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JP7718682B2 - Non-destructive testing methods - Google Patents
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JP7718682B2 - Non-destructive testing methods - Google Patents

Non-destructive testing methods

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JP7718682B2 JP2021128863A JP2021128863A JP7718682B2 JP 7718682 B2 JP7718682 B2 JP 7718682B2 JP 2021128863 A JP2021128863 A JP 2021128863A JP 2021128863 A JP2021128863 A JP 2021128863A JP 7718682 B2 JP7718682 B2 JP 7718682B2
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Description

本願発明は、非破壊検査方法に関する。さらに詳しくは、漏洩磁束法を使用してコンクリート構造物内に設けられている鉄筋や鋼棒、鋼線等の破断を検出する非破壊検査方法に関する。 The present invention relates to a non-destructive testing method. More specifically, it relates to a non-destructive testing method that uses a magnetic flux leakage method to detect fractures in reinforcing bars, steel rods, steel wires, etc. installed within concrete structures.

従来から、コンクリート構造物内に設けられた鉄筋や鋼棒、鋼線等(以下鉄筋等という)の損傷部を検出する非破壊検査方法として漏洩磁束法がある。この漏洩磁束法では、永久磁石等の磁石をコンクリートの表面に沿って移動させることにより鉄筋等を磁化させ、その後、コンクリートの表面から漏れる磁束密度を測定する。そして、磁束密度の測定結果に基づいて、鉄筋等の損傷の有無を検出する。この漏洩磁束法を利用した鉄筋等の損傷部を検出する技術が特許文献1~6に開示されている。 The magnetic leakage flux method has long been used as a non-destructive testing method for detecting damaged areas in reinforcing bars, steel rods, steel wires, etc. (hereinafter referred to as reinforcing bars, etc.) installed within concrete structures. With this method, a magnet such as a permanent magnet is moved along the surface of the concrete to magnetize the reinforcing bars, etc., and the magnetic flux density leaking from the surface of the concrete is then measured. The presence or absence of damage to the reinforcing bars, etc. is then detected based on the results of the magnetic flux density measurement. Technologies for detecting damaged areas in reinforcing bars, etc. using this magnetic leakage flux method are disclosed in Patent Documents 1 to 6.

特許第3734822号公報Patent No. 3734822 特許第5946638号公報Patent No. 5946638 WO2020/027028号公報WO2020/027028 publication WO2020/027043号公報WO2020/027043 publication 特許第6305860号公報Patent No. 6305860 特開2020-148565号公報JP 2020-148565 A

特許文献1~6に開示されている技術を使用することによって、ある程度の精度で鉄筋等の損傷部を検出することができるが、損傷部をより精度よく判断できる方法が求められている。 The techniques disclosed in Patent Documents 1 to 6 can be used to detect damaged areas in rebars and other structures with a certain degree of accuracy, but there is a demand for methods that can determine damaged areas with greater accuracy.

本発明は上記事情に鑑み、コンクリート構造物内に設けられた鉄筋等の破断の有無を精度よく推定することができる非破壊検査方法を提供することを目的とする。 In light of the above circumstances, the present invention aims to provide a non-destructive testing method that can accurately estimate the presence or absence of fractures in reinforcing bars and other structures within concrete structures.

<破断判定方法>
第1発明の非破壊検査方法は、コンクリート構造物に埋設された第一方向に延びる検査対象の磁束密度を、該検査対象の第一方向に沿ってコンクリート構造物の外側で測定し、測定した磁束密度の変動に基づいて前記検査対象の破断の有無を推定する方法であって、測定する磁束密度が、コンクリート構造物の表面および前記検査対象の第一方向と直交する方向である第二方向の磁束密度であり、測定した磁束密度が所定の条件を満たした場合に、前記検査対象に破断が生じていると推定することを特徴とする。

所定の条件:
前記第二方向における測定位置から前記検査対象までの距離が距離Zaの場合において、(1)測定した第二方向の磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる磁束密度の値B(x,α,Za,Gap)の変動曲線における極大値と極小値の差ΔB(α,Za,Gap)の範囲に含まれる。
(2)測定した第二方向の磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる磁束密度の値B(x,α,Za,Gap)の変動曲線の極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX(α,Za,Gap)の範囲に含まれる。

式(1)
△B(α,Za,Gap)=B(x1,α,Za,Gap)-B(x2,α,Za,Gap)
△X(α,Za,Gap)=x2(α,Za,Gap)-x1(α,Za,Gap)
B(x,α,Za,Gap)=Bp(x,Za,Gap)+α・x
Bp(x,Za,Gap)=(Br・S/4π)・(Za/((x+Gap/2)2+y2+Za2)3/2)-(Br・S/4π)・(Za/((x-Gap/2)2+y2+Za2)3/2)
αR≦α≦αL

Bp:検査対象の第一方向に沿ってコンクリート構造物の外側で測定される検査対象の破断部からの磁束密度の理論式
x1:B(x,α,Za,Gap)が極大値となる第一方向における位置
x2:B(x,α,Za,Gap)が極小値となる第一方向における位置
α・x:検査対象の破断部からの磁束密度以外の磁束密度を第一方向に沿って補正するための補正項
α:第一方向に沿った磁束密度の補正係数
αR:B(x)に極大値と極小値が生じる最小の補正係数
αL:B(x)に極大値と極小値が生じる最大の補正係数
Br:検査対象の残留磁束密度
S:検査対象の断面積
Gap:破断長さ
x:検査対象の破断位置を原点とした場合における第一方向における磁束密度の測定位置の座標
y:検査対象の破断位置を原点とした場合における第一方向と第二方向の両方に直交する第三方向における磁束密度の測定位置の座標

第2発明の非破壊検査方法は、第1発明において、検査対象と同等の部材である破断を有する試験対象を有する試験構造物において、距離Zaおよび破断長さGapを変化させて試験対象の第一方向に沿った磁束密度を測定し、測定した磁束密度を用いて形成される変動曲線に基づいて、極大値と極小値の差の近似式ΔBgF(0,Za,Gap)および極大値と極小値の第一方向における位置の差の近似式ΔXgF(0,Za,Gap)を作成し、近似式ΔBgF(0,Za,Gap)と近似式ΔXgF(0,Za,Gap)とに基づいて、磁束密度の値B(x)の変動曲線における極大値と極小値の差ΔB(α,Za,Gap)を式(2)によって変換した差ΔBg(α,Za,Gap)、および、磁束密度の値B(x)の変動曲線の極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX(α,Za,Gap)を式(3)によって変換した差ΔXg(α,Za,Gap)を算出し、測定した第二方向の磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる差ΔBg(α,Za,Gap)の範囲に含まれ、測定した第二方向の磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる差ΔXg(α,Za,Gap)の範囲に含まれる場合に、前記検査対象に破断が生じていると推定することを特徴とする。

式(2)
ΔBg(α,Za,Gap)=(ΔBgF(0,Za,Gap)/ΔB(0,Za,Gap)・ΔB(α,Za,Gap)
ΔBgF(0,Za,Gap)=EXP((V1+V2)・Za2+V0)・(U・LN(Gap/Za)+1):Gap<Za
ΔBgF(0,Za,Gap)=EXP((V1+V2)・Za2+V0):Gap=Za
ΔBgF(0,Za,Gap)=EXP(V1・Za2+V2・Gap2+V0):Gap>Za

式(3)
ΔXg(α,Za,Gap)=((ΔXgF(0,Za,Gap)-V3)・ΔX(α,Za,Gap))/ΔX(0,Za,Gap)+V3
ΔXgF(0,Za,Gap)=V4・Za+V3:Gap≦Za
ΔXgF(0,Za,Gap)=V4・Gap+V3:Gap≧Za

V0~V4:実験によって得られる係数
U:実験によって得られる係数

第3発明の非破壊検査方法は、第2発明において、前記試験対象と間隔を空けた状態で第一鉄筋と第二鉄筋が直交するように配置された交差鉄筋が設けられ、かつ、第二鉄筋と平行かつ第一鉄筋および第二鉄筋と平行な面の法線方向から見たときに破断位置が前記第一鉄筋と重なるように前記試験対象が配置されている試験構造物において、前記試験対象との間に前記第一鉄筋を配置した状態で前記試験対象の第一方向に沿って第一鉄筋および第二鉄筋と平行な面の法線方向の磁束密度を測定し、測定した磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔB0と極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX0と、を算出し、該差ΔB0と差ΔX0とに基づいて、差ΔBg(α,Za,Gap)を式(4)によって変換した差ΔBm(α,Za,Gap)、および、差ΔXg(α,Za,Gap)を式(5)によって変換した差ΔXm(α,Za,Gap)を算出し、測定した磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる差ΔBm(α,Za,Gap)の範囲に含まれ、測定した磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる差ΔXm(α,Za,Gap)の範囲に含まれる場合に、前記検査対象に破断が生じていると推定することを特徴とする。

式(4)
ΔBm(α,Za,Gap)=V5・ΔBg(α,Za,Gap)
式(5)
ΔXm(α,Za,Gap)=V6・(ΔXg(α,Za,Gap)-V3)+V3

V5:試験対象の第一方向に沿って測定した磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔB0とα=0とした場合の差ΔBm(0,Za,Gap)とが一致するように設定される係数
V6:試験対象の第一方向に沿って測定した磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX0とα=0とした場合の差ΔXm(0,Za,Gap)とが一致するように設定される係数

第4発明の非破壊検査方法は、第3発明において、差ΔXm(α,Za,Gap)の範囲を式(6)の範囲に拡張することを特徴とする。

式(6)
ΔXmL(α,Za,Gap,θ)≦ΔXm(α,Za,Gap)≦ΔXmR(α,Za,Gap,θ)
ΔXmL(α,Za,Gap,θ)=(ΔXm(0,Za,Gap)+(NL(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α,Za,Gap)-V3)/(ΔXm(0,Za,Gap)-V3)+V3
ΔXmR(α,Za,Gap,θ)=(ΔXm(0,Za,Gap)+(NR(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α,Za,Gap)-V3)/(ΔXm(0,Za,Gap)-V3)+V3

Dm(θ)=V6・D2/cos(θ):0度≦θ≦θ0
Dm(θ)=V6・D1/sin(θ):θ0≦θ≦90度
θ0=arctan(D1/D2)

D1:交差鉄筋の隣接する第一鉄筋間の距離
D2:交差鉄筋の隣接する第二鉄筋間の距離
θ:交差鉄筋の第一鉄筋と検査対象とがなす角度
NL(θ)、NR(θ):実験によって得られる整数値

第5発明の非破壊検査方法は、第1から第4発明のいずれかにおいて、前記第三方向または前記第二方向における前記検査対象からの距離が異なる複数の位置で前記検査対象の第一方向に沿って前記第二方向の磁束密度を測定し、複数の測定位置において測定した磁束密度が前記所定の条件を満たした場合に、前記検査対象に破断が生じていると推定することを特徴とする。
<Fracture determination method>
The non-destructive testing method of the first invention is a method for measuring the magnetic flux density of an object to be tested that is embedded in a concrete structure and extends in a first direction outside the concrete structure along the first direction of the object to be tested, and for estimating the presence or absence of a fracture in the object to be tested based on fluctuations in the measured magnetic flux density, characterized in that the measured magnetic flux density is the magnetic flux density in a second direction that is perpendicular to the surface of the concrete structure and the first direction of the object to be tested, and it is estimated that a fracture has occurred in the object to be tested if the measured magnetic flux density satisfies predetermined conditions.

Given conditions:
When the distance from the measurement position in the second direction to the test object is distance Za, (1) the difference between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve along the first direction of the measured magnetic flux density in the second direction is included in the range of the difference ΔB(α, Za, Gap) between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of the magnetic flux density value B(x, α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap are changed in equation (1).
(2) The difference in the positions in the first direction between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve along the first direction of the measured magnetic flux density in the second direction is included in the range of the difference ΔX(α, Za, Gap) between the positions in the first direction between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of the magnetic flux density value B(x, α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap are changed in equation (1).

Formula (1)
△B (α, Za, Gap) = B (x1, α, Za, Gap) - B (x2, α, Za, Gap)
△X (α, Za, Gap) = x2 (α, Za, Gap) - x1 (α, Za, Gap)
B (x, α, Za, Gap) = Bp (x, Za, Gap) + α・x
Bp (x, Za, Gap) = (Br・S/4π)・(Za/((x+Gap/2)2+y2+Za2)3/2)−(Br・S/4π)・(Za/((x-Gap/2)2+y2+Za2)3/2)
αR≦α≦αL

Bp: theoretical formula of magnetic flux density from a fracture of an object to be inspected, measured outside the concrete structure along a first direction of the object to be inspected; x1: position in the first direction at which B(x, α, Za, Gap) has a maximum value; x2: position in the first direction at which B(x, α, Za, Gap) has a minimum value; α·x: correction term for correcting magnetic flux density along the first direction other than the magnetic flux density from the fracture of the object to be inspected; α: correction coefficient for magnetic flux density along the first direction; αR: minimum correction coefficient at which B(x) has a maximum value and a minimum value; αL: maximum correction coefficient at which B(x) has a maximum value and a minimum value; Br: residual magnetic flux density of the object to be inspected; S: cross-sectional area of the object to be inspected; Gap: fracture length; x: coordinate of the measurement position of the magnetic flux density in the first direction when the fracture position of the object to be inspected is taken as the origin; y: coordinate of the measurement position of the magnetic flux density in a third direction perpendicular to both the first direction and the second direction when the fracture position of the object to be inspected is taken as the origin.

The non-destructive testing method of the second invention is the same as that of the first invention, and includes measuring the magnetic flux density along a first direction of a test object by varying a distance Za and a fracture length Gap in a test structure having a test object with a fracture that is a member equivalent to the test object, and creating an approximate formula ΔBgF(0, Za, Gap) of the difference between the maximum value and the minimum value and an approximate formula ΔXgF(0, Za, Gap) of the difference in position in the first direction between the maximum value and the minimum value based on a fluctuation curve formed using the measured magnetic flux density, and calculating a difference ΔBg(α, Za, Gap) obtained by converting the difference ΔB(α, Za, Gap) between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of the magnetic flux density value B(x) using formula (2) based on the approximate formula ΔBgF(0, Za, Gap) and the approximate formula ΔXgF(0, Za, Gap) The method is characterized in that the difference ΔX(α, Za, Gap) between the positions of the maximum and minimum values in the first direction of the fluctuation curve of (x) is converted by equation (3) to calculate a difference ΔXg(α, Za, Gap), and if the difference between the maximum and minimum values in the fluctuation curve along the first direction of the measured magnetic flux density in the second direction is within the range of the difference ΔBg(α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap are changed in equation (1), and if the difference between the positions of the maximum and minimum values in the first direction of the fluctuation curve along the first direction of the measured magnetic flux density in the second direction is within the range of the difference ΔXg(α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap are changed in equation (1), it is estimated that a fracture has occurred in the inspection object.

Formula (2)
ΔBg(α, Za, Gap) = (ΔBgF(0, Za, Gap)/ΔB(0, Za, Gap)・ΔB(α, Za, Gap)
ΔBgF(0, Za, Gap)=EXP((V1+V2)・Za2+V0)・(U・LN(Gap/Za)+1): Gap<Za
ΔBgF(0, Za, Gap)=EXP((V1+V2)・Za2+V0):Gap=Za
ΔBgF (0, Za, Gap) = EXP (V1・Za2+V2・Gap2+V0): Gap>Za

Formula (3)
ΔXg (α, Za, Gap) = ((ΔXgF (0, Za, Gap) - V3)・ΔX (α, Za, Gap)) / ΔX (0, Za, Gap) + V3
ΔXgF (0, Za, Gap) = V4・Za+V3: Gap≦Za
ΔXgF (0, Za, Gap) = V4・Gap+V3: Gap≧Za

V0 to V4: Coefficients obtained by experiment U: Coefficient obtained by experiment

The non-destructive testing method of the third invention is the same as that of the second invention, in which a cross reinforcing bar is provided so that a first reinforcing bar and a second reinforcing bar are perpendicular to each other with a gap between them and the test object, and the test object is arranged so that a fracture position overlaps with the first reinforcing bar when viewed parallel to the second reinforcing bar and from the normal direction of a plane parallel to the first and second reinforcing bars, the method comprising: measuring the magnetic flux density in the normal direction of the plane parallel to the first and second reinforcing bars along a first direction of the test object with the first reinforcing bar arranged between the test object and the first reinforcing bar; calculating the difference ΔB0 between the maximum value and the minimum value in the variation curve of the measured magnetic flux density and the difference ΔX0 between the positions of the maximum value and the minimum value in the first direction; and calculating the difference ΔBg(α, Za, Gap) based on the difference ΔB0 and the difference ΔX0 using the formula The method is characterized in that the difference ΔBm(α, Za, Gap) converted by (4) and the difference ΔXg(α, Za, Gap) converted by equation (5) are calculated to obtain a difference ΔXm(α, Za, Gap), and if the difference between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of the measured magnetic flux density along the first direction is within the range of the difference ΔBm(α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap are changed in equation (1), and if the difference in the positions of the maximum value and the minimum value in the first direction in the fluctuation curve of the measured magnetic flux density along the first direction is within the range of the difference ΔXm(α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap are changed in equation (1), it is estimated that a fracture has occurred in the test object.

