の位置Pと受信用探触子12の位置Pとの組合せに対応する波形信号W13(図6(b)参照)を取得し、その振幅の積分値A13を演算し、それらを収録する。ステップS7に進み、信号処理装置16は、探触子間の距離がΔPである場合の波形信号W12の振幅の積分値A12と探触子間の距離が(ΔP×2)である場合の波形信号W13の振幅の積分値A13を比較する。そして、例えば図6(e)で示すように、波形信号W12の振幅の積分値A12が波形信号W13の振幅の積分値A13より大きければ、ステップS8に進み、波形信号W12を処理対象に含める。 Proceeding to steps S5 and S6, signal processing device 16 acquires waveform signal W13 (see FIG. 6(b)) corresponding to the combination of position P1 of transmitting probe 11 and position P3 of receiving probe 12, calculates the integral value A13 of its amplitude, and records them. Proceeding to step S7, signal processing device 16 compares the integral value A12 of the amplitude of waveform signal W12 when the distance between the probes is ΔP with the integral value A13 of the amplitude of waveform signal W13 when the distance between the probes is (ΔP×2). Then, if the integral value A12 of the amplitude of waveform signal W12 is greater than the integral value A13 of the amplitude of waveform signal W13 , as shown in FIG. 6 (e ) , for example, the process proceeds to step S8 , where waveform signal W12 is included in the processing target.

ステップS10に進み、信号処理装置16は、送信用探触子11を位置Pに配置した場合の処理対象である波形信号の数が所定の閾値(例えば(k-1))に達しているかどうかを判定する。この時点では、波形信号の数が所定の閾値に達していないため、ステップS11に移る。 Proceeding to step S10, the signal processing device 16 determines whether or not the number of waveform signals to be processed when the transmitting probe 11 is placed at position P1 has reached a predetermined threshold (e.g., (k-1)). At this point, the number of waveform signals has not reached the predetermined threshold, so the process proceeds to step S11.

ステップS11にて、信号処理装置16は、識別子nを変更し(n=4)、ステップS4にて、移動装置13Bは、受信用探触子12を位置Pに設定する。 In step S11, the signal processing device 16 changes the identifier n (n=4), and in step S4, the moving device 13B sets the receiving probe 12 to position P4 .

ステップS5及びS6に進み、信号処理装置16は、送信用探触子11の位置Pと受信用探触子12の位置Pとの組合せに対応する波形信号W14(図6(c)参照)を取得し、その振幅の積分値A14を演算し、それらを収録する。ステップS7に進み、信号処理装置16は、探触子間の距離が(ΔP×2)である場合の波形信号W13の振幅の積分値A13と探触子間の距離が(ΔP×3)である場合の波形信号W14の振幅の積分値A14を比較する。そして、例えば図6(e)で示すように、波形信号W13の振幅の積分値A13が波形信号W14の振幅の積分値A14より小さければ、ステップS9に進み、波形信号W13を処理対象に含めない。 Proceeding to steps S5 and S6, signal processing device 16 acquires waveform signal W14 (see FIG. 6(c)) corresponding to the combination of position P1 of transmitting probe 11 and position P4 of receiving probe 12, calculates amplitude integral value A14 , and records them. Proceeding to step S7, signal processing device 16 compares amplitude integral value A13 of waveform signal W13 when the distance between the probes is (ΔP×2) with amplitude integral value A14 of waveform signal W14 when the distance between the probes is (ΔP×3). Then, if amplitude integral value A13 of waveform signal W13 is smaller than amplitude integral value A14 of waveform signal W14 , for example as shown in FIG. 6(e ) , then the process proceeds to step S9, and waveform signal W13 is not included in the processing target.

ステップS10を経てステップS11に進み、信号処理装置16は、識別子nを変更し(n=5)、ステップS4にて、移動装置13Bは、受信用探触子12を位置Pに設定する。 The process proceeds from step S10 to step S11, where the signal processing device 16 changes the identifier n (n=5), and in step S4, the moving device 13B sets the receiving probe 12 to position P5 .