Formula (4)
ΔBm (α, Za, Gap) = V5・ΔBg (α, Za, Gap)
Formula (5)
ΔXm (α, Za, Gap) = V6・(ΔXg (α, Za, Gap) - V3) + V3

V5: A coefficient set so that the difference ΔB0 between the maximum value and the minimum value in the variation curve of the magnetic flux density measured along the first direction of the test object matches the difference ΔBm (0, Za, Gap) when α = 0. V6: A coefficient set so that the difference ΔX0 between the positions of the maximum value and the minimum value in the first direction in the variation curve of the magnetic flux density measured along the first direction of the test object matches the difference ΔXm (0, Za, Gap) when α = 0.

The non-destructive testing method of the fourth invention is characterized in that, in the third invention, the range of the difference ΔXm(α, Za, Gap) is expanded to the range of formula (6).

Formula (6)
ΔXmL (α, Za, Gap, θ) ≦ΔXm (α, Za, Gap) ≦ ΔXmR (α, Za, Gap, θ)
ΔXmL(α, Za, Gap, θ) = (ΔXm(0, Za, Gap)+(NL(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α, Za, Gap)-V3)/(ΔXm(0, Za, Gap)-V3)+V3
ΔXmR(α, Za, Gap, θ) = (ΔXm(0, Za, Gap) + (NR(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α, Za, Gap)-V3)/(ΔXm(0, Za, Gap)-V3)+V3

Dm (θ) = V6・D2/cos (θ): 0 degrees ≦ θ ≦ θ0
Dm(θ)=V6・D1/sin(θ): θ0≦θ≦90 degrees θ0=arctan(D1/D2)

D1: Distance between adjacent first rebars of crossing rebars D2: Distance between adjacent second rebars of crossing rebars θ: Angle between the first rebar of crossing rebars and the object to be inspected NL(θ), NR(θ): Integer values obtained by experiment

The non-destructive testing method of the fifth invention is characterized in that, in any of the first to fourth inventions, the magnetic flux density in the second direction is measured along the first direction of the test object at a plurality of positions at different distances from the test object in the third direction or the second direction, and if the magnetic flux densities measured at the plurality of measurement positions satisfy the specified condition, it is estimated that a fracture has occurred in the test object.

<破断判定方法>
第1、第2発明によれば、コンクリート構造物と検査対象との間に障害物があっても、測定した磁束密度に基づく検査対象の破断を検出する精度を高くできる。
第3、第4発明によれば、コンクリート構造物に埋設されている障害物が交差鉄筋の場合における測定した磁束密度に基づく検査対象の破断を検出する精度を高くできる。
第5発明によれば、測定した磁束密度に基づく検査対象の破断を検出する精度をさらに高くできる。
<Fracture determination method>
According to the first and second aspects of the present invention, even if there is an obstacle between the concrete structure and the inspection object, it is possible to improve the accuracy of detecting a fracture in the inspection object based on the measured magnetic flux density.
According to the third and fourth aspects of the present invention, it is possible to improve the accuracy of detecting fractures in an inspection object based on the measured magnetic flux density when the obstacle embedded in a concrete structure is a crossed reinforcing bar.
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to further increase the accuracy of detecting a fracture in an inspection object based on the measured magnetic flux density.

本実施形態の非破壊検査方法に使用される非破壊検査装置1の概略説明図であって、(A)は側面図であり、(B)は平面図である。1A and 1B are schematic explanatory diagrams of a nondestructive inspection device 1 used in the nondestructive inspection method of the present embodiment, in which (A) is a side view and (B) is a plan view. 本実施形態の非破壊検査方法に使用される非破壊検査装置1の概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a nondestructive inspection device 1 used in the nondestructive inspection method of the present embodiment. (A)は2本の棒磁石を一方のN極と他方のS極とを所定の間隔(破断長さGapに相当する)だけ離した状態で同軸に並ぶように配設したモデルの概略説明図であり、(B)~(D)は(A)のモデルにおける棒磁石の軸方向に沿った各軸方向の磁束密度の変動曲線を示した図である。(A) is a schematic diagram of a model in which two bar magnets are arranged coaxially with the north pole of one and the south pole of the other separated by a predetermined distance (corresponding to the fracture length Gap), and (B) to (D) are diagrams showing the variation curves of magnetic flux density in each axial direction along the axial direction of the bar magnet in the model of (A). 式(1)を満たす判断領域1を示したグラフの一例である。1 is an example of a graph showing a decision region 1 that satisfies formula (1). (A)は破断長さGapを一定(Gap=10mm)として距離Zaを変化させた場合における試験対象の第一方向に沿って測定した磁束密度の変動曲線に基づいて得られるグラフであり、(A-1)磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔBgF(0,Za、Gap)と距離Zaとの関係を示すグラフの一例であり、(A-2)は磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔXgF(0,Za,Gap)と距離Zaとの関係を示すグラフの一例である。(B)は距離Zaを一定(Za=100mm)として破断長さGapを変化させた場合における試験対象の第一方向に沿って測定した磁束密度の変動曲線に基づいて得られるグラフであり、(B-1)は磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔBgF(0,Za、Gap)と破断長さGapとの関係を示すグラフの一例であり、(B-2)は磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔXgF(0,Za,Gap)と破断長さGapとの関係を示すグラフの一例である。(A) is a graph obtained based on the fluctuation curve of magnetic flux density measured along the first direction of the test object when the distance Za is changed while keeping the fracture length Gap constant (Gap = 10 mm), (A-1) is an example of a graph showing the relationship between the distance Za and the difference ΔBgF (0, Za, Gap) between the maximum and minimum values in the fluctuation curve of magnetic flux density, and (A-2) is an example of a graph showing the relationship between the distance Za and the difference ΔXgF (0, Za, Gap) between the positions of the maximum and minimum values in the first direction in the fluctuation curve of magnetic flux density. (B) is a graph obtained based on the fluctuation curve of magnetic flux density measured along the first direction of the test object when the fracture length Gap is changed while keeping the distance Za constant (Za = 100 mm), (B-1) is an example of a graph showing the relationship between the difference ΔBgF (0, Za, Gap) between the maximum and minimum values in the fluctuation curve of magnetic flux density and the fracture length Gap, and (B-2) is an example of a graph showing the relationship between the difference ΔXgF (0, Za, Gap) between the positions of the maximum and minimum values in the first direction in the fluctuation curve of magnetic flux density and the fracture length Gap. 式(2)、式(3)を満たす判断領域2を示したグラフの一例である。10 is an example of a graph showing a decision region 2 that satisfies equations (2) and (3). 式(4)、式(5)を満たす判断領域3を示したグラフの一例である。10 is an example of a graph showing a decision region 3 that satisfies equations (4) and (5). (A)は距離Za(Za=110mm)および破断長さGap(Gap=10mm)とした試験構造物TMについて作成した式(6)を満たす判断領域4とこの試験構造物TMにおける試験結果とを示したグラフの一例であり、(B)は式(6)を満たす判断領域4を示したグラフの一例であって、特定の距離Zaにおいて破断長さGapを変化させた際における判定領域4を示したグラフの一例である。(A) is an example of a graph showing the judgment region 4 that satisfies equation (6) created for a test structure TM with a distance Za (Za = 110 mm) and a breaking length Gap (Gap = 10 mm) and the test results for this test structure TM, and (B) is an example of a graph showing the judgment region 4 that satisfies equation (6), and is an example of a graph showing the judgment region 4 when the breaking length Gap is changed at a specific distance Za. 第二方向の位置が異なる2つ磁気センサの測定値から得られる判断領域4を示したグラフの一例であり、(A)は第二方向において距離Zaが短い磁気センサ6の測定値から得られる判断領域4を示したグラフであり、(B)は距離Zaが長い磁気センサ7の測定値から得られる判断領域4を示したグラフである。10A and 10B are examples of graphs showing the judgment area 4 obtained from the measurement values of two magnetic sensors at different positions in the second direction, where (A) is a graph showing the judgment area 4 obtained from the measurement values of magnetic sensor 6, which has a short distance Za in the second direction, and (B) is a graph showing the judgment area 4 obtained from the measurement values of magnetic sensor 7, which has a long distance Za. 第二方向の位置が2つの磁気センサの測定値から得られる判断領域4を破断長さGapによって分類したグラフの一例であり、(A)、(B)、(C)が第二方向において距離Zaが短い磁気センサ6の測定値から得られる判断領域4を示したグラフであり、(D)、(E)、(F)が第二方向において距離Zaが長い磁気センサ7の測定値から得られる判断領域4を示したグラフである。This is an example of a graph in which the judgment area 4 obtained from the measurement values of two magnetic sensors in the second direction is classified by the fracture length gap, where (A), (B), and (C) are graphs showing the judgment area 4 obtained from the measurement values of magnetic sensor 6 with a short distance Za in the second direction, and (D), (E), and (F) are graphs showing the judgment area 4 obtained from the measurement values of magnetic sensor 7 with a long distance Za in the second direction. 試験構造物TMの概略説明図であり、(A)は(B)のA-A線概略断面矢視図であり、(B)は(A)のB-B線概略断面矢視図である。1A and 1B are schematic explanatory diagrams of a test structure TM, in which (A) is a schematic cross-sectional view taken along line AA in (B), and (B) is a schematic cross-sectional view taken along line BB in (A). 本実施形態の非破壊検査方法に使用される他の非破壊検査装置1の概略説明図であって、(A)は側面図であり、(B)は平面図である。1A and 1B are schematic explanatory views of another non-destructive inspection device 1 used in the non-destructive inspection method of the present embodiment, in which (A) is a side view and (B) is a plan view.

本実施形態の非破壊検査方法は、漏洩磁束法を用いてコンクリート構造物の内部に埋設されている検査対象の破断を推定する方法であって、鉄筋や鋼棒、鋼線等のように一方向に沿って延びる検査対象であって、検査対象の破断の検出精度を向上できるものである。 The non-destructive testing method of this embodiment uses the magnetic flux leakage method to estimate fractures in test objects buried inside concrete structures. This method can improve the accuracy of detecting fractures in test objects that extend in one direction, such as reinforcing bars, steel rods, and steel wires.

本実施形態の非破壊検査方法によって検査される検査対象が埋設されているコンクリート構造物(以下単に検査されるコンクリート構造物という場合がある)は、とくに限定されない。例えば、道路や鉄道などの橋桁や橋脚、床版等を、本実施形態の非破壊検査方法によって検査されるコンクリート構造物として挙げることができる。 The concrete structure in which the inspection target is buried and inspected using the nondestructive inspection method of this embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as the concrete structure to be inspected) is not particularly limited. For example, bridge girders, piers, deck slabs, etc. for roads and railways can be cited as examples of concrete structures that can be inspected using the nondestructive inspection method of this embodiment.

本実施形態の非破壊検査方法によって検査されるコンクリート構造物は、その表面が平面であるものに限られず、表面が円筒状の面であるものも含まれる。例えば、表面が円筒状の面を有する柱状体等も本実施形態の非破壊検査方法によって検査されるコンクリート構造物として挙げることができる。 Concrete structures that can be inspected using the non-destructive inspection method of this embodiment are not limited to those with flat surfaces, but also include those with cylindrical surfaces. For example, pillars with cylindrical surfaces can also be listed as concrete structures that can be inspected using the non-destructive inspection method of this embodiment.

本実施形態の非破壊検査方法によって検査される検査対象もとくに限定されず、検査されるコンクリート構造物の表面と平行に一方向に沿って延びる検査対象であって、破断等の損傷が生じる可能性があるものであればよい。例えば、PC鋼棒(直径10mm以上の高強度鋼)や、PC鋼線(直径8mm以下の高強度鋼製の線材)、PC鋼より線(PC鋼線をより合わせたもの)等のPC鋼材や鉄筋コンクリート用棒鋼等の鋼材を検査対象とすることができる。 The object to be inspected using the non-destructive inspection method of this embodiment is not particularly limited, and may be any object extending in one direction parallel to the surface of the concrete structure being inspected, where there is a possibility of damage such as fracture. For example, the object to be inspected may be a prestressing steel rod (high-strength steel with a diameter of 10 mm or more), a prestressing steel wire (high-strength steel wire with a diameter of 8 mm or less), a prestressing steel strand (a strand of prestressing steel wire), or a steel bar for reinforced concrete.

以下では、本実施形態の非破壊検査方法によって検査されるコンクリート構造物の表面が平面である場合を代表として説明する。 The following description will focus on the case where the surface of the concrete structure inspected by the non-destructive inspection method of this embodiment is flat.

なお、以下の説明で、検査されるコンクリート構造物の表面は、表面が円筒状の面である構造物(曲面コンクリート構造物)における接平面を含む概念である。円筒状の曲面コンクリート構造物の場合、検査対象となる鉄筋等は、曲面コンクリート構造物の表面の軸方向(円筒状面の中心軸方向)に沿って延びている。このため、本実施形態の非破壊検査方法に使用される装置は、曲面コンクリート構造物の表面の軸方向に沿って移動しながら磁束密度を測定することになる。そして、磁束密度を測定する後述する磁気センサは、装置が曲面コンクリート構造物の表面の軸方向に沿って移動すると、曲面コンクリート構造物の表面の接平面と平行な状態を保って移動しながら磁束密度を測定することになる。したがって、以下の説明において、コンクリート構造物の表面を基準とする場合には、曲面コンクリート構造物では接平面を基準とすることを意味する。 In the following explanation, the surface of the concrete structure to be inspected includes the tangent plane of a structure with a cylindrical surface (curved concrete structure). In the case of a cylindrical curved concrete structure, the rebars to be inspected extend along the axial direction of the surface of the curved concrete structure (the central axis direction of the cylindrical surface). For this reason, the device used in the non-destructive inspection method of this embodiment measures the magnetic flux density while moving along the axial direction of the surface of the curved concrete structure. Furthermore, the magnetic sensor (described below) that measures the magnetic flux density measures the magnetic flux density while remaining parallel to the tangent plane of the surface of the curved concrete structure when the device moves along the axial direction of the surface of the curved concrete structure. Therefore, in the following explanation, when the surface of the concrete structure is used as a reference, this means that the tangent plane is used as a reference for a curved concrete structure.

<コンクリート構造物C>
まず、本実施形態の非破壊検査方法によって検査されるコンクリート構造物Cについて簡単に説明する。
<Concrete structure C>
First, a concrete structure C to be inspected by the non-destructive inspection method of this embodiment will be briefly described.

検査されるコンクリート構造物Cは、例えば、橋桁や橋脚、床版等の構造物であり、構造物の内部に鉄筋や鋼棒、鋼線等の検査対象Pが埋設されたものである(図1参照)。具体的には、検査されるコンクリート構造物Cは平面状の表面CFを有しており、この表面CFと平行に検査対象Pが一方向に沿って延びるように埋設されている。この検査対象Pが延びる方向、つまり、検査対象Pの軸方向(図1では左右方向)を、以下では検査対象Pの第一方向という。 The concrete structure C to be inspected is, for example, a bridge girder, pier, deck slab, or other structure, with an inspection object P, such as rebar, steel rod, or steel wire, buried inside the structure (see Figure 1). Specifically, the concrete structure C to be inspected has a planar surface CF, and the inspection object P is embedded so that it extends in one direction parallel to this surface CF. The direction in which this inspection object P extends, i.e., the axial direction of the inspection object P (the left-right direction in Figure 1), will be referred to below as the first direction of the inspection object P.

なお、以下では、検査対象Pの第一方向をX軸方向、コンクリート構造物Cの表面CFと平行かつX軸方向と直交する方向をY軸方向、コンクリート構造物Cの表面CFの法線方向をZ軸方向、という場合がある(図1参照)。このY軸方向が特許請求の範囲にいう第三方向、Z軸方向が特許請求の範囲にいう第二方向になる。 In the following, the first direction of the inspection object P may be referred to as the X-axis direction, the direction parallel to the surface CF of the concrete structure C and perpendicular to the X-axis direction as the Y-axis direction, and the normal direction of the surface CF of the concrete structure C as the Z-axis direction (see Figure 1). The Y-axis direction is the third direction referred to in the claims, and the Z-axis direction is the second direction referred to in the claims.

なお、検査されるコンクリート構造物Cには、配筋等の鉄筋やスペーサ等のような検査対象P以外の部材が埋設されている場合がある。 Note that the concrete structure C being inspected may contain embedded components other than the object of inspection P, such as reinforcing bars and spacers.

また、コンクリート構造物Cの表面CFと検査対象Pが平行とは、検査対象Pの全体に渡って両者が完全に平行である場合だけでなく、検査対象Pの一部に検査するコンクリート構造物Cの表面CFに対して若干の傾きがある場合を含む概念である。 Furthermore, the concept that the surface CF of the concrete structure C and the inspection object P are parallel not only refers to the case where the two are completely parallel over the entire inspection object P, but also includes the case where part of the inspection object P is slightly inclined relative to the surface CF of the concrete structure C being inspected.

<本実施形態の非破壊検査装置1>
つぎに、本実施形態の非破壊検査方法を説明する前に、本実施形態の非破壊検査方法に使用される非破壊検査装置1を説明する。
<Non-destructive inspection device 1 of this embodiment>
Next, before describing the nondestructive inspection method of this embodiment, a nondestructive inspection device 1 used in the nondestructive inspection method of this embodiment will be described.

<移動体2>
図1に示すように、非破壊検査装置1は移動体2を有している。この移動体2は、検査するコンクリート構造物Cの表面CFに沿って、一方向にスムースに移動できるような構造を有している。より詳しく言えば、移動体2は、その中心軸B(図1(B)参照)の方向に沿って直線的に移動できる構造を有している。しかも、移動体2は、検査するコンクリート構造物Cの表面CFと、後述する磁束測定部5との距離Hを一定に維持した状態で移動することができる機能を有している。なお、以下では、移動体2の中心軸B方向(つまり移動体2の移動方向)をx軸方向という場合がある(図1参照)。
<Mobile object 2>
As shown in Figure 1, the non-destructive inspection device 1 has a moving body 2. This moving body 2 is structured so that it can move smoothly in one direction along the surface CF of the concrete structure C to be inspected. More specifically, the moving body 2 is structured so that it can move linearly along the direction of its central axis B (see Figure 1 (B)). Moreover, the moving body 2 has the function of being able to move while maintaining a constant distance H between the surface CF of the concrete structure C to be inspected and a magnetic flux measuring unit 5, which will be described later. Note that, hereinafter, the direction of the central axis B of the moving body 2 (i.e., the direction of movement of the moving body 2) may be referred to as the x-axis direction (see Figure 1).

具体的には、移動体2は、その本体2aと、本体2aに回転可能に取り付けられた複数の車輪2rと、を備えている(図1(A)参照)。この複数の車輪2rは、その回転軸が移動体2の中心軸Bと直交するように設けられている。しかも、複数の車輪2rは、移動体2を検査するコンクリート構造物Cの表面CFに配置した状態において、その回転軸が検査するコンクリート構造物Cの表面CFと平行になるように設けられている。なお、以下では、複数の車輪2rの回転軸と平行な方向をy軸方向、x軸方向およびy軸方向と直交する方向をz軸方向という場合がある(図1参照)。z軸方向は、移動体2をコンクリート構造物Cの表面CFに配置した状態において、コンクリート構造物Cの表面CFの法線方向と平行になる。 Specifically, the moving body 2 comprises a main body 2a and a plurality of wheels 2r rotatably attached to the main body 2a (see Figure 1(A)). The wheels 2r are arranged so that their rotation axes are perpendicular to the central axis B of the moving body 2. Furthermore, the wheels 2r are arranged so that their rotation axes are parallel to the surface CF of the concrete structure C to be inspected when the moving body 2 is placed on the surface CF of the concrete structure C to be inspected. Note that below, the direction parallel to the rotation axes of the wheels 2r may be referred to as the y-axis direction, and the direction perpendicular to the x-axis and y-axis directions may be referred to as the z-axis direction (see Figure 1). The z-axis direction is parallel to the normal to the surface CF of the concrete structure C when the moving body 2 is placed on the surface CF of the concrete structure C.

また、複数の車輪2rは、磁束測定部5(より具体的には磁気センサ6)と検査するコンクリート構造物Cの表面CFとの距離H(Z軸方向の距離)を一定に維持した状態で移動できるように設けられている。つまり、検査するコンクリート構造物Cの表面CFに複数の車輪2rを接触させた状態で複数の車輪2rを転動させれば、磁束測定部5と検査するコンクリート構造物Cの表面CFとのZ軸方向の距離を一定の距離Hに保ったままで、検査するコンクリート構造物Cの表面CFをX軸方向に沿って移動体2を移動させることができる。以下では、移動体2を移動させる場合、その移動方向がX軸方向に沿った方向であることを前提に説明する。 The multiple wheels 2r are also arranged so that they can move while maintaining a constant distance H (distance in the Z-axis direction) between the magnetic flux measuring unit 5 (more specifically, the magnetic sensor 6) and the surface CF of the concrete structure C to be inspected. In other words, by rolling the multiple wheels 2r while they are in contact with the surface CF of the concrete structure C to be inspected, the mobile body 2 can be moved along the X-axis direction on the surface CF of the concrete structure C to be inspected while maintaining a constant distance H in the Z-axis direction between the magnetic flux measuring unit 5 and the surface CF of the concrete structure C to be inspected. The following description assumes that when the mobile body 2 is moved, its movement direction is along the X-axis direction.

なお、移動体2に設ける車輪2rの数はとくに限定されない。上述したように、磁束測定部5と検査するコンクリート構造物Cの表面CFとのZ軸方向の距離を一定に維持したままで移動体2をX軸方向に移動させることができるのであれば、車輪2rの数は3つでもよいし、4つ以上でもよい。 The number of wheels 2r provided on the moving body 2 is not particularly limited. As mentioned above, as long as the moving body 2 can be moved in the X-axis direction while maintaining a constant distance in the Z-axis direction between the magnetic flux measuring unit 5 and the surface CF of the concrete structure C to be inspected, the number of wheels 2r may be three, four or more.

また、移動体2は、磁束測定部5と検査するコンクリート構造物Cの表面CFとのZ軸方向の距離Hを一定に維持でき、かつ、検査するコンクリート構造物Cの表面CFをX軸方向に沿ってスムースに移動できるようになっていればよく、その構造はとくに限定されない。上記例では、移動体2が車輪2rを有する場合を説明したが、検査するコンクリート構造物Cの表面CFと平行かつX軸方向に沿ってガイドレール等を敷設して、このガイドレール等に沿って移動体2を移動させるようにしても上記機能を発揮させることができる。なお、磁束測定部5と検査するコンクリート構造物Cの表面CFとのZ軸方向の距離Hを一定に維持するとは、移動体2がコンクリート構造物Cの表面CFに沿って移動した際に、両者間の距離Hに約20mm程度の変動がある場合を含んでいる。 Furthermore, the structure of the mobile body 2 is not particularly limited as long as it can maintain a constant distance H in the Z-axis direction between the magnetic flux measurement unit 5 and the surface CF of the concrete structure C to be inspected, and can move smoothly along the X-axis direction on the surface CF of the concrete structure C to be inspected. In the above example, the mobile body 2 has wheels 2r, but the above function can also be achieved by laying a guide rail or the like parallel to the surface CF of the concrete structure C to be inspected along the X-axis direction and moving the mobile body 2 along this guide rail or the like. Note that maintaining a constant distance H in the Z-axis direction between the magnetic flux measurement unit 5 and the surface CF of the concrete structure C to be inspected also includes cases where the distance H between them varies by approximately 20 mm as the mobile body 2 moves along the surface CF of the concrete structure C.

また、検査するコンクリート構造物Cの表面CFに凹凸がある場合には、磁束測定部5と対応する領域(図1(B)の幅Wの領域)の表面の凹凸を平均化した仮想平面が検査するコンクリート構造物Cの表面CFに相当する。したがって、検査するコンクリート構造物Cの表面CFに凹凸がある場合には、磁束測定部5と検査するコンクリート構造物Cの表面CFのZ軸方向における距離Hとは、Z軸方向における仮想平面から磁束測定部5までの距離になる。なお、以下では、検査するコンクリート構造物Cの表面CFという場合には、磁束測定部5と対応する領域の表面の凹凸を平均化した仮想平面も含む。 Furthermore, if the surface CF of the concrete structure C to be inspected is uneven, an imaginary plane obtained by averaging the surface unevenness in the area corresponding to the magnetic flux measurement unit 5 (area of width W in Figure 1(B)) corresponds to the surface CF of the concrete structure C to be inspected. Therefore, if the surface CF of the concrete structure C to be inspected is uneven, the distance H in the Z-axis direction between the magnetic flux measurement unit 5 and the surface CF of the concrete structure C to be inspected is the distance from the imaginary plane in the Z-axis direction to the magnetic flux measurement unit 5. Note that, hereinafter, when referring to the surface CF of the concrete structure C to be inspected, this also includes an imaginary plane obtained by averaging the surface unevenness in the area corresponding to the magnetic flux measurement unit 5.

また、表面が円筒状の面を有する柱状体を検査するコンクリート構造物(上述した曲面コンクリート構造物に相当する)とした場合には、柱状体の軸方向と直交する方向では、位置によって磁束測定部5とコンクリート構造物の表面との距離が異なる状態となる。しかし、非破壊検査装置1の移動体2は、移動体2を柱状体の軸方向(つまり検査対象の軸方向、特許請求の範囲にいう検査対象の第一方向に相当する)に移動させた場合、磁束測定部5の各磁気センサ6とコンクリート構造物Cの表面CFとの距離を一定に保った状態で移動できる機能を有している。例えば、移動体2の中心軸Bと柱状体の中心軸とを通過する面と柱状体の表面との交線に接する接平面を設定すると、非破壊検査装置1の移動体2は、この接平面と磁束測定部5の各磁気センサ6との距離を一定に維持した状態で移動することができる機能を有している。 Furthermore, if the concrete structure to be inspected is a cylindrical pillar (equivalent to the curved concrete structure described above), the distance between the magnetic flux measurement unit 5 and the surface of the concrete structure will vary depending on the position in the direction perpendicular to the pillar's axial direction. However, the mobile body 2 of the non-destructive inspection device 1 has the function of being able to move while maintaining a constant distance between each magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 and the surface CF of the concrete structure C when the mobile body 2 is moved in the pillar's axial direction (i.e., the axial direction of the object to be inspected, which corresponds to the first direction of the object to be inspected in the claims). For example, if a tangent plane is set that is tangent to the intersection of a plane passing through the central axis B of the mobile body 2 and the central axis of the pillar with the surface of the pillar, the mobile body 2 of the non-destructive inspection device 1 has the function of being able to move while maintaining a constant distance between this tangent plane and each magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5.

<磁束測定部5>
磁束測定部5は、検査するコンクリート構造物Cの表面CFの磁束密度を測定するものであり、磁気センサ6を備えている。磁気センサ6は、少なくともz軸方向の磁束密度を測定できるものであり、磁束測定部5のベース部材5aに配設されている(図1(B)参照)。なお、磁気センサ6には、少なくともz軸方向の磁束密度を測定できるものであればよく、公知の種々の磁気センサを使用することができる。例えば、ホール素子センサやMRセンサ、MIセンサ、TMRセンサなどを磁気センサ6として用いることができる。
<Magnetic flux measuring unit 5>
The magnetic flux measuring unit 5 measures the magnetic flux density on the surface CF of the concrete structure C to be inspected, and is equipped with a magnetic sensor 6. The magnetic sensor 6 is capable of measuring the magnetic flux density at least in the z-axis direction, and is disposed on the base member 5a of the magnetic flux measuring unit 5 (see FIG. 1(B)). Note that the magnetic sensor 6 may be any known magnetic sensor capable of measuring the magnetic flux density at least in the z-axis direction, and various known magnetic sensors may be used. For example, a Hall element sensor, an MR sensor, an MI sensor, a TMR sensor, etc. may be used as the magnetic sensor 6.

なお、図1(B)では磁気センサ6を複数(図1(B)では3つ)設けているが、磁気センサ6を設ける数はとくに限定されない。磁気センサ6を複数設ける場合には、y軸方向に沿って間隔を空けて並ぶように磁束測定部5のベース部材5aに複数の磁気センサ6を配設することが望ましい(図1(B)参照)。具体的には、検査するコンクリート構造物Cの表面CFに移動体2を配置した状態において、検査対象PのZ軸方向の磁束密度を測定できるように、y軸方向に沿って間隔を空けて並ぶように各磁気センサ6を配設することが好ましい。とくに、全ての磁気センサ6のz軸方向の測定軸が、z軸方向およびy軸方向の両方に平行な同一面内に位置するように設けることが望ましい。ここでいう、全ての磁気センサ6のz軸方向の測定軸が、z軸方向およびy軸方向の両方に平行な同一面内に位置するとは、全ての磁気センサ6のz軸方向の測定軸が完全に同一面内に位置する場合と、各磁気センサ6のz軸方向の測定軸同士で若干のズレがある場合とを含んでいる。各磁気センサ6のz軸方向の測定軸同士のズレとは、各磁気センサ6のz軸方向の測定軸同士がx軸方向において±20mm程度以内の位置のズレがある場合と、各磁気センサ6のz軸方向の測定軸同士で若干の傾きがある場合の両方を含んでいる。 While Figure 1(B) shows multiple magnetic sensors 6 (three in Figure 1(B)), the number of magnetic sensors 6 is not particularly limited. When multiple magnetic sensors 6 are provided, it is desirable to arrange the multiple magnetic sensors 6 on the base member 5a of the magnetic flux measurement unit 5 so that they are spaced apart along the y-axis direction (see Figure 1(B)). Specifically, it is preferable to arrange the magnetic sensors 6 so that they are spaced apart along the y-axis direction so that the magnetic flux density in the z-axis direction of the inspection target P can be measured when the moving object 2 is placed on the surface CF of the concrete structure C to be inspected. In particular, it is desirable to arrange the magnetic sensors 6 so that their z-axis measurement axes are located in the same plane parallel to both the z-axis and y-axis directions. Here, "the z-axis measurement axes of all magnetic sensors 6 being located in the same plane parallel to both the z-axis and y-axis directions" includes cases where the z-axis measurement axes of all magnetic sensors 6 are located completely in the same plane and cases where there is a slight misalignment between the z-axis measurement axes of each magnetic sensor 6. Misalignment between the measurement axes in the z-axis direction of each magnetic sensor 6 includes both cases where the measurement axes in the z-axis direction of each magnetic sensor 6 are misaligned in the x-axis direction by approximately ±20 mm or less, and cases where the measurement axes in the z-axis direction of each magnetic sensor 6 are slightly tilted from each other.