ステップS5及びS6に進み、信号処理装置16は、送信用探触子11の位置Pと受信用探触子12の位置Pとの組合せに対応する波形信号W15(図6(d)参照)を取得し、その振幅の積分値A15を演算し、それらを収録する。ステップS7に進み、信号処理装置16は、探触子間の距離が(ΔP×3)である場合の波形信号W14の振幅の積分値A14と探触子間の距離が(ΔP×4)である場合の波形信号W15の振幅の積分値A15を比較する。そして、例えば図6(e)で示すように、波形信号W14の振幅の積分値A14が波形信号W15の振幅の積分値A15より大きければ、ステップS7に進み、波形信号W15を処理対象に含める。 Proceeding to steps S5 and S6, signal processing device 16 acquires waveform signal W15 (see FIG. 6(d)) corresponding to the combination of position P1 of transmitting probe 11 and position P5 of receiving probe 12, calculates the integral value A15 of its amplitude, and records them. Proceeding to step S7, signal processing device 16 compares the integral value A14 of the amplitude of waveform signal W14 when the distance between the probes is (ΔP×3) with the integral value A15 of the amplitude of waveform signal W15 when the distance between the probes is (ΔP×4). Then, if the integral value A14 of the amplitude of waveform signal W14 is greater than the integral value A15 of the amplitude of waveform signal W15 , as shown in FIG. 6(e), for example, the process proceeds to step S7, and waveform signal W15 is included in the processing target.

上述したステップS4~S11を繰り返す(説明は省略)。なお、送信用探触子11の位置Pと受信用探触子12の位置Pとの組合せに対応する波形信号W1kは、ステップS7の判定を行うことなく、処理対象に含まれる。上述したように波形信号W13を処理対象に含めていなければ、送信用探触子11を位置Pに配置した場合の処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達していない。そのため、波形信号W1kを取得して収録した後も、ステップS10を経てステップS11に移る。 The above-mentioned steps S4 to S11 are repeated (description omitted). Note that the waveform signal W1k corresponding to the combination of the position P1 of the transmitting probe 11 and the position Pk of the receiving probe 12 is included in the processing target without performing the judgment of step S7. As described above, if the waveform signal W13 is not included in the processing target, the number of waveform signals to be processed when the transmitting probe 11 is placed at the position P1 does not reach the predetermined threshold. Therefore, even after the waveform signal W1k is acquired and recorded, the process proceeds to step S11 via step S10.

ステップS11にて、信号処理装置16は、識別子nを変更し(n=3’)、ステップS4にて、移動装置13Bは、受信用探触子12を位置P3’に設定する。すなわち、送信用探触子11の位置と受信用探触子12の位置との組合せを追加する。なお、位置P3’は、位置Pと位置P又はPの間である。 In step S11, the signal processing device 16 changes the identifier n (n=3'), and in step S4, the moving device 13B sets the receiving probe 12 to position P3 ' . That is, a combination of the position of the transmitting probe 11 and the position of the receiving probe 12 is added. Note that position P3 ' is between position P3 and position P4 or P2 .

ステップS5及びS6に進み、信号処理装置16は、送信用探触子11の位置Pと受信用探触子12の位置P3’との組合せに対応する波形信号W13’(図示せず)を取得し、その振幅の積分値A13’を演算し、それらを収録する。ステップS7に進み、信号処理装置16は、探触子間の距離が相対的に短い場合の波形信号W13’の振幅の積分値A13’と探触子間の距離が相対的に長い場合の波形信号W14の振幅の積分値A14を比較する。そして、例えば図6(e)で示すように、波形信号W13’の振幅の積分値A13’が波形信号W14の振幅の積分値A14より大きければ、ステップS8に進み、波形信号W13’を処理対象に含める。これにより、送信用探触子11を位置Pに配置した場合の処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達する。そのため、ステップS10を経てステップS12に移る。 Proceeding to steps S5 and S6, signal processing device 16 acquires waveform signal W13 ' (not shown) corresponding to the combination of position P1 of transmitting probe 11 and position P3 ' of receiving probe 12, calculates the integral value A13' of the amplitude, and records them. Proceeding to step S7, signal processing device 16 compares the integral value A13' of the amplitude of waveform signal W13 ' when the distance between the probes is relatively short with the integral value A14 of the amplitude of waveform signal W14 when the distance between the probes is relatively long. Then, for example, as shown in Fig. 6(e), if the integral value A13 ' of the amplitude of waveform signal W13 ' is larger than the integral value A14 of the amplitude of waveform signal W14 , proceeding to step S8, waveform signal W13 ' is included as a processing target. As a result, the number of waveform signals to be processed when transmitting probe 11 is placed at position P1 reaches a predetermined threshold value. Therefore, the process proceeds to step S12 via step S10.