また、複数の磁気センサ6を設ける場合、磁気センサ6同士の間隔や磁気センサ6を設ける領域の幅Wはとくに限定されない。検査対象Pが埋設されている深さや間隔等に応じて適切な間隔、領域の幅とすればよい。例えば、検査対象Pから検査するコンクリート構造物Cの表面CFまでの第二方向(Z軸方向)の距離が約100~200mmであれば、磁気センサ6のy軸方向の間隔は50~100mm程度、磁気センサ6を設ける領域の幅は300~1000mm程度が望ましい。 Furthermore, when multiple magnetic sensors 6 are installed, there are no particular limitations on the spacing between the magnetic sensors 6 or the width W of the area in which the magnetic sensors 6 are installed. The spacing and width of the area can be set appropriately depending on the depth and spacing at which the inspection object P is buried. For example, if the distance in the second direction (Z-axis direction) from the inspection object P to the surface CF of the concrete structure C to be inspected is approximately 100 to 200 mm, then the spacing between the magnetic sensors 6 in the y-axis direction should preferably be approximately 50 to 100 mm, and the width of the area in which the magnetic sensors 6 are installed should preferably be approximately 300 to 1000 mm.

また、磁気センサ6を一つ設ける場合、磁気センサ6が移動体2の中心線B上に位置するように設けることが望ましい。すると、磁気センサ6による破断の判断を行い易くなる。複数の磁気センサ6を設ける場合には、複数の磁気センサ6が移動体2の中心線Bに対して対称となるように配設することが望ましい。つまり、移動体2の中心線Bを挟んで両側に同じ数の磁気センサ6が配置されるように複数の磁気センサ6を設けることが望ましい。例えば、移動体2の中心線Bを含みy軸方向と直交する面を基準面SAとすると、複数の磁気センサ6はこの基準面SAに対して対称になるように設けることが望ましい。例えば、図1(B)のように3つの磁気センサ6を設ける場合であれば、1つの磁気センサ6は基準面SAと交差する位置に配設し、他の2つの磁気センサ6は基準面SAの両側にそれぞれ1つずつ配設することが望ましい。 Furthermore, when one magnetic sensor 6 is provided, it is desirable to position the magnetic sensor 6 so that it is located on the center line B of the mobile body 2. This makes it easier to determine whether the magnetic sensor 6 has broken. When multiple magnetic sensors 6 are provided, it is desirable to arrange the multiple magnetic sensors 6 symmetrically with respect to the center line B of the mobile body 2. In other words, it is desirable to arrange the multiple magnetic sensors 6 so that the same number of magnetic sensors 6 are located on both sides of the center line B of the mobile body 2. For example, if a plane that includes the center line B of the mobile body 2 and is perpendicular to the y-axis direction is defined as a reference plane SA, it is desirable to arrange the multiple magnetic sensors 6 so that they are symmetrical with respect to this reference plane SA. For example, when three magnetic sensors 6 are provided as shown in Figure 1 (B), it is desirable to arrange one magnetic sensor 6 at a position that intersects with the reference plane SA, and to arrange the other two magnetic sensors 6 one on each side of the reference plane SA.

<制御部4>
図2に示すように、制御部4は、磁束測定部5の磁気センサ6の位置を算出する位置算出機能と、磁束測定部5の磁気センサ6の作動を制御する作動制御機能と、を有している。また、制御部4は、磁束測定部5の磁気センサ6が測定した磁束密度の測定値のデータと、位置算出機能が算出する磁束測定部5の磁気センサ6の位置と、を関連づけてメモリー等の記憶部に記憶させる記憶機能を有している。磁束測定部5が複数の磁気センサ6を有する場合には、各磁気センサ6の測定値と各磁気センサ6の位置とを対応付けて記憶部に記憶させる記憶機能を有している。
<Control unit 4>
2, the control unit 4 has a position calculation function that calculates the position of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5, and an operation control function that controls the operation of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5. The control unit 4 also has a storage function that associates data on the measurement values of the magnetic flux density measured by the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 with the position of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 calculated by the position calculation function and stores the associated data in a storage unit such as a memory. If the magnetic flux measurement unit 5 has multiple magnetic sensors 6, the control unit 4 has a storage function that associates the measurement values of each magnetic sensor 6 with the position of each magnetic sensor 6 and stores the associated data in the storage unit.

さらに、制御部4は、記憶部に記憶されているデータを使用して、磁束密度の測定値の変動を示すグラフやマップを作成する解析機能を有している。
なお、制御部4にデータ通信機能を設けて、外部のパソコン、クラウドコンピュータとの間で測定データ等を送受信するようにすれば、制御部4の記憶機能、解析機能等を外部のパソコン等と協働させることも可能である。
Furthermore, the control unit 4 has an analysis function that uses the data stored in the storage unit to create graphs and maps showing fluctuations in measured values of magnetic flux density.
Furthermore, if the control unit 4 is provided with a data communication function so that measurement data can be sent and received between an external personal computer or cloud computer, the memory function, analysis function, etc. of the control unit 4 can be made to work in conjunction with an external personal computer, etc.

<位置算出機能>
制御部4は、移動体2の移動量、言い換えれば、磁束測定部5の磁気センサ6の移動量を算出する位置算出機能を有している。この位置算出機能は、初期位置(移動体2を検査するコンクリート構造物Cの表面CFに配置した位置)から現在位置までの磁束測定部5の磁気センサ6の移動距離、言い換えれば、初期位置を基準とした磁束測定部5の磁気センサ6の現在位置を算出するものである。例えば、移動体2の基準位置(例えば、車輪2rの位置)に対する磁気センサ6の相対的な位置が記憶部に記憶されていれば、位置算出機能は、初期位置における基準位置を元にして、移動体2のx軸方向の初期位置からの移動量と基準位置に対する磁気センサ6の相対的な位置とに基づいて、磁気センサ6のX軸方向の移動距離および上記移動後の磁気センサ6の位置(X軸方向の位置)を算出することができる。複数の磁気センサ6を有する場合には、移動体2のx軸方向の移動量と基準位置に対する各磁気センサ6の相対的な位置とに基づいて、各磁気センサ6のX軸方向の移動距離および上記移動後の各磁気センサ6の位置(X軸方向の位置)を算出することができる。
<Position calculation function>
The control unit 4 has a position calculation function that calculates the amount of movement of the mobile object 2, in other words, the amount of movement of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5. This position calculation function calculates the movement distance of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 from the initial position (the position where the mobile object 2 is placed on the surface CF of the concrete structure C to be inspected) to the current position, in other words, the current position of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 based on the initial position. For example, if the position of the magnetic sensor 6 relative to a reference position of the mobile object 2 (e.g., the position of the wheel 2r) is stored in the storage unit, the position calculation function can calculate the movement distance of the magnetic sensor 6 in the X-axis direction and the position of the magnetic sensor 6 after the movement (position in the X-axis direction) based on the amount of movement of the mobile object 2 from the initial position in the x-axis direction and the position of the magnetic sensor 6 relative to the reference position, using the reference position at the initial position. When multiple magnetic sensors 6 are provided, the movement distance of each magnetic sensor 6 in the X-axis direction and the position of each magnetic sensor 6 after the movement (position in the X-axis direction) can be calculated based on the amount of movement of the moving body 2 in the X-axis direction and the relative position of each magnetic sensor 6 with respect to the reference position.

なお、初期位置からの磁束測定部5の磁気センサ6のX軸方向の移動距離を求める方法はとくに限定されない。図2に示すように、移動体2の初期位置からの移動距離を検出する検出器4cを移動体2に設けてもよい。例えば、検出器4cとして、車輪2rの回転量(回転角度)を検出することができるエンコーダを設けてもよい。この場合、位置算出機能は、検出器4cが検出する車輪2rの回転角度と車輪2rの直径とに基づいて、初期位置に対する磁束測定部5の磁気センサ6のX軸方向の移動距離および、上記移動後の初期位置に対する磁束測定部5の磁気センサ6の位置(X軸方向の位置)を算出することができる。 The method for calculating the movement distance of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 in the X-axis direction from the initial position is not particularly limited. As shown in FIG. 2, the mobile unit 2 may be provided with a detector 4c that detects the movement distance from the initial position of the mobile unit 2. For example, the detector 4c may be an encoder that can detect the amount of rotation (rotation angle) of the wheel 2r. In this case, the position calculation function can calculate the movement distance of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 in the X-axis direction from the initial position and the position (position in the X-axis direction) of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 relative to the initial position after the movement, based on the rotation angle of the wheel 2r detected by the detector 4c and the diameter of the wheel 2r.

また、上述した移動体2の初期位置からの移動距離を検出する検出器4cは、上述したエンコーダのように車輪2rの回転数に基づいてX軸方向の移動距離を検出するものに限られない。光学マウスや加速度計等をX軸方向の移動距離を把握する検出器4cとして使用してもよい。 Furthermore, the detector 4c that detects the distance traveled from the initial position of the moving object 2 described above is not limited to a detector that detects the distance traveled in the X-axis direction based on the number of rotations of the wheel 2r, such as the encoder described above. An optical mouse, an accelerometer, or the like may also be used as the detector 4c that determines the distance traveled in the X-axis direction.

さらに、磁気センサ6の現在位置(言い換えれば磁気センサ6が磁束密度を測定している位置)を把握する方法も上述した方法に限られない。例えば、コンクリート構造物Cやその近傍に位置標識を設けておき、この位置標識に対する磁束密度を測定したタイミングにおける磁束測定部5の相対的な位置を測定して磁束測定部5が磁束密度を測定した位置(X軸方向の位置)を把握してもよい。 Furthermore, the method for determining the current position of the magnetic sensor 6 (in other words, the position where the magnetic sensor 6 is measuring the magnetic flux density) is not limited to the method described above. For example, a position marker may be provided on or near the concrete structure C, and the position of the magnetic flux measuring unit 5 relative to this position marker at the time the magnetic flux density is measured may be measured to determine the position where the magnetic flux measuring unit 5 measured the magnetic flux density (position in the X-axis direction).

<作動制御機能>
制御部4は、磁束測定部5の磁気センサ6の作動を制御する作動制御機能を有している。この作動制御機能は、磁束測定部5の磁気センサ6が磁束密度を測定するタイミングを決定し、そのタイミングで磁束測定部5の磁気センサ6に磁束密度を測定させる機能と、測定した測定値を記憶機能に送信する機能と、を有している。例えば、操作ボタン等によって測定開始信号が入力されると、その後、所定の時間間隔(例えば、10ミリ秒毎)で磁気センサ6に磁束密度を測定させてその測定値を記憶機能に送信したり(以下、磁気センサ6に磁束密度を測定させてその測定値を記憶機能に送信することを測定等という場合がある)、位置算出機能が算出する移動体2のx軸方向の移動量に基づいて所定の距離ごとに磁気センサ6に磁束密度を測定等させたりする機能を作動制御機能は有している。もちろん、制御部4は、操作ボタン等によって測定開始信号が入力されると磁気センサ6に連続して磁束密度を測定させて測定値を連続して記憶機能に送信するようになっていてもよい。なお、複数の磁気センサ6を有する場合には、制御部4は、全ての磁気センサ6が同じタイミングで測定等するように制御してもよいし、磁気センサ6毎に適切なタイミングで測定等するように制御してもよい。例えば、各磁気センサの移動量がそれぞれ所定の移動量になったタイミングで、各磁気センサ6にそれぞれ測定等するように制御してもよい。
<Operation control function>
The control unit 4 has an operation control function that controls the operation of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5. This operation control function has the functions of determining the timing at which the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 measures the magnetic flux density, causing the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 to measure the magnetic flux density at that timing, and transmitting the measured value to the storage function. For example, when a measurement start signal is input by an operation button or the like, the operation control function then causes the magnetic sensor 6 to measure the magnetic flux density at predetermined time intervals (e.g., every 10 milliseconds) and transmit the measured value to the storage function (hereinafter, the term "causing the magnetic sensor 6 to measure the magnetic flux density and transmitting the measured value to the storage function" may be used), or causes the magnetic sensor 6 to measure the magnetic flux density at predetermined distances based on the amount of movement of the mobile object 2 in the x-axis direction calculated by the position calculation function. Of course, the control unit 4 may also be configured to cause the magnetic sensor 6 to continuously measure the magnetic flux density and continuously transmit the measured value to the storage function when a measurement start signal is input by an operation button or the like. When a plurality of magnetic sensors 6 are provided, the control unit 4 may control all of the magnetic sensors 6 to perform measurements at the same timing, or may control each magnetic sensor 6 to perform measurements at an appropriate timing. For example, each magnetic sensor 6 may be controlled to perform measurements at the timing when the movement amount of each magnetic sensor reaches a predetermined movement amount.

なお、位置算出機能が上述したような検出器4cを有している場合には、検出器4cが発信する信号を直接作動制御機能に供給して、検出器4cが発信する信号に基づいて作動制御機能が磁気センサ6に磁束密度を測定等させるようにしてもよい。例えば、検出器4cがエンコーダであれば、検出器4cが検出する車輪2rの回転角度に応じて(つまり所定の角度だけ車輪2rが回転すると)作動制御機能が磁気センサ6に磁束密度を測定等させるようにしてもよい。また、磁気センサ6に磁束密度の測定を開始させるタイミングも検出器4cが発信する信号に基づいて決定してもよい。例えば、車輪2rが回転していない状態から車輪2rが回転を開始したことを検出器4cが検出し信号を発信すると、その信号に基づいて磁気センサ6に磁束密度の測定を開始させるようにしてもよい。 In addition, if the position calculation function has the detector 4c described above, the signal emitted by the detector 4c may be supplied directly to the operation control function, and the operation control function may cause the magnetic sensor 6 to measure the magnetic flux density based on the signal emitted by the detector 4c. For example, if the detector 4c is an encoder, the operation control function may cause the magnetic sensor 6 to measure the magnetic flux density in accordance with the rotation angle of the wheel 2r detected by the detector 4c (i.e., when the wheel 2r rotates by a predetermined angle). The timing at which the magnetic sensor 6 starts measuring the magnetic flux density may also be determined based on the signal emitted by the detector 4c. For example, when the detector 4c detects that the wheel 2r has started to rotate from a non-rotating state and emits a signal, the magnetic sensor 6 may start measuring the magnetic flux density based on that signal.

また、磁束測定部5の磁気センサ6は、作動制御機能の指令に係らず、常時、磁束密度を測定する状態となっていてもよい。この場合は、作動制御機能は、測定開始信号が入力された後、上述した時間間隔や所定の移動距離ごとに磁気センサ6からの信号を記憶機能に送信する機能を有していればよい。 Furthermore, the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 may be in a state where it constantly measures magnetic flux density, regardless of commands from the operation control function. In this case, the operation control function only needs to have the function of transmitting a signal from the magnetic sensor 6 to the memory function at the above-mentioned time intervals or after a predetermined movement distance after a measurement start signal is input.

<記憶機能>
記憶機能は、位置算出機能が算出した磁束測定部5の移動距離と、磁束測定部5の磁気センサ6が測定した磁束密度の測定値とを関連付けて記憶させる機能である。具体的には、記憶機能は、磁束測定部5の磁気センサ6が測定した磁束密度の測定値と、磁気センサ6が磁束密度を測定した時間と、その時間における磁束測定部5の磁気センサ6の位置(移動体2のx軸方向の移動量や検出器4cの信号等)と、を関連付けて記憶部に記憶させる機能を有している。
<Memory function>
The storage function is a function for storing, in association with each other, the movement distance of the magnetic flux measurement unit 5 calculated by the position calculation function and the measurement value of the magnetic flux density measured by the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5. Specifically, the storage function has a function for storing, in association with each other, the measurement value of the magnetic flux density measured by the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5, the time at which the magnetic sensor 6 measured the magnetic flux density, and the position of the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 at that time (the movement amount of the mobile object 2 in the x-axis direction, the signal of the detector 4c, etc.).

なお、磁束測定部5が複数の磁気センサ6を有する場合には、各磁気センサ6が測定した磁束密度の測定値と、各磁気センサ6が磁束密度を測定した時間と、その時間における磁束測定部5の各磁気センサ6の位置(移動体2のx軸方向の移動量や検出器4cの信号等)と、をそれぞれ関連付けて記憶部に記憶させる機能を有している。 In addition, if the magnetic flux measurement unit 5 has multiple magnetic sensors 6, it has a function of storing in the memory unit the measured magnetic flux density value measured by each magnetic sensor 6, the time at which each magnetic sensor 6 measured the magnetic flux density, and the position of each magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 at that time (such as the amount of movement of the mobile object 2 in the x-axis direction or the signal from the detector 4c).

また、記憶部には、磁気センサ6が測定を開始した位置(例えば初期位置)とその開始時間に関する情報も記憶されている。なお、磁束測定部5が複数の磁気センサ6を有する場合には、各磁気センサ6が測定を開始した位置とその開始時間に関する情報が、各磁気センサ6と対応付けて記憶される。 The memory unit also stores information about the position (e.g., initial position) at which the magnetic sensor 6 started measurement and the start time. If the magnetic flux measurement unit 5 has multiple magnetic sensors 6, information about the position at which each magnetic sensor 6 started measurement and the start time is stored in association with each magnetic sensor 6.

したがって、記憶部に記憶されている情報を取得すれば、磁束測定部5の磁気センサ6が測定した磁束密度がどの位置で測定されたものであるかを特定することができる。なお、磁束測定部5が複数の磁気センサ6を有する場合には、各磁気センサ6が測定した磁束密度がどの位置で測定されたものであるかをそれぞれ特定することができる。 Therefore, by obtaining the information stored in the memory unit, it is possible to identify the position at which the magnetic flux density measured by the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 was measured. Note that if the magnetic flux measurement unit 5 has multiple magnetic sensors 6, it is possible to identify the position at which the magnetic flux density measured by each magnetic sensor 6 was measured.

<解析機能>
制御部4は、記憶部に記憶されているデータを解析する解析機能も有している。この解析機能は、記憶部に記憶されているデータを使用して、検査対象Pの破断の有無を判断したり、検査対象Pの破断部分から磁気センサ6までの距離、つまり、コンクリート構造物Cにおける検査対象Pの破断部分の埋設深さや破断長さGap等を推定したりする機能を有している。なお、解析機能の詳細については後述する。
<Analysis function>
The control unit 4 also has an analysis function for analyzing the data stored in the memory unit. This analysis function uses the data stored in the memory unit to determine whether or not the inspection object P has a fracture, and to estimate the distance from the fractured portion of the inspection object P to the magnetic sensor 6, i.e., the buried depth of the fractured portion of the inspection object P in the concrete structure C, the fracture length Gap, etc. Details of the analysis function will be described later.

なお、制御部4は、上述したような解析機能を有していなくてもよく、上述した位置算出機能と、作動制御機能と、記憶機能と、だけを有していてもよい。この場合には、制御部4に記憶されているデータを外部に供給する機能を設けて、非破壊検査装置1と別に設けられている解析装置でデータを解析するようにしてもよい。その場合、有線や無線で制御部から解析装置にデータを供給するようにしてもよいし、USB等の記憶装置にデータを記憶させて制御部から解析装置にデータを供給するようにしてもよい。
また、解析機能は、解析の精度を高めるために、必要に応じてデータの平滑化、平坦化等の前処理を行うようにしてもよい。つまり、後述するような磁束密度の変動曲線を形成する場合に、データの平滑化、平坦化等の前処理を行って、磁束密度の変動曲線に基づく解析精度を高める機能を解析機能は有していてもよい。データの平滑化、平坦化等を行う方法はとくに限定されず、周知の方法(例えば移動平均法やフィルタリング、近似直線による傾き補正等)を使用することができる。
The control unit 4 does not have to have the above-mentioned analysis function, and may have only the above-mentioned position calculation function, operation control function, and storage function. In this case, a function for supplying the data stored in the control unit 4 to an external device may be provided so that the data can be analyzed by an analysis device provided separately from the nondestructive inspection device 1. In this case, the data may be supplied from the control unit to the analysis device via a wired or wireless connection, or the data may be stored in a storage device such as a USB and supplied from the control unit to the analysis device.
Furthermore, the analysis function may perform preprocessing such as smoothing or flattening of the data as needed to improve the accuracy of the analysis. In other words, when forming a variation curve of magnetic flux density as described below, the analysis function may have a function for performing preprocessing such as smoothing or flattening of the data to improve the accuracy of the analysis based on the variation curve of magnetic flux density. The method for smoothing or flattening the data is not particularly limited, and well-known methods (for example, moving average method, filtering, slope correction using an approximate straight line, etc.) can be used.

<本実施形態の非破壊検査方法>
上述した本実施形態の非破壊検査装置1によって、検査するコンクリート構造物Cに埋設されている検査対象Pの破断を検査する方法を説明する。なお、以下では、検査するコンクリート構造物Cの表面CFが水平面であることを前提に説明する。もちろん、検査するコンクリート構造物Cの表面CFが鉛直面や傾斜した面であっても、本実施形態の非破壊検査装置1を用いて同様の方法で検査を行うことができる。
<Non-destructive inspection method of this embodiment>
A method for inspecting for fractures in an inspection target P embedded in a concrete structure C to be inspected using the non-destructive inspection device 1 of this embodiment described above will be described. Note that the following description will be given on the assumption that the surface CF of the concrete structure C to be inspected is a horizontal plane. Of course, even if the surface CF of the concrete structure C to be inspected is a vertical plane or an inclined plane, inspection can be performed in a similar manner using the non-destructive inspection device 1 of this embodiment.

まず、検査するコンクリート構造物Cの表面に沿って磁石を移動させて、検査するコンクリート構造物Cに埋設されている検査対象Pを着磁する。なお、検査対象Pを着磁する方法はとくに限定されない。以下の説明では、磁石のN極とS極が検査対象Pの第一方向(図1のX軸方向)に並んだ状態で磁石を検査対象Pの第一方向に沿って移動させた場合を説明する。また、検査対象Pを着磁した後で、整磁することが望ましい。検査対象Pを整磁する方法もとくに限定されない。 First, a magnet is moved along the surface of the concrete structure C to be inspected to magnetize the inspection object P embedded in the concrete structure C to be inspected. Note that the method for magnetizing the inspection object P is not particularly limited. In the following explanation, we will explain the case where the magnet is moved along the first direction of the inspection object P with the north and south poles of the magnet aligned in the first direction of the inspection object P (the X-axis direction in Figure 1). Furthermore, it is desirable to demagnetize the inspection object P after it has been magnetized. The method for demagnetizing the inspection object P is also not particularly limited.

検査対象Pを着磁した後、検査するコンクリート構造物Cの表面CFに非破壊検査装置1の移動体2を配置する(図1(A)参照)。このとき、移動体2は、移動体2の中心線Bが検査対象Pの中心軸の鉛直上方に位置するように配置する(図1(B)参照)。すると、検査するコンクリート構造物Cの表面CFおよび検査対象Pの第一方向に沿って移動体2を移動させると、磁気センサ6を検査対象Pの鉛直上方に配置したまま、磁気センサ6を検査対象Pの第一方向に沿って移動させることができる。 After magnetizing the inspection object P, the movable body 2 of the non-destructive inspection device 1 is placed on the surface CF of the concrete structure C to be inspected (see Figure 1(A)). At this time, the movable body 2 is positioned so that the center line B of the movable body 2 is positioned vertically above the central axis of the inspection object P (see Figure 1(B)). Then, by moving the movable body 2 along the surface CF of the concrete structure C to be inspected and the first direction of the inspection object P, the magnetic sensor 6 can be moved along the first direction of the inspection object P while remaining positioned vertically above the inspection object P.

なお、複数の磁気センサ6を有する場合には検査対象Pの中心軸が基準面SAに含まれるように配置すれば(図1(B)参照)、検査するコンクリート構造物Cの表面CFおよび検査対象Pの第一方向に沿って移動体2を移動させたときに、複数の磁気センサ6と検査対象Pとの相対的な位置を一定の状態に維持したまま、移動体2を移動させることができる。 When multiple magnetic sensors 6 are provided, they can be positioned so that the central axis of the inspection object P is included in the reference plane SA (see Figure 1 (B)). When the mobile body 2 is moved along the surface CF of the concrete structure C to be inspected and the first direction of the inspection object P, the relative positions of the multiple magnetic sensors 6 and the inspection object P can be maintained constant while the mobile body 2 is moved.

また、移動体2は、磁気センサ6が検査対象Pの鉛直上方からずれた状態で配置されていてもよい。また、複数の磁気センサ6を有する場合には検査対象Pの中心軸が基準面SAから若干ずれた状態で配置されていてもよい。例えば、Y軸方向において、磁気センサ6や移動体2の基準面SAと検査対象Pの中心軸とが、0~10mm程度ずれていてもよい。 The moving body 2 may also be positioned so that the magnetic sensor 6 is not vertically above the inspection object P. Furthermore, if multiple magnetic sensors 6 are provided, they may be positioned so that the central axis of the inspection object P is slightly offset from the reference plane SA. For example, in the Y-axis direction, the magnetic sensor 6 or the reference plane SA of the moving body 2 may be offset from the central axis of the inspection object P by approximately 0 to 10 mm.

移動体2を配置すると、操作ボタン等によって測定開始信号を入力し、移動体2を検査対象Pの第一方向(X軸方向)に沿って移動させる。すると、磁束測定部5の磁気センサ6(複数の磁気センサ6を有する場合には各磁気センサ6)によって、磁気センサ6の移動経路に沿った磁束密度が測定される。つまり、磁気センサ6の位置における、検査対象Pの第一方向に沿った磁束密度が測定される。そして、磁気センサ6によって測定された磁束密度の測定値は、その測定位置と測定時間とを関連付けて、記憶機能に記憶される。 Once the mobile object 2 is positioned, a measurement start signal is input using an operation button or the like, and the mobile object 2 is moved along the first direction (X-axis direction) of the inspection object P. The magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 (or each magnetic sensor 6 if multiple magnetic sensors 6 are present) then measures the magnetic flux density along the movement path of the magnetic sensor 6. In other words, the magnetic flux density along the first direction of the inspection object P at the position of the magnetic sensor 6 is measured. The measured value of the magnetic flux density measured by the magnetic sensor 6 is then stored in the memory function, associated with the measurement position and measurement time.

検査対象Pを検査する領域、つまり、検査対象Pを検査する距離だけ移動体2を移動させると検査が終了する。 The inspection is completed when the mobile object 2 has been moved to the area where the inspection object P is to be inspected, i.e., the distance over which the inspection object P is to be inspected.

測定が終了すれば、制御部4の解析機能によって検査対象Pの破断の有無が判断される。
また、必要に応じて、コンクリート構造物の表面から前記検査対象の破断部分までの距離、つまり、破断が生じている検査対象Pの埋設深さや、破断長さGapを推定することができる。
Once the measurement is completed, the control unit 4 uses its analysis function to determine whether the test object P is broken or not.
Furthermore, if necessary, it is possible to estimate the distance from the surface of the concrete structure to the fractured portion of the inspection object, that is, the buried depth of the inspection object P where the fracture has occurred and the fracture length Gap.

<磁気センサ6について>
上記例では、磁気センサ6として、少なくともz軸方向の磁束密度を測定できるものを使用したが、磁気センサ6には3軸方向の磁束密度を測定できるものを使用してもよい。この場合、z軸方向だけでなく、x軸方向やy軸方向の磁束密度も測定できるので、これらの測定値を破断検出等に使用することが可能になる。3軸方向の磁束密度を測定する場合には、一軸方向の磁束密度を測定する磁気センサを複数使用して、複数軸を測定するようにしてもよい。例えば、一軸方向の磁束密度を測定する複数の磁気センサを隣接するように並べて配置して、複数軸の磁束密度を測定してもよい。
<Regarding the magnetic sensor 6>
In the above example, the magnetic sensor 6 used was one capable of measuring magnetic flux density in at least the z-axis direction. However, the magnetic sensor 6 may be one capable of measuring magnetic flux density in three axial directions. In this case, since the magnetic flux density can be measured not only in the z-axis direction but also in the x-axis and y-axis directions, these measured values can be used for fracture detection, etc. When measuring the magnetic flux density in three axial directions, multiple magnetic sensors that measure magnetic flux density in one axial direction may be used to measure multiple axes. For example, multiple magnetic sensors that measure magnetic flux density in one axial direction may be arranged adjacent to each other to measure magnetic flux density in multiple axes.

<解析機能の詳細な説明>
上述したように、本実施形態の非破壊検査装置1では、磁束測定部5の磁気センサ6によって測定された磁束密度を利用して、検査対象Pの破断の有無を判断できる。また、磁束測定部5の磁気センサ6によって測定された磁束密度を利用して、コンクリート構造物Cにおける検査対象Pの埋設深さ、破断長さGapを推定することができるようにしてもよい。
<Detailed explanation of analysis functions>
As described above, the non-destructive inspection device 1 of this embodiment can determine whether or not there is a fracture in the inspection object P by utilizing the magnetic flux density measured by the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5. In addition, the magnetic flux density measured by the magnetic sensor 6 of the magnetic flux measurement unit 5 may also be utilized to estimate the embedded depth of the inspection object P in the concrete structure C and the fracture length Gap.

以下、制御部4の解析機能が、検査対象Pの破断の有無を判断する方法、コンクリート構造物Cにおける検査対象Pの破断部分の埋設深さを推定する方法、および破断長さGapを推定する方法を説明する。 The following describes how the analysis function of the control unit 4 determines whether or not the inspection object P has fractured, how it estimates the buried depth of the fractured portion of the inspection object P in the concrete structure C, and how it estimates the fracture length Gap.

<検査対象Pの破断の有無を判断する方法>
解析機能は、測定された磁束密度に基づいて形成される磁束密度の第一方向に沿った変動曲線において、極大値と極小値の差ΔB(図3(D)参照)と極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX(磁束密度の極大値が発生した位置と極小値の位置の第一方向における距離ΔX)(図3(D)参照)を算出し、差ΔBおよび差ΔXが所定の条件を満たした場合に、検査対象Pに破断が生じていると推定する機能を有している。
<Method for determining whether or not the inspection object P is broken>
The analysis function calculates the difference ΔB between the maximum value and the minimum value (see FIG. 3D) and the difference ΔX between the positions of the maximum value and the minimum value in the first direction (the distance ΔX in the first direction between the position where the maximum value of the magnetic flux density occurs and the position of the minimum value) (see FIG. 3D) in a variation curve of the magnetic flux density along the first direction formed based on the measured magnetic flux density, and estimates that a break has occurred in the test object P if the difference ΔB and the difference ΔX satisfy predetermined conditions.

所定の条件とは、以下の2つの条件であり、両方の条件を満たした場合に、検査対象Pに破断が生じていると推定する機能を有している。 The specified conditions are the following two conditions, and if both conditions are met, it is possible to infer that a fracture has occurred in the object of inspection P.

第二方向(Z軸方向)における測定位置(つまり磁気センサ6)から検査対象Pまでの距離が距離Za(磁気センサ6から検査対象Pの中心軸までの距離、図1(A)参照)の場合において、
(1)測定した磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の差ΔBが、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる磁束密度の値B(α,Za,Gap)の変動曲線における極大値と極小値の差ΔB(x,α,Za,Gap)の範囲に含まれる。
(2)測定した磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔXが、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる磁束密度の値B(x,α,Za,Gap)の変動曲線の極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX(α,Za,Gap)の範囲に含まれる。

式(1)
△B(α,Za,Gap)=B(x1,α,Za,Gap)-B(x2,α,Za,Gap)
△X(α,Za,Gap)=x2(α,Za,Gap)-x1(α,Za,Gap)
B(x,α,Za,Gap)=Bp(x,Za,Gap)+α・x
Bp(x,Za,Gap)=(Br・S/4π)・(Za/((x+Gap/2)+y+Za3/2)-(Br・S/4π)・(Za/((x-Gap/2)+y+Za3/2
αR≦α≦αL

Bp:検査対象の第一方向に沿ってコンクリート構造物の外側で測定される検査対象の破断部からの磁束密度の理論式
x1:B(x,α,Za,Gap)が極大値となる第一方向における位置
x2:B(x,α,Za,Gap)が極小値となる第一方向における位置
α・x:検査対象の破断部からの磁束密度以外の磁束密度を第一方向に沿って補正するための補正項
α:第一方向に沿った磁束密度の補正係数
αR:B(x)に極大値と極小値が生じる最小の補正係数
αL:B(x)に極大値と極小値が生じる最大の補正係数
Br:検査対象の残留磁束密度
S:検査対象の断面積
Gap:破断長さ
x:検査対象の破断位置を原点とした場合における第一方向における磁束密度の測定位置の座標
y:検査対象の破断位置を原点とした場合における第一方向と第二方向の両方に直交する第三方向における磁束密度の測定位置の座標

なお、x、yは、第一方向および第三方向における検査対象Pの破断部から磁気センサ6までの距離が該当し、磁気センサ6が検査対象Pの鉛直上方に配置されている場合にはy=0となる。
また、検査対象Pの破断部の原点とは、検査対象Pの破断部において第一方向における一方の端縁と他方の端縁の中間の位置を意味している。
When the distance from the measurement position (i.e., the magnetic sensor 6) in the second direction (Z-axis direction) to the inspection object P is distance Za (the distance from the magnetic sensor 6 to the central axis of the inspection object P, see FIG. 1A ),
(1) The difference ΔB between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of the measured magnetic flux density along the first direction is included in the range of the difference ΔB(x, α, Za, Gap) between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of the magnetic flux density value B(α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap are changed in equation (1).
(2) The difference ΔX between the positions of the maximum value and the minimum value in the first direction on the fluctuation curve of the measured magnetic flux density along the first direction is included in the range of the difference ΔX(α, Za, Gap) between the positions of the maximum value and the minimum value in the first direction on the fluctuation curve of the magnetic flux density value B(x, α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap are changed in equation (1).