ステップS12にて、信号処理装置16は、送信用探触子11の移動が完了しているかどうか、すなわち、送信用探触子11が位置Pk-1に設定されているかどうかを判定する。この時点では、送信用探触子11の移動が完了していないため、ステップS13に移る。 In step S12, the signal processing device 16 determines whether or not the movement of the transmitting probe 11 is complete, that is, whether or not the transmitting probe 11 is set to position P k−1 . At this point, the movement of the transmitting probe 11 is not complete, so the process proceeds to step S13.

ステップS13にて、信号処理装置16は、識別子mを変更し(m=2)、ステップS2にて、移動装置13Aは、送信用探触子11を位置Pに設定する。その後、上述した手順を繰り返す(説明は省略)。 In step S13, the signal processing device 16 changes the identifier m (m=2), and in step S2, the moving device 13A sets the transmitting probe 11 to position P2 . Thereafter, the above-mentioned procedure is repeated (description is omitted).

ステップS12にて、送信用探触子11の移動が完了していれば、すなわち、送信用探触子11が位置Pk-1に設定されていれば、この制御が終了する。その後、信号処理装置16は、処理対象である複数の波形信号(詳細には、波形信号W12、W13’、W14、W15など)を加算する処理を行う。 If the movement of the transmitting probe 11 is completed in step S12, that is, if the transmitting probe 11 is set to position P k-1 , this control ends. Thereafter, the signal processing device 16 performs a process of adding up the multiple waveform signals to be processed (more specifically, the waveform signals W 12 , W 13′ , W 14 , W 15, etc.).

以上のように本実施形態においては、複数の波形信号を選別して処理することにより、SN比の向上を図ることができる。また、処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達しない場合に、送信用探触子11の位置と受信用探触子12の位置との組合せを追加して、対応する波形信号を取得することにより、SN比の向上を図ることができる。 As described above, in this embodiment, the S/N ratio can be improved by selecting and processing multiple waveform signals. Furthermore, when the number of waveform signals to be processed does not reach a predetermined threshold, the S/N ratio can be improved by adding combinations of the positions of the transmitting probe 11 and the receiving probe 12 and acquiring the corresponding waveform signals.

図7は、第1の比較例(詳細には、振幅が低減した波形信号が混在する状態で、全ての波形信号を処理した場合)における加算信号の具体例を表す。図8は、本実施形態における加算信号の具体例を表す。これらの図からも明らかなように、本実施形態においてはSN比の向上を図ることができる。 Figure 7 shows a specific example of the sum signal in the first comparative example (more specifically, when all waveform signals are processed while waveform signals with reduced amplitudes are mixed in). Figure 8 shows a specific example of the sum signal in this embodiment. As is clear from these figures, this embodiment can improve the signal-to-noise ratio.

本発明の第2の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。 The second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, parts equivalent to those in the first embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted as appropriate.

図9は、本実施形態における超音波計測装置の構成を表す概略図である。図10は、本実施形態における移動装置の移動機構の構造を表す概略図である。 Figure 9 is a schematic diagram showing the configuration of an ultrasonic measurement device in this embodiment. Figure 10 is a schematic diagram showing the structure of a movement mechanism of a movement device in this embodiment.

本実施形態の超音波計測装置は、移動装置13A,13Bに代えて、コンクリート壁2の表面3における送信用探触子11の位置及び受信用探触子12の位置を変更する移動装置13を備える。 In place of the moving devices 13A and 13B, the ultrasonic measurement device of this embodiment is equipped with a moving device 13 that changes the position of the transmitting probe 11 and the receiving probe 12 on the surface 3 of the concrete wall 2.

移動装置13は、移動制御装置14からの指令に応じて床1上を走行する一対の走行体27A,27Bと、走行体27A,27Bの間で架設され、コンクリート壁2の表面3に沿う横方向(X方向)に延在する固定枠28と、固定枠28に設けられ、移動制御装置14からの指令に応じて送信用探触子11を移動する移動機構29Aと、固定枠28に設けられ、移動制御装置14からの指令に応じて受信用探触子12を移動する移動機構29Bとを備える。 The moving device 13 includes a pair of running bodies 27A, 27B that run on the floor 1 in response to commands from the moving control device 14, a fixed frame 28 that is installed between the running bodies 27A, 27B and extends in the horizontal direction (X direction) along the surface 3 of the concrete wall 2, a moving mechanism 29A that is provided on the fixed frame 28 and moves the transmitting probe 11 in response to commands from the moving control device 14, and a moving mechanism 29B that is provided on the fixed frame 28 and moves the receiving probe 12 in response to commands from the moving control device 14.

移動機構29Aは、固定枠28に回転可能に設けられた環状のベルト30Aと、移動制御装置14からの指令に応じてベルト30Aを回転するモータ31Aと、ベルト30Aの回転によって横方向(X方向)に移動するホルダ32Aと、ホルダ32Aのネジ穴に螺合されたネジ33Aと、コンクリート壁2の表面に向かう方向(Z方向)にネジ33Aを付勢するバネ(図示せず)と、ネジ33Aの先端側に設けられ、送信用探触子11を保持するジンバル34Aとで構成されている。 The movement mechanism 29A is composed of a circular belt 30A rotatably mounted on the fixed frame 28, a motor 31A that rotates the belt 30A in response to a command from the movement control device 14, a holder 32A that moves laterally (X direction) as the belt 30A rotates, a screw 33A screwed into a screw hole in the holder 32A, a spring (not shown) that biases the screw 33A in a direction toward the surface of the concrete wall 2 (Z direction), and a gimbal 34A that is provided at the tip of the screw 33A and holds the transmitting probe 11.

同様に、移動機構29Bは、固定枠28に回転可能に設けられた環状のベルト30Bと、移動制御装置14からの指令に応じてベルト30Bを回転するモータ31Bと、ベルト30Bの回転によって横方向(X方向)に移動するホルダ32Bと、ホルダ32Bのネジ穴に螺合されたネジ33Bと、コンクリート壁2の表面に向かう方向(Z方向)にネジ33Bを付勢するバネ(図示せず)と、ネジ33Bの先端側に設けられ、受信用探触子12を保持するジンバル34Bとで構成されている。 Similarly, the movement mechanism 29B is composed of a circular belt 30B rotatably mounted on the fixed frame 28, a motor 31B that rotates the belt 30B in response to a command from the movement control device 14, a holder 32B that moves laterally (X direction) as the belt 30B rotates, a screw 33B screwed into a screw hole in the holder 32B, a spring (not shown) that biases the screw 33B in a direction toward the surface of the concrete wall 2 (Z direction), and a gimbal 34B that is provided at the tip of the screw 33B and holds the receiving probe 12.

移動装置13は、走行体27A,27Bの走行に係わる状態量を検出する走行センサ(図示せず)と、モータ31Aの回転量を検出するモータセンサ35Aと、モータ31Bの回転量を検出するモータセンサ35Bと、ネジ33Aの回転量を検出するネジセンサ36Aと、ネジ33Bの回転量を検出するネジセンサ36Bとを有し、走行センサ、モータセンサ35A,35B、及びネジセンサ36A,36Bの検出信号を移動制御装置14へ出力する。 The moving device 13 has a running sensor (not shown) that detects state quantities related to the running of the running bodies 27A and 27B, a motor sensor 35A that detects the amount of rotation of the motor 31A, a motor sensor 35B that detects the amount of rotation of the motor 31B, a screw sensor 36A that detects the amount of rotation of the screw 33A, and a screw sensor 36B that detects the amount of rotation of the screw 33B, and outputs detection signals of the running sensor, motor sensors 35A and 35B, and screw sensors 36A and 36B to the moving control device 14.