Formula (1)
△B (α, Za, Gap) = B (x1, α, Za, Gap) - B (x2, α, Za, Gap)
△X (α, Za, Gap) = x2 (α, Za, Gap) - x1 (α, Za, Gap)
B (x, α, Za, Gap) = Bp (x, Za, Gap) + α・x
Bp (x, Za, Gap) = (Br・S/4π)・(Za/((x+Gap/2) 2 +y 2 +Za 2 ) 3/2 )−(Br・S/4π)・(Za/((x-Gap/2) 2 +y 2 +Za 2 ) 3/2 )
αR≦α≦αL

Bp: theoretical formula of magnetic flux density from a fracture of an object to be inspected, measured outside the concrete structure along a first direction of the object to be inspected; x1: position in the first direction at which B(x, α, Za, Gap) has a maximum value; x2: position in the first direction at which B(x, α, Za, Gap) has a minimum value; α·x: correction term for correcting magnetic flux density along the first direction other than the magnetic flux density from the fracture of the object to be inspected; α: correction coefficient for magnetic flux density along the first direction; αR: minimum correction coefficient at which B(x) has a maximum value and a minimum value; αL: maximum correction coefficient at which B(x) has a maximum value and a minimum value; Br: residual magnetic flux density of the object to be inspected; S: cross-sectional area of the object to be inspected; Gap: fracture length; x: coordinate of the measurement position of the magnetic flux density in the first direction when the fracture position of the object to be inspected is taken as the origin; y: coordinate of the measurement position of the magnetic flux density in a third direction perpendicular to both the first direction and the second direction when the fracture position of the object to be inspected is taken as the origin.

Note that x and y correspond to the distance from the fractured portion of the inspection object P to the magnetic sensor 6 in the first and third directions, and y = 0 when the magnetic sensor 6 is positioned vertically above the inspection object P.
Furthermore, the origin of the fractured portion of the inspection object P means a position midway between one edge and the other edge of the fractured portion of the inspection object P in the first direction.

この式(1)を満たす範囲は、横軸を差ΔX(α,Za,Gap)、縦軸を差ΔB(α,Za,Gap)とするグラフを作成した場合に、線によって囲まれた範囲(以下判断領域1という場合がある)になる(図4参照)。つまり、測定された磁束密度から得られる差ΔBと差ΔXをグラフ上に表し、その点が判断領域内(点A)であれば検査対象Pに破断が生じていると推定でき、その点が判断領域外(点B)であれば検査対象Pに破断が生じていないと推定できすることができる(図4参照)。 When creating a graph with the difference ΔX (α, Za, Gap) on the horizontal axis and the difference ΔB (α, Za, Gap) on the vertical axis, the range that satisfies this formula (1) is the range enclosed by the lines (hereinafter sometimes referred to as judgment area 1) (see Figure 4). In other words, if the difference ΔB and difference ΔX obtained from the measured magnetic flux density are plotted on a graph, and if that point is within the judgment area (point A), it can be assumed that a break has occurred in the test object P, and if that point is outside the judgment area (point B), it can be assumed that no break has occurred in the test object P (see Figure 4).

例えば、検査対象Pの磁化の強さBr=1.36T(テスラ)、検査対象Pの断面積S=256mm(16mm角)、検査対象Pから測定位置までの距離Za=110mm、αR=-2000μT/mm、αL=2000μT/mm、とする。この条件で、Gapを1~400mm、αを上記範囲で変化させた場合、式(1)から得られる判断領域(判断領域1)は図4に示す範囲になる。 For example, let us assume that the magnetization strength of the inspection object P is Br = 1.36 T (tesla), the cross-sectional area of the inspection object P is S = 256 mm 2 (16 mm square), the distance from the inspection object P to the measurement position is Za = 110 mm, αR = -2000 μT/mm, and αL = 2000 μT/mm. Under these conditions, when the gap is changed from 1 to 400 mm and α is changed within the above range, the judgment region (judgment region 1) obtained from equation (1) will be the range shown in FIG.

なお、上記式B(x,α,Za,Gap)は、上記式Bp(x,Za,Gap)に補正値(α・x)を加えた形式となっているが、その理由は以下のとおりである。 Note that the above formula B(x, α, Za, Gap) is in the form of the above formula Bp(x, Za, Gap) plus a correction value (α x), for the following reasons:

まず、上記式Bp(x,Za,Gap)は、2本の棒磁石を、一方のN極と他方のS極とを所定の間隔(破断長さGapに相当する)をあけた状態で同軸に並ぶように配設したモデル(図3(A)参照)をもとに形成された磁束密度を算出する理論式である。つまり、磁化された検査対象Pが形成する磁場のみを考慮して磁気センサ6が検出する磁束密度を算出する式である。 First, the above formula Bp(x, Za, Gap) is a theoretical formula for calculating the magnetic flux density formed based on a model (see Figure 3(A)) in which two bar magnets are arranged coaxially with the north pole of one magnet and the south pole of the other magnet spaced a predetermined distance apart (corresponding to the fracture length Gap). In other words, this formula calculates the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 6 by considering only the magnetic field formed by the magnetized test object P.

しかし、検査対象Pが埋設されるコンクリート構造物Cでは、交差鉄筋等の検査における外乱要因となる物体がコンクリート構造物Cに埋設されている可能性が高い(図1(A)参照)。つまり、磁化された交差鉄筋等が形成する磁場が磁気センサ6が検出する磁束密度に影響を与える可能性が高い。すると、磁気センサ6によって測定される磁束密度は、外乱要因となる物体の磁場の影響を受けるので、上記式Bp(x,Za,Gap)で算出される理論上の磁束密度と、実際に測定される磁束密度との間に差が生じる。 However, in the concrete structure C in which the inspection object P is buried, there is a high possibility that objects that cause disturbances in the inspection, such as crossed rebars, are buried within the concrete structure C (see Figure 1(A)). In other words, the magnetic field generated by magnetized crossed rebars and the like is likely to affect the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 6. As a result, the magnetic flux density measured by the magnetic sensor 6 is affected by the magnetic field of the objects that cause disturbances, resulting in a difference between the theoretical magnetic flux density calculated using the above formula Bp(x, Za, Gap) and the actually measured magnetic flux density.

そこで、上記Bp(x,Za,Gap)では、上記式Bp(x,Za,Gap)で算出される理論上の磁束密度に補正値(α・x)を加えて、測定される磁束密度と理論上の磁束密度と差を小さくすることによって、上記所定の条件における検査対象Pの破断推定精度を高くしている。 Therefore, in the above Bp(x, Za, Gap), a correction value (α x) is added to the theoretical magnetic flux density calculated using the above formula Bp(x, Za, Gap) to reduce the difference between the measured magnetic flux density and the theoretical magnetic flux density, thereby improving the accuracy of estimating the fracture of the inspection object P under the above specified conditions.

補正値として、α・xを採用した理由は、測定される磁束密度の外乱要因となる背景磁束密度は様々な関数形が考えられるが、破断箇所近傍での背景磁場の連続性や測定データの前処理として移動平均などの平滑化処理を実施することを仮定した場合、背景磁束密度を1次式(α・x+β)で近似するのが簡明かつ妥当と考えられたためである。また、1次式の定数項であるβについては、評価指標である差△Bが変動曲線における極大値と極小値の差分であることから、β=0としても一般性を失わない。 The reason for adopting α・x as the correction value is that, although the background magnetic flux density, which is a disturbance factor in the measured magnetic flux density, can take various functional forms, it was considered simple and appropriate to approximate the background magnetic flux density with a linear equation (α・x + β), assuming that the background magnetic field is continuous near the fracture site and that smoothing processes such as moving averages are performed as pre-processing of the measurement data. Furthermore, as for β, the constant term in the linear equation, the difference △B, which is the evaluation index, is the difference between the maximum and minimum values in the fluctuation curve, there is no loss of generality even if β = 0.

なお、上記Bp(x,Za,Gap)に使用する距離Za(図1(A)参照)は、検査するコンクリート構造物Cの設計図面等から得られる検査対象Pのかぶり深さZB(図1(A)参照)と、非破壊検査装置1をコンクリート構造物Cの表面CF上に配置したときにおけるコンクリート構造物Cの表面CFから磁気センサ6までの距離(図1(A)の距離H)と、検査対象Pの半径(または図1(A)における上面から上下方向の中間位置までの距離)と、を合せた長さを使用することができる。
また、検査対象Pの断面積Sは検査するコンクリート構造物Cの設計図面等から推定した数値を使用することができる。
また、距離Zaや検査対象Pの断面積Sは、コンクリート構造物Cの設計図面等から推定される数値に代えて、様々な鉄筋探査等の手法などによる実測や推定等の数値を利用してもよい。
The distance Za (see FIG. 1A) used for the above Bp(x, Za, Gap) can be the sum of the cover depth ZB (see FIG. 1A) of the inspection object P obtained from the design drawings or the like of the concrete structure C to be inspected, the distance from the surface CF of the concrete structure C to the magnetic sensor 6 when the non-destructive inspection device 1 is placed on the surface CF of the concrete structure C (distance H in FIG. 1A), and the radius of the inspection object P (or the distance from the top surface to the middle position in the vertical direction in FIG. 1A).
In addition, the cross-sectional area S of the inspection object P can be a value estimated from the design drawings of the concrete structure C to be inspected.
In addition, the distance Za and the cross-sectional area S of the inspection object P may be values measured or estimated using various rebar inspection methods, instead of values estimated from design drawings of the concrete structure C, etc.

また、検査対象Pの残留磁束密度Brは、コンクリートに検査対象と同等の部材である試験対象(好ましくは検査対象Pと同じ材料)が埋設された試験構造物を用いた実験により得られた値を使用することができる。つまり、試験対象を、コンクリート構造物Cにおける検査対象Pと同じかぶり深さとなるようにコンクリートに埋設した試験構造物において、検査と同じ方法で試験対象を着磁・整磁した後、非破壊検査装置1の磁気センサ6によって試験構造物を測定して得られる磁束密度を用いて、上記式Bp(x,Za,Gap)によって算出してもよい。この場合、検査対象Pの残留磁束密度Brと検査対象Pの断面積Sとを掛け合わせた値は、上記式Bp(x,Za,Gap)によって算出してもよい。 The residual magnetic flux density Br of the inspection object P can be a value obtained from an experiment using a test structure in which a test object (preferably made of the same material as the inspection object P) is embedded in concrete, the test object being a component equivalent to the inspection object. In other words, the test object can be embedded in concrete to the same depth as the inspection object P in the concrete structure C, and the test object can be magnetized and magnetized using the same method as in the inspection. Then, the magnetic flux density obtained by measuring the test object with the magnetic sensor 6 of the nondestructive inspection device 1 can be used to calculate the residual magnetic flux density Br of the inspection object P using the above formula Bp(x, Za, Gap). In this case, the value obtained by multiplying the residual magnetic flux density Br of the inspection object P by the cross-sectional area S of the inspection object P can be calculated using the above formula Bp(x, Za, Gap).

また、一般に乾燥したコンクリートの透磁率は空気とほぼ同じであることから、試験構造物は必ずしも試験対象をコンクリートに埋設した構造としなくてもよく、疑似コンクリート埋設構造物を試験構造物としてもよい。疑似コンクリート埋設構造物とは、例えば、試験構造物として、試験対象を所定の構造や形状となるように設置しただけのもの、つまり、試験対象が露出した状態で設置された構造物や、試験対象を所定の構造や形状となるように設置しこの試験対象を覆う部材(例えば板状部材など)を設けた構造物等が該当する。試験対象を覆う部材を設けた構造物の場合、試験対象を覆う部材の表面が、試験対象をコンクリートに埋設した構造を有する試験構造物におけるコンクリートの表面に相当する面になる。以下では、試験構造物におけるコンクリートの表面や試験構造物における試験対象を覆う部材の表面を、試験構造物の表面という場合がある。 Furthermore, since the magnetic permeability of dry concrete is generally nearly the same as that of air, the test structure does not necessarily have to be a structure in which the test object is buried in concrete; a pseudo-concrete-embedded structure can also be used as the test structure. Examples of pseudo-concrete-embedded structures include test structures in which the test object is simply installed to have a predetermined structure or shape, i.e., a structure in which the test object is installed in an exposed state, or a structure in which the test object is installed to have a predetermined structure or shape and a member (e.g., a plate-shaped member) is provided to cover the test object. In the case of a structure in which a member is provided to cover the test object, the surface of the member covering the test object corresponds to the surface of the concrete in a test structure in which the test object is embedded in concrete. Hereinafter, the surface of the concrete in the test structure and the surface of the member covering the test object in the test structure may be referred to as the surface of the test structure.

なお、以下において試験構造物という場合には、試験対象やその他の構造物(例えば交差鉄筋等)をコンクリートに埋設した構造を有する構造物と、試験対象やその他の構造物を有する疑似コンクリート埋設構造物の両方を含んでいる。また、以下において、試験対象等がコンクリートに埋設した試験構造物における「試験対象とコンクリートの表面の間」は、試験対象等が露出している疑似コンクリート埋設構造物では「試験対象と非破壊検査装置1の磁気センサ6の間」が相当し、試験対象等を覆う部材を有する疑似コンクリート埋設構造物では「試験対象と試験対象を覆う部材の間」が相当する。 In the following, the term "test structure" includes both structures in which test objects or other structures (for example, crossed rebars, etc.) are embedded in concrete, and pseudo-concrete-embedded structures that contain test objects or other structures. In the following, "between the test object and the surface of the concrete" in a test structure in which the test object is embedded in concrete corresponds to "between the test object and the magnetic sensor 6 of the non-destructive testing device 1" in a pseudo-concrete-embedded structure in which the test object is exposed, and corresponds to "between the test object and the member covering the test object" in a pseudo-concrete-embedded structure that contains a member covering the test object.

<試験構造物による試験結果による補正(1)>
上述した例では、理論式Bp(x,Za,Gap)によって得られる磁束密度に補正値α・xを導入して外乱を考慮した判断領域1とすることにより、検査対象Pの破断推定精度を向上させた。検査対象Pの破断推定精度をさらに高くする上では、試験構造物を用いた試験で得られた結果を式(1)に反映させた判断領域とすることが望ましい。
<Correction based on test results from test structure (1)>
In the above example, the accuracy of estimating fracture of the inspection object P was improved by introducing a correction value α·x into the magnetic flux density obtained by the theoretical formula Bp(x, Za, Gap) to set up a judgment region 1 that takes disturbance into consideration. In order to further improve the accuracy of estimating fracture of the inspection object P, it is desirable to set up a judgment region in which the results obtained from a test using a test structure are reflected in formula (1).

例えば、試験構造物として、距離Za(つまりかぶり深さZB)および破断長さGapを変化させたものを複数形成し、各試験構造物において試験対象の第一方向(つまり試験対象の軸方向)に沿った磁束密度を測定する。なお、試験構造物には、試験対象以外の磁性体は埋設(または設置)されていないものとする。つまり、△B(α,Za,Gap)においてα=0の場合に相当するものとなる。 For example, multiple test structures are created with different distances Za (i.e., cover depth ZB) and fracture lengths Gap, and the magnetic flux density along the first direction of the test object (i.e., the axial direction of the test object) is measured for each test structure. Note that no magnetic material other than the test object is embedded (or installed) in the test structure. In other words, this corresponds to the case where α = 0 in ΔB(α, Za, Gap).

距離Zaおよび破断長さGapを変化させた各試験構造物において磁束密度が測定されると、得られた磁束密度に基づいて磁束密度の変動曲線を形成する。そして、この磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差と、磁束密度の変動曲線の極大値と極小値の第一方向における位置の差と、を用いて、近似式ΔBgF(0,Za,Gap)と近似式ΔXgF(0,Za,Gap)とを作成する。この近似式ΔBgF(0,Za,Gap)と近似式XgF(0,Za,Gap)を用いて、差ΔB(α,Za,Gap)および差ΔX(α,Za,Gap)をΔ差Bg(α,Za,Gap)および差ΔXg(α,Za,Gap)に変換し、この差ΔBg(α,Za,Gap)および差ΔXg(α,Za,Gap)によって判断領域2を形成する。すると、この判断領域2は、試験構造物の試験結果を反映したものとなるので、実際の検査対象Pが埋設されているコンクリート構造物Cにおいて、より適切に破断を判定できる判断領域(判断領域2)とすることができる。 After measuring the magnetic flux density for each test structure with varying distance Za and fracture length Gap, a magnetic flux density fluctuation curve is created based on the obtained magnetic flux density. The approximate formulas ΔBgF(0, Za, Gap) and ΔXgF(0, Za, Gap) are then created using the difference between the maximum and minimum values on this magnetic flux density fluctuation curve and the difference in position in the first direction between the maximum and minimum values on the magnetic flux density fluctuation curve. Using the approximate formulas ΔBgF(0,Za,Gap) and XgF(0,Za,Gap), the difference ΔB(α,Za,Gap) and the difference ΔX(α,Za,Gap) are converted to Δdifference Bg(α,Za,Gap) and the difference ΔXg(α,Za,Gap), and judgment region 2 is formed using these differences ΔBg(α,Za,Gap) and ΔXg(α,Za,Gap). Since this judgment region 2 reflects the test results of the test structure, it can be used as a judgment region (judgment region 2) that can more appropriately determine fracture in the concrete structure C in which the actual inspection target P is buried.

上述した、近似式ΔBgF(0,Za,Gap)および近似式ΔXgF(0,Za,Gap)を用いた、差ΔB(α,Za,Gap)および差ΔX(α,Za,Gap)の差ΔBg(α,Za,Gap)および差ΔXg(α,Za,Gap)への変換は、それぞれ以下の式(2)、式(3)によって行うことができる。

式(2)
ΔBg(α,Za,Gap)=(ΔBgF(0,Za,Gap)/ΔB(0,Za,Gap)・ΔB(α,Za,Gap)
ΔBgF(0,Za,Gap)=EXP((V1+V2)・Za+V0)・(U・LN(Gap/Za)+1):Gap<Za
ΔBgF(0,Za,Gap)=EXP((V1+V2)・Za+V0):Gap=Za
ΔBgF(0,Za,Gap)=EXP(V1・Za+V2・Gap+V0):Gap>Za

式(3)
ΔXg(α,Za,Gap)=((ΔXgF(0,Za,Gap)-V3)・ΔX(α,Za,Gap))/ΔX(0,Za,Gap)+V3
ΔXgF(0,Za,Gap)=V4・Za+V3:Gap≦Za
ΔXgF(0,Za,Gap)=V4・Gap+V3:Gap≧Za

V0~V4:実験によって得られる係数
U:実験によって得られる係数
The conversion of the differences ΔB(α, Za, Gap) and ΔX(α, Za, Gap) to the differences ΔBg(α, Za, Gap) and ΔXg(α, Za, Gap) using the above-mentioned approximate formulas ΔBgF(0, Za, Gap) and ΔXgF(0, Za, Gap) can be performed using the following formulas (2) and (3), respectively.

Formula (2)
ΔBg(α, Za, Gap) = (ΔBgF(0, Za, Gap)/ΔB(0, Za, Gap)・ΔB(α, Za, Gap)
ΔBgF(0, Za, Gap)=EXP((V1+V2)・Za 2 +V0)・(U・LN(Gap/Za)+1): Gap<Za
ΔBgF(0, Za, Gap)=EXP((V1+V2)・Za 2 +V0): Gap=Za
ΔBgF (0, Za, Gap) = EXP (V1・Za 2 +V2・Gap 2 +V0): Gap>Za

Formula (3)
ΔXg (α, Za, Gap) = ((ΔXgF (0, Za, Gap) - V3)・ΔX (α, Za, Gap)) / ΔX (0, Za, Gap) + V3
ΔXgF (0, Za, Gap) = V4・Za+V3: Gap≦Za
ΔXgF (0, Za, Gap) = V4・Gap+V3: Gap≧Za

V0 to V4: Coefficients obtained by experiment U: Coefficient obtained by experiment

例えば、上述した判断領域2を求めた条件について、差ΔB(α,Za,Gap)および差ΔX(α,Za,Gap)を差ΔBg(α,Za,Gap)および差ΔXg(α,Za,Gap)に変換した場合の判断領域(判断領域2)は図6に示す範囲になる。 For example, for the conditions used to determine the judgment region 2 described above, if the difference ΔB (α, Za, Gap) and the difference ΔX (α, Za, Gap) are converted to the difference ΔBg (α, Za, Gap) and the difference ΔXg (α, Za, Gap), the judgment region (judgment region 2) will be the range shown in Figure 6.

なお、近似式ΔBgF(0,Za,Gap)と近似式ΔXgF(0,Za,Gap)は、種々の方法で得ることができる。例えば、図5に示すように、各試験構造物において得られた試験対象の第一方向に沿った磁束密度の変動曲線から極大値と極小値の差および極大値と極小値の第一方向における位置の差を算出し、各試験構造物の測定結果と距離Zaおよび破断長さGapとの関係をグラフ化し近似式を求め、その近似式から上述した近似式ΔBgF(0,Za,Gap)および近似式ΔXgF(0,Za,Gap)の式を得ることができる。 The approximate formulas ΔBgF(0, Za, Gap) and ΔXgF(0, Za, Gap) can be obtained in various ways. For example, as shown in Figure 5, the difference between the maximum and minimum values and the difference in position in the first direction between the maximum and minimum values can be calculated from the magnetic flux density variation curve along the first direction of the test object obtained for each test structure. The relationship between the measurement results of each test structure and the distance Za and the fracture length Gap can then be graphed to obtain an approximate formula, from which the above-mentioned approximate formulas ΔBgF(0, Za, Gap) and ΔXgF(0, Za, Gap) can be obtained.

ここで、差ΔBg(0,Za,Gap)は、単純な比例式でΔBg(α,Za,Gap)に変換されているが、差ΔXg(0,Za,Gap)は、V3を含んだ比例式で差ΔX(α,Za,Gap)に変換されている。これは、式(1)の差ΔX(0,Za,Gap)がZaやGapに比例するのに対し、それに相当する差ΔXg(0,Za,Gap)は、検査対象の第一方向における着磁された位置の破断箇所からのずれ幅の影響を受けるため、差ΔXg(0,Za,Gap)は(ΔXg(0,Za,Gap)-V3)がZaやGapに比例するからある。つまり、V3は検査対象の第一方向における着磁された位置の破断箇所からのずれ幅と見なすことができるので、差ΔXg(α,Za,Gap)に対しては、(ΔXg(α,Za,Gap)-V3)を対応させることとしている。 Here, the difference ΔBg(0,Za,Gap) is converted to ΔBg(α,Za,Gap) using a simple proportional formula, while the difference ΔXg(0,Za,Gap) is converted to the difference ΔX(α,Za,Gap) using a proportional formula that includes V3. This is because while the difference ΔX(0,Za,Gap) in equation (1) is proportional to Za and Gap, the corresponding difference ΔXg(0,Za,Gap) is affected by the deviation of the magnetized position from the fracture point in the first direction of the test object, and therefore the difference ΔXg(0,Za,Gap) (ΔXg(0,Za,Gap) - V3) is proportional to Za and Gap. In other words, V3 can be considered the deviation of the magnetized position of the test object in the first direction from the fracture point, so the difference ΔXg(α, Za, Gap) corresponds to (ΔXg(α, Za, Gap) - V3).

<試験構造物による試験結果による補正(2)>
上述した試験構造物による試験結果による補正(1)では、試験構造物には、試験対象以外の磁性体は埋設されていないものとしている。実際のコンクリート構造物Cでは、試験対象以外の磁性体が埋設されているため、検査対象Pの破断推定精度をさらに高くする上では、試験対象以外の磁性体が埋設されている試験構造物で得られた結果を式(1)に反映させることが望ましい。
<Correction based on test results from test structure (2)>
In the correction (1) based on the test results of the test structure described above, it is assumed that no magnetic material other than the test object is embedded in the test structure. In the actual concrete structure C, magnetic material other than the test object is embedded, so in order to further improve the fracture estimation accuracy of the inspection object P, it is desirable to reflect the results obtained from the test structure in which magnetic material other than the test object is embedded in formula (1).

例えば、図11に示すように、コンクリートに試験対象Qが埋設された試験構造物TMとして、試験構造物TMの表面と試験対象Qとの間(または試験対象Qと非破壊検査装置1の磁気センサ6の間)に、交差鉄筋CRが設けられたものを使用する。つまり、複数本の第一鉄筋R1と複数本の第二鉄筋R2とが直交するように配置された交差鉄筋CRを、試験構造物TMの表面と試験対象Qとの間に設けた試験構造物TMを使用する。しかも、試験構造物TMは、第二鉄筋R2と平行かつ第二方向において破断位置GAが第一鉄筋R1と重なるように試験対象Qを配設したものとする。 For example, as shown in Figure 11, a test structure TM is used in which a test object Q is embedded in concrete, with crossed rebars CR provided between the surface of the test structure TM and the test object Q (or between the test object Q and the magnetic sensor 6 of the non-destructive inspection device 1). In other words, a test structure TM is used in which crossed rebars CR, in which multiple first rebars R1 and multiple second rebars R2 are arranged so that they are perpendicular to each other, are provided between the surface of the test structure TM and the test object Q. Furthermore, the test structure TM is arranged so that the test object Q is parallel to the second rebars R2 and the fracture position GA overlaps with the first rebar R1 in the second direction.

かかる試験構造物TMにおいて、試験対象Qを着磁して第一方向に沿った磁束密度を測定する。そして、得られた磁束密度に基づいて磁束密度の変動曲線を形成し、この磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔB0および磁束密度の変動曲線の極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX0を算出する。 In such a test structure TM, the test object Q is magnetized and the magnetic flux density along the first direction is measured. Then, a magnetic flux density fluctuation curve is created based on the obtained magnetic flux density, and the difference ΔB0 between the maximum and minimum values on this magnetic flux density fluctuation curve and the difference ΔX0 between the positions of the maximum and minimum values on the magnetic flux density fluctuation curve in the first direction are calculated.

この試験構造物TMについて上述した方法によって差ΔBg(0,Za,Gap)を算出し、差ΔBg(0,Za,Gap)の値と差ΔB0の値が一致するV5(つまり、ΔB0=V5・ΔBg(0,Za,Gap)となるV5)を求める。そして、このV5を用いた式(4)によって、差ΔBg(α,Za,Gap)を差ΔBm(α,Za,Gap)に変換する。
同様に、この試験構造物TMについて上述した方法によって差ΔXg(0,Za,Gap)を算出し、差ΔXg(0,Za,Gap)の値と差ΔX0の値が一致するV6(つまり、ΔXg=V6・(ΔXg(0,Za,Gap)-V3)+V3となるV6)を求める。そして、このV6を用いた式(5)によって、差ΔXg(α,Za,Gap)を差ΔXm(α,Za,Gap)に変換する。

式(4)
ΔBm(α,Za,Gap)=V5・ΔBg(α,Za,Gap)
式(5)
ΔXm(α,Za,Gap)=V6・(ΔXg(α,Za,Gap)-V3)+V3
The difference ΔBg(0, Za, Gap) is calculated for this test structure TM using the method described above, and V5 is determined so that the value of the difference ΔBg(0, Za, Gap) matches the value of the difference ΔB0 (i.e., V5 such that ΔB0 = V5 · ΔBg(0, Za, Gap)). Then, using equation (4) using this V5, the difference ΔBg(α, Za, Gap) is converted to the difference ΔBm(α, Za, Gap).
Similarly, the difference ΔXg(0, Za, Gap) is calculated for this test structure TM using the method described above, and V6 is found where the value of the difference ΔXg(0, Za, Gap) and the value of the difference ΔX0 match (that is, V6 where ΔXg=V6·(ΔXg(0, Za, Gap)−V3)+V3). Then, using equation (5) using this V6, the difference ΔXg(α, Za, Gap) is converted to the difference ΔXm(α, Za, Gap).

Formula (4)
ΔBm (α, Za, Gap) = V5・ΔBg (α, Za, Gap)
Formula (5)
ΔXm (α, Za, Gap) = V6・(ΔXg (α, Za, Gap) - V3) + V3

かかる式(4)、式(5)を形成すると、差ΔBg(α,Za,Gap)を式(4)によって変換した差ΔBm(α,Za,Gap)、および、差ΔXg(α,Za,Gap)を式(5)によって変換した差ΔXm(α,Za,Gap)を算出し、この差ΔBm(α,Za,Gap)および差ΔXm(α,Za,Gap)によって判断領域を形成する。すると、この判断領域は、試験構造物TMの試験結果を反映したものとなるので、コンクリート構造物Cの表面CFと検査対象Pとの間に交差鉄筋CRが埋設されているコンクリート構造物Cに適した判断領域(判断領域3)とすることができる。 Once these equations (4) and (5) are formed, the difference ΔBg(α, Za, Gap) is converted using equation (4) to obtain the difference ΔBm(α, Za, Gap), and the difference ΔXg(α, Za, Gap) is converted using equation (5) to obtain the difference ΔXm(α, Za, Gap). A judgment region is then formed using these differences ΔBm(α, Za, Gap) and ΔXm(α, Za, Gap). This judgment region then reflects the test results of the test structure TM, and can be used as a judgment region (judgment region 3) suitable for a concrete structure C in which cross rebars CR are buried between the surface CF of the concrete structure C and the inspection target P.

例えば、上述した試験構造物TMにおいて、交差鉄筋CRのかぶり深さ=50mm、第一鉄筋R1の間隔D1=125mm、第二鉄筋R2の間隔D2=250mm、試験対象Qの長さ2m、Gap=10mm、破断位置GAは試験対象Qの軸方向の中間位置とした場合に、上記方法によりV5、V6を求める。
なお、式(1)による計算では、試験対象Qの磁化の強さBr=1.36T、検査対象Pの断面積S=256mm(16mm角)、検査対象Pから測定位置までの距離Za=110mm、αR=-2000μT/mm、αL=2000μT/mm、Gap=10mmを使用する。
For example, in the above-mentioned test structure TM, if the cover depth of the crossing rebars CR is 50 mm, the spacing D1 of the first rebars R1 is 125 mm, the spacing D2 of the second rebars R2 is 250 mm, the length of the test object Q is 2 m, the gap is 10 mm, and the fracture position GA is the middle position in the axial direction of the test object Q, V5 and V6 are determined using the above method.
In the calculation using equation (1), the following are used: magnetization strength of test object Q Br = 1.36 T, cross-sectional area of inspection object P S = 256 mm 2 (16 mm square), distance from inspection object P to the measurement position Za = 110 mm, αR = -2000 μT/mm, αL = 2000 μT/mm, and Gap = 10 mm.