移動制御装置14の移動制御部18は、移動装置13へ指令を出力して、コンクリート壁2の表面3における送信用探触子11の位置及び受信用探触子12の位置を制御する。位置演算部19は、走行センサ、モータセンサ35A、及びネジセンサ36Aの検出信号に基づき、コンクリート壁2の表面3における送信用探触子11の位置を演算し、走行センサ、モータセンサ35B、及びネジセンサ36Bの検出信号に基づき、コンクリート壁2の表面3における受信用探触子12の位置を演算し、信号処理装置16へ出力する。 The movement control unit 18 of the movement control device 14 outputs a command to the movement device 13 to control the position of the transmitting probe 11 and the receiving probe 12 on the surface 3 of the concrete wall 2. The position calculation unit 19 calculates the position of the transmitting probe 11 on the surface 3 of the concrete wall 2 based on the detection signals of the travel sensor, motor sensor 35A, and screw sensor 36A, and calculates the position of the receiving probe 12 on the surface 3 of the concrete wall 2 based on the detection signals of the travel sensor, motor sensor 35B, and screw sensor 36B, and outputs the position to the signal processing device 16.

第1の実施形態と同様、信号処理装置16の波形信号収録部23は、送信用探触子11の位置と受信用探触子12の位置との組合せと、これに対応する波形信号や探触子間の距離を収録する。積分値演算部24は、各波形信号の振幅の積分値を演算し、波形信号収録部23に収録させる。 As in the first embodiment, the waveform signal recording unit 23 of the signal processing device 16 records the combination of the position of the transmitting probe 11 and the position of the receiving probe 12, as well as the corresponding waveform signal and the distance between the probes. The integral value calculation unit 24 calculates the integral value of the amplitude of each waveform signal and causes the waveform signal recording unit 23 to record it.

第1の実施形態と同様、信号処理装置16の信号選別部25は、波形信号収録部23で収録された複数の波形信号のうち、探触子間の距離が相対的に短い場合の第1の波形信号と探触子間の距離が相対的に長い場合の第2の波形信号を順次選択し、それらの振幅の積分値を比較する。そして、第1の波形信号の振幅の積分値が第2の波形信号の振幅の積分値より大きいときに、受信用探触子12の受信感度が正常であると判断して、第1の波形信号を処理対象に含める。一方、第1の波形信号の振幅の積分値が第2の波形信号の振幅の積分値より小さいときに、受信用探触子12の受信感度が低下していると判断して、第1の波形信号を処理対象に含めない。 As in the first embodiment, the signal selection unit 25 of the signal processing device 16 sequentially selects, from among the multiple waveform signals recorded by the waveform signal recording unit 23, a first waveform signal when the distance between the probes is relatively short and a second waveform signal when the distance between the probes is relatively long, and compares the integral values of their amplitudes. Then, when the integral value of the amplitude of the first waveform signal is greater than the integral value of the amplitude of the second waveform signal, it is determined that the receiving sensitivity of the receiving probe 12 is normal, and the first waveform signal is included in the processing target. On the other hand, when the integral value of the amplitude of the first waveform signal is smaller than the integral value of the amplitude of the second waveform signal, it is determined that the receiving sensitivity of the receiving probe 12 has decreased, and the first waveform signal is not included in the processing target.

信号処理装置16の信号処理部26Aは、コンクリート壁2内の位置毎に、処理対象である複数の波形信号の対応する振幅を抽出して加算して、振幅分布画像を生成する処理を行う(フルマトリクスキャプチャ方式)。 The signal processing unit 26A of the signal processing device 16 extracts and adds the corresponding amplitudes of the multiple waveform signals to be processed for each position within the concrete wall 2, to generate an amplitude distribution image (full matrix capture method).

コンクリート壁2内の位置pにおける振幅(加算値)の演算方法について説明する。図11で示すように、送信用探触子11が位置Pに配置され、受信用探触子12が位置Pに配置され、送信用探触子11からの超音波が位置pで反射され、受信用探触子12で受信された場合を想定する。送信用探触子11の位置PをXZ座標系の座標(x,z)で定義し、受信用探触子12の位置PをXZ座標系の座標(x,z)で定義し、位置pを極座標系の座標(r,θ)で定義する。 A method for calculating the amplitude (added value) at position p in the concrete wall 2 will be described. As shown in Fig. 11, it is assumed that the transmitting probe 11 is placed at position Pm , the receiving probe 12 is placed at position Pn , and ultrasonic waves from the transmitting probe 11 are reflected at position p and received by the receiving probe 12. The position Pm of the transmitting probe 11 is defined by coordinates ( xm , zm ) in the XZ coordinate system, the position Pn of the receiving probe 12 is defined by coordinates ( xn , zn ) in the XZ coordinate system, and the position p is defined by coordinates (r, θ) in the polar coordinate system.

送信用探触子11から位置pまでの超音波の伝播距離rは、下記の式(1)で与えられる。また、位置pから受信用探触子12までの超音波の伝播距離rは、下記の式(2)で与えられる。したがって、送信用探触子11から受信用探触子12までの超音波の伝播時間τmnは、下記の式(3)で与えられる。なお、式中のcは、コンクリート壁の音速である。 The propagation distance r m of the ultrasonic wave from the transmitting probe 11 to the position p is given by the following formula (1). Moreover, the propagation distance r n of the ultrasonic wave from the position p to the receiving probe 12 is given by the following formula (2). Therefore, the propagation time τ mn of the ultrasonic wave from the transmitting probe 11 to the receiving probe 12 is given by the following formula (3). Note that c in the formula is the speed of sound in the concrete wall.

Figure 0007564063000001
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Figure 0007564063000002
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Figure 0007564063000003
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コンクリート壁2内の位置pにおける振幅(加算値)Sは、下記の式(4)で与えられる。すなわち、波形信号毎に、コンクリート壁2内の位置pに対応する伝播時間における振幅を抽出し、それらを加算する。但し、上述の図3で示すように一部の波形信号(詳細には、波形信号W11、W21、W22、W31、W32、W33、…、Wkk)が存在しないため、それらを除外する。そして、各位置pの振幅を輝度等で示す振幅分布画像を生成し、表示器17に表示させる。 The amplitude (added value) S at position p in the concrete wall 2 is given by the following equation (4). That is, for each waveform signal, the amplitude at the propagation time corresponding to position p in the concrete wall 2 is extracted and added up. However, as shown in the above-mentioned FIG. 3, some waveform signals (more specifically, waveform signals W11 , W21 , W22 , W31 , W32 , W33 , ..., Wkk ) do not exist, so these are excluded. Then, an amplitude distribution image showing the amplitude at each position p by brightness or the like is generated and displayed on display 17.

Figure 0007564063000004
Figure 0007564063000004

本実施形態においても、第1の実施形態と同様、複数の波形信号を選別して処理することにより、SN比の向上を図ることができる。また、第1の実施形態と同様、処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達しない場合に、送信用探触子11の位置と受信用探触子12の位置との組合せを追加して、対応する波形信号を取得することにより、SN比の向上を図ることができる。 In this embodiment, as in the first embodiment, the S/N ratio can be improved by selecting and processing multiple waveform signals. Also, as in the first embodiment, when the number of waveform signals to be processed does not reach a predetermined threshold, the S/N ratio can be improved by adding combinations of the positions of the transmitting probe 11 and the receiving probe 12 and acquiring the corresponding waveform signals.

図12は、第2の比較例(詳細には、振幅が低減した波形信号が混在する状態で、全ての波形信号を処理した場合)における振幅分布画像の具体例を表す。図13は、本実施形態における振幅分布画像の具体例を表す。これらの図からも明らかなように、本実施形態においてはSN比の向上を図ることができる。 Figure 12 shows a specific example of an amplitude distribution image in the second comparative example (more specifically, when all waveform signals are processed while some waveform signals have reduced amplitudes). Figure 13 shows a specific example of an amplitude distribution image in this embodiment. As is clear from these figures, this embodiment can improve the signal-to-noise ratio.

なお、第1及び第2の実施形態において、計測対象であるコンクリート構造物は、曲率を有しないコンクリート壁2である場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば図14で示すように、曲率を有するコンクリート壁2であってもよい。また、コンクリート壁2以外の他のコンクリート構造物であってもよい。 In the first and second embodiments, the concrete structure to be measured is described as a concrete wall 2 that does not have a curvature, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 14, the concrete structure may be a concrete wall 2 that has a curvature. Also, the concrete structure may be a concrete structure other than the concrete wall 2.

2 コンクリート壁
3 表面
11 送信用探触子
12 受信用探触子
13,13A,13B 移動装置
16 信号処理装置
2 concrete wall 3 surface 11 transmitting probe 12 receiving probe 13, 13A, 13B moving device 16 signal processing device

Claims (8)

コンクリート構造物の表面に配置され、超音波を送信する送信用探触子と、
前記コンクリート構造物の前記表面に配置され、反射波を受信して波形信号に変換する受信用探触子と、
前記コンクリート構造物の前記表面における前記送信用探触子の位置及び前記受信用探触子の位置を変更する移動装置と、
前記送信用探触子の位置と前記受信用探触子の位置との組合せに対応する複数の波形信号を収録し、前記複数の波形信号を選別して処理する信号処理装置と、を備えた超音波計測装置であって、
前記信号処理装置は、
前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に短い場合の第1の波形信号の振幅の積分値と、前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に長い場合の第2の波形信号の振幅の積分値とを比較し、
前記第1の波形信号の振幅の積分値が前記第2の波形信号の振幅の積分値より大きいときに、前記第1の波形信号を処理対象に含めるものの、前記第1の波形信号の振幅の積分値が前記第2の波形信号の振幅の積分値より小さいときに、前記第1の波形信号を処理対象に含めないことを特徴とする超音波計測装置。
a transmitting probe that is placed on the surface of the concrete structure and transmits ultrasonic waves;
a receiving probe disposed on the surface of the concrete structure, receiving the reflected wave and converting it into a waveform signal;
a moving device that changes the position of the transmitting probe and the position of the receiving probe on the surface of the concrete structure;
a signal processing device that records a plurality of waveform signals corresponding to combinations of positions of the transmitting probe and the receiving probe, and selects and processes the plurality of waveform signals,
The signal processing device includes:
comparing an integral value of the amplitude of a first waveform signal when the distance between the transmitting probe and the receiving probe is relatively short with an integral value of the amplitude of a second waveform signal when the distance between the transmitting probe and the receiving probe is relatively long;
an ultrasonic measuring device comprising: an ultrasonic measuring unit that includes the first waveform signal as a processing target when an integral value of the amplitude of the first waveform signal is greater than an integral value of the amplitude of the second waveform signal; and that does not include the first waveform signal as a processing target when the integral value of the amplitude of the first waveform signal is smaller than the integral value of the amplitude of the second waveform signal.
請求項1に記載の超音波計測装置において、
前記信号処理装置は、処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達しない場合に、前記送信用探触子の位置と前記受信用探触子の位置との組合せを追加して、対応する波形信号を取得することを特徴とする超音波計測装置。
2. The ultrasonic measuring device according to claim 1,
The ultrasonic measuring device is characterized in that, when the number of waveform signals to be processed does not reach a predetermined threshold, the signal processing device adds a combination of the position of the transmitting probe and the position of the receiving probe to obtain a corresponding waveform signal.
請求項1に記載の超音波計測装置において、
前記信号処理装置は、処理対象である複数の波形信号を加算する処理を行うことを特徴とする超音波計測装置。
2. The ultrasonic measuring device according to claim 1,
The ultrasonic measuring device is characterized in that the signal processing device performs processing for adding up a plurality of waveform signals to be processed.
請求項1に記載の超音波計測装置において、
前記信号処理装置は、前記コンクリート構造物内の位置毎に、処理対象である複数の波形信号の対応する振幅を抽出して加算して、振幅分布画像を生成する処理を行うことを特徴とする超音波計測装置。
2. The ultrasonic measuring device according to claim 1,
The ultrasonic measuring device is characterized in that the signal processing device performs processing to extract and add corresponding amplitudes of multiple waveform signals to be processed for each position within the concrete structure, thereby generating an amplitude distribution image.
コンクリート構造物の表面における送信用探触子の位置及び受信用探触子の位置を変更しながら、前記送信用探触子で超音波を送信すると共に、前記受信用探触子で反射波を受信して波形信号に変換することにより、前記送信用探触子の位置と前記受信用探触子の位置との組合せに対応する複数の波形信号を取得し、前記複数の波形信号を選別して処理する超音波計測方法であって、
前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に短い場合の第1の波形信号の振幅の積分値と、前記送信用探触子と前記受信用探触子の距離が相対的に長い場合の第2の波形信号の振幅の積分値とを比較し、
前記第1の波形信号の振幅の積分値が前記第2の波形信号の振幅の積分値より大きいときに、前記第1の波形信号を処理対象に含めるものの、前記第1の波形信号の振幅の積分値が前記第2の波形信号の振幅の積分値より小さいときに、前記第1の波形信号を処理対象に含めないことを特徴とする超音波計測方法。
1. An ultrasonic measurement method comprising: transmitting ultrasonic waves from a transmitting probe while changing positions of a transmitting probe and a receiving probe on a surface of a concrete structure; receiving reflected waves from the transmitting probe and converting the reflected waves into waveform signals; acquiring a plurality of waveform signals corresponding to combinations of positions of the transmitting probe and the receiving probe; and selecting and processing the plurality of waveform signals;
comparing an integral value of the amplitude of a first waveform signal when the distance between the transmitting probe and the receiving probe is relatively short with an integral value of the amplitude of a second waveform signal when the distance between the transmitting probe and the receiving probe is relatively long;
an ultrasonic measurement method comprising: when an integral value of the amplitude of the first waveform signal is greater than an integral value of the amplitude of the second waveform signal, the first waveform signal is included as a processing target; and when the integral value of the amplitude of the first waveform signal is smaller than the integral value of the amplitude of the second waveform signal, the first waveform signal is not included as a processing target.
請求項5に記載の超音波計測方法において、
処理対象である波形信号の数が所定の閾値に達しない場合に、前記送信用探触子の位置と前記受信用探触子の位置との組合せを追加して、対応する波形信号を取得することを特徴とする超音波計測方法。
The ultrasonic measurement method according to claim 5,
An ultrasonic measurement method characterized in that, when the number of waveform signals to be processed does not reach a predetermined threshold, a combination of the position of the transmitting probe and the position of the receiving probe is added to obtain a corresponding waveform signal.
請求項5に記載の超音波計測方法において、
処理対象である複数の波形信号を加算する処理を行うことを特徴とする超音波計測方法。
The ultrasonic measurement method according to claim 5,
An ultrasonic measuring method characterized by performing a process of adding up a plurality of waveform signals to be processed.
請求項5に記載の超音波計測方法において、
前記コンクリート構造物内の位置毎に、処理対象である複数の波形信号の対応する振幅を抽出して加算して、振幅分布画像を生成する処理を行うことを特徴とする超音波計測方法。
The ultrasonic measurement method according to claim 5,
An ultrasonic measurement method comprising the steps of: extracting and adding amplitudes corresponding to a plurality of waveform signals to be processed for each position within the concrete structure; and generating an amplitude distribution image.
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