この場合、差ΔBg(α=0,Za=110mm,Gap=10mm)は740μTとなり、差ΔXg(α=0,Za=110mm,Gap=10mm)(V3=150mm)は250mmとなる。一方、差ΔB0=260μT、差ΔX0=220mmとなるので、この条件では、V5=0.35、V6=0.70となる。 In this case, the difference ΔBg (α = 0, Za = 110 mm, Gap = 10 mm) is 740 μT, and the difference ΔXg (α = 0, Za = 110 mm, Gap = 10 mm) (V3 = 150 mm) is 250 mm. On the other hand, the difference ΔB0 = 260 μT and the difference ΔX0 = 220 mm, so under these conditions, V5 = 0.35 and V6 = 0.70.

<V5、V6の検証>
ここで、試験構造物として、試験対象Qの配設位置を変化させた検証試験構造物を用いて上記V5、V6が適切であるかを検証した。検証試験構造物では、試験対象Qを第二鉄筋R2と平行かつ第二鉄筋R2の直下に配置した。この条件では、試験対象Qの磁場と第二鉄筋R2の磁場が重なってしまうため、試験対象Qと交差鉄筋CRの配置のうち、試験対象Qの第一方向に沿った磁束密度の変動波形の極大値と極小値の差がもっとも小さい状態になる。
<Verification of V5 and V6>
Here, the appropriateness of V5 and V6 was verified using a verification test structure in which the position of test object Q was changed as the test structure. In the verification test structure, test object Q was placed parallel to and directly below second rebar R2. Under this condition, the magnetic fields of test object Q and second rebar R2 overlap, and therefore, among the arrangements of test object Q and crossed rebar CR, the difference between the maximum and minimum values of the fluctuation waveform of magnetic flux density along the first direction of test object Q is the smallest.

かかる検証試験構造物の試験対象Qの第一方向に沿った磁束密度の変動波形から得られる差ΔBLおよび差ΔXLと、V5=0.35、V6=0.70を用いて得られる差ΔBm(α=αL,Za=110mm,Gap=10mm)および差ΔXm(α=αL,Za=110mm,Gap=10mm)とを比較した。すると、差ΔBLとΔBm(α=αL,Za=110mm,Gap=10mm)がほぼ一致し、差ΔXLと差ΔXm(α=αL,Za=110mm,Gap=10mm)がほぼ一致する結果となった。 The differences ΔBL and ΔXL obtained from the fluctuation waveforms of the magnetic flux density along the first direction of test object Q of this verification test structure were compared with the differences ΔBm (α = αL, Za = 110 mm, Gap = 10 mm) and ΔXm (α = αL, Za = 110 mm, Gap = 10 mm) obtained using V5 = 0.35 and V6 = 0.70. The results showed that the differences ΔBL and ΔBm (α = αL, Za = 110 mm, Gap = 10 mm) were nearly identical, and the differences ΔXL and ΔXm (α = αL, Za = 110 mm, Gap = 10 mm) were also nearly identical.

つまり、上記方法で得られるV5、V6を使用することによって、交差鉄筋CRの影響を考慮した適切な判断領域(判断領域3)が得られることが確認された(図7参照)。 In other words, it was confirmed that by using V5 and V6 obtained using the above method, an appropriate judgment region (judgment region 3) that takes into account the influence of cross-rebar CR can be obtained (see Figure 7).

なお、係数V5、V6は、距離Zaおよび破断長さGapを変化させた試験構造物TMを複数形成し、各試験構造物TMについて試験を実施し、その結果に基づいて各条件における係数V5、V6を定めてもよい。この場合には、実際の検査対象Pが埋設されているコンクリート構造物Cの状況に合せて適切な係数V5、V6、つまり、実際の検査対象Pが埋設されているコンクリート構造物Cに近い条件の試験構造物TMで得られた係数V5、V6を使用することによって、適切な判断領域3を設定することができる。しかし、実際の検査対象Pが埋設されているコンクリート構造物Cにおいて、代表的な距離Zaや代表的な破断長さGap(検査時に想定される代表的な破断長さGap)を使用した試験構造物TMで試験を実施して係数V5、V6を求めれば、汎用性の高い係数V5、V6を得ることができる。 The coefficients V5 and V6 may be determined for each condition by creating multiple test structures TM with different distances Za and fracture length gaps, conducting tests on each test structure TM, and determining the coefficients V5 and V6 for each condition based on the results. In this case, an appropriate judgment region 3 can be set by using coefficients V5 and V6 appropriate to the conditions of the concrete structure C in which the actual inspection target P is buried, that is, coefficients V5 and V6 obtained from a test structure TM under conditions similar to those of the concrete structure C in which the actual inspection target P is buried. However, if tests are conducted on a test structure TM using a representative distance Za and representative fracture length gap (a representative fracture length gap expected during inspection) for the concrete structure C in which the actual inspection target P is buried, coefficients V5 and V6 with high versatility can be obtained.

また、交差鉄筋CRのかぶり深さ(つまり、試験構造物TMの表面から交差鉄筋CRまでの距離)や複数本の第一鉄筋R1の設置間隔および複数本の第二鉄筋R2の設置間隔を変更した試験構造物TMを形成し、各試験構造物TMについて係数V5、V6を定めてもよい。この場合も、実際の検査対象Pが埋設されているコンクリート構造物Cの状況に合せて適切な係数V5、V6、つまり、実際の検査対象Pが埋設されているコンクリート構造物Cに近い条件の試験構造物TMで得られた係数V5、V6を使用することによって、適切な判断領域3を設定することができる。しかし、実際の検査対象Pが埋設されているコンクリート構造物Cにおいて代表的な交差鉄筋CRを埋設した試験構造物TMで試験を実施すれば、汎用性の高い係数V5、V6を得ることができる。 It is also possible to create test structures TM with different cover depths for the crossing rebars CR (i.e., the distance from the surface of the test structure TM to the crossing rebars CR), different spacing between the multiple first rebars R1, and different spacing between the multiple second rebars R2, and determine coefficients V5 and V6 for each test structure TM. In this case, too, an appropriate judgment region 3 can be set by using appropriate coefficients V5 and V6 to match the conditions of the concrete structure C in which the actual inspection target P is buried, i.e., coefficients V5 and V6 obtained from a test structure TM with conditions similar to those of the concrete structure C in which the actual inspection target P is buried. However, if tests are conducted using a test structure TM in which representative crossing rebars CR are buried in the concrete structure C in which the actual inspection target P is buried, it is possible to obtain coefficients V5 and V6 with high versatility.

<交差鉄筋の影響の補正>
コンクリート構造物Cに交差鉄筋が埋設されている場合、交差鉄筋における第一鉄筋の設置間隔や第二鉄筋の設置間隔が、測定される磁束密度の変動に影響する。そこで、交差鉄筋の第一鉄筋および第二鉄筋の設置間隔の影響を考慮した判断領域を設定すれば、破断判定の精度を高くすることができる。
<Correction of the effects of crossed rebars>
When crossing rebars are embedded in the concrete structure C, the installation intervals of the first and second rebars in the crossing rebars affect the fluctuations in the measured magnetic flux density. Therefore, by setting a judgment region that takes into account the influence of the installation intervals of the first and second rebars in the crossing rebars, the accuracy of fracture judgment can be improved.

交差鉄筋における第一鉄筋の設置間隔をD1、第二鉄筋の設置間隔をD2とした場合、差ΔXm(α,Za,Gap)の範囲を式(6)の範囲に拡張すれば、第一鉄筋間の距離D1や第二鉄筋間の距離D2の影響も含んだ適切な判断領域(判断領域4)を設定することができる(図8(B)参照)。

式(6)
ΔXmL(α,Za,Gap,θ)≦ΔXm(α,Za,Gap)≦ΔXmR(α,Za,Gap,θ)
ΔXmL(α,Za,Gap,θ)=(ΔXm(0,Za,Gap)+(NL(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α,Za,Gap)-V3)/(ΔXm(0,Za,Gap)-V3)+V3
ΔXmR(α,Za,Gap,θ)=(ΔXm(0,Za,Gap)+(NR(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α,Za,Gap)-V3)/(ΔXm(0,Za,Gap)-V3)+V3

Dm(θ)=V6・D2/cos(θ):0度≦θ≦θ0
Dm(θ)=V6・D1/sin(θ):θ0≦θ≦90度
θ0=arctan(D1/D2)

D1:交差鉄筋の隣接する第一鉄筋間の距離
D2:交差鉄筋の隣接する第二鉄筋間の距離
θ:交差鉄筋の第一鉄筋と検査対象とがなす角度
NL(θ)、NR(θ):実験によって得られる整数値

なお、θが一つの値ではなく、たとえばθ1≦θ≦θ2の範囲にある場合、ΔXm(α,Za,Gap)は、その最大範囲内とする。
また、交差鉄筋の隣接する第一鉄筋の設置間隔D1および交差鉄筋の隣接する第二鉄筋の設置間隔D2は、各鉄筋の中心軸間の距離を意味している(図11参照)。
If the installation spacing of the first rebars in the crossing rebars is D1 and the installation spacing of the second rebars is D2, by expanding the range of the difference ΔXm(α, Za, Gap) to the range of equation (6), an appropriate judgment region (judgment region 4) can be set that also includes the influence of the distance D1 between the first rebars and the distance D2 between the second rebars (see Figure 8 (B)).

Formula (6)
ΔXmL (α, Za, Gap, θ) ≦ΔXm (α, Za, Gap) ≦ ΔXmR (α, Za, Gap, θ)
ΔXmL(α, Za, Gap, θ) = (ΔXm(0, Za, Gap)+(NL(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α, Za, Gap)-V3)/(ΔXm(0, Za, Gap)-V3)+V3
ΔXmR(α, Za, Gap, θ) = (ΔXm(0, Za, Gap) + (NR(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α, Za, Gap)-V3)/(ΔXm(0, Za, Gap)-V3)+V3

Dm (θ) = V6・D2/cos (θ): 0 degrees ≦ θ ≦ θ0
Dm(θ)=V6・D1/sin(θ): θ0≦θ≦90 degrees θ0=arctan(D1/D2)

D1: Distance between the first adjacent cross bars D2: Distance between the second adjacent cross bars θ: Angle between the first cross bar and the object NL(θ), NR(θ): Integer values obtained by experiment

It should be noted that if θ is not a single value but is within a range such as θ1≦θ≦θ2, ΔXm(α, Za, Gap) is set within the maximum range.
Furthermore, the installation interval D1 between adjacent first reinforcing bars of the crossing reinforcing bars and the installation interval D2 between adjacent second reinforcing bars of the crossing reinforcing bars refer to the distance between the central axes of each reinforcing bar (see FIG. 11).

差ΔXm(α,Za,Gap)の範囲を式(6)の範囲に拡張することの妥当性を試験構造物TMについて検証した。試験構造物TMは、交差鉄筋CRのかぶり深さ=50mm、第一鉄筋R1の間隔D1=125mm、第二鉄筋R2の間隔D2=250mm、試験対象Qの長さ2m、Gap=10mm(試験対象Qの軸方向の中間位置)とする。そして、試験対象Qの位置や交差鉄筋に対する角度を15度から90度の範囲で変更した複数の試験構造物TMについて、試験対象Qの第一方向に沿った磁束密度を測定し、この磁束密度の変動波形から得られる差ΔBmと差ΔXmとを測定した。すると、試験構造物TMについて判断領域4(θ=45度、NL(θ)=-1、NR(θ)=4)を作成すると、全ての試験構造物TMで得られる差ΔBmと差ΔXmとが、全て判断領域4に含まれることが確認された(図8(A)参照)。 The validity of expanding the range of the difference ΔXm (α, Za, Gap) to the range of Equation (6) was verified for a test structure TM. The test structure TM had a cover depth of 50 mm for the crossing rebars CR, a spacing D1 between the first rebars R1 of 125 mm, a spacing D2 between the second rebars R2 of 250 mm, a length of 2 m for the test object Q, and a gap of 10 mm (the midpoint in the axial direction of the test object Q). The magnetic flux density along the first direction of the test object Q was measured for multiple test structures TM in which the position of the test object Q and the angle relative to the crossing rebars were changed between 15 and 90 degrees. The differences ΔBm and ΔXm obtained from the fluctuating waveforms of this magnetic flux density were then measured. Then, when judgment region 4 (θ = 45 degrees, NL(θ) = -1, NR(θ) = 4) was created for test structure TM, it was confirmed that the differences ΔBm and ΔXm obtained for all test structures TM were all contained within judgment region 4 (see Figure 8 (A)).

<複数の磁気センサ6を設けた場合>
また、第二方向において、検査対象Pからの距離が異なる複数の磁気センサ6,7を設けた場合には(図12参照)、各磁気センサ6,7の位置(距離Za)に基づいて、各磁気センサ6,7についてそれぞれ判断領域1~4を形成することが望ましい(図9参照)。この場合、各磁気センサ6,7で測定された磁束密度の変動曲線に基づいて得られる極大値と極小値の差ΔBおよび極大値と極小値の位置の第一方向における差ΔXが、それぞれ各磁気センサ6,7の判断領域1~4に含まれるか否かを検証する。そして、各磁気センサ6,7の差ΔBおよび差ΔXが、いずれも各磁気センサ6,7の判断領域1~4に含まれる場合に破断と判断するようにすれば、破断検出の精度を高くすることができる。
<When multiple magnetic sensors 6 are provided>
Furthermore, when multiple magnetic sensors 6, 7 are provided at different distances from the test object P in the second direction (see FIG. 12), it is desirable to form judgment regions 1 to 4 for each magnetic sensor 6, 7 based on the position (distance Za) of each magnetic sensor 6, 7 (see FIG. 9). In this case, it is verified whether the difference ΔB between the maximum and minimum values obtained based on the fluctuation curve of the magnetic flux density measured by each magnetic sensor 6, 7 and the difference ΔX in the first direction between the positions of the maximum and minimum values are included in the judgment regions 1 to 4 of each magnetic sensor 6, 7. Then, by determining that a break has occurred when the difference ΔB and the difference ΔX of each magnetic sensor 6, 7 are both included in the judgment regions 1 to 4 of each magnetic sensor 6, 7, the accuracy of break detection can be improved.

また、図10に示すように、破断長さGapの範囲を分けて判断領域を形成してもよい。この場合、測定された磁束密度の変動曲線に基づいて得られる極大値と極小値の差ΔBおよび極大値と極小値の位置の第一方向における差ΔXが、破断長さGapによって分けられたどの判断領域に入るかによって、検査対象Pに破断が生じているか否かと併せて、破断長さGapを推定することも可能になる。例えば、図10において、差ΔBおよび差ΔXが、破断長さGapが1mm≦Gap≦10mmの判断領域には入らないが、10mm≦Gap≦100mmの判断領域に入れば、検査対象Pに破断が生じており、その破断長さGapが10mmから100mm程度であると判断することも可能になる。 Also, as shown in Figure 10, the range of the fracture length gap may be divided to form judgment regions. In this case, depending on which judgment region divided by the fracture length gap the difference ΔB between the maximum and minimum values obtained based on the fluctuation curve of the measured magnetic flux density and the difference ΔX in the first direction between the positions of the maximum and minimum values fall into, it becomes possible to estimate the fracture length gap as well as determine whether or not a fracture has occurred in the test object P. For example, in Figure 10, if the difference ΔB and the difference ΔX do not fall within the judgment region where the fracture length gap is 1 mm ≦ Gap ≦ 10 mm, but fall within the judgment region where the fracture length gap is 10 mm ≦ Gap ≦ 100 mm, it becomes possible to determine that a fracture has occurred in the test object P and that the fracture length gap is approximately 10 mm to 100 mm.

<検査対象Pの破断部分の埋設深さを推定する方法>
コンクリート構造物Cには、一般的に、鉄筋や鋼棒、鋼線等の検査対象P以外に、配筋等の鉄筋やスペーサ等のような検査対象P以外の部材(障害部材)が埋設されている。このような障害部材が検査対象Pよりもコンクリート構造物Cの表面CF側、つまり、障害部材の埋設深さが検査対象Pの埋設深さよりも浅い場合には、障害部材が検査対象Pの破断を検査する障害になり、検査対象Pの破断の誤診断の原因となる。
<Method for estimating the buried depth of the fractured portion of the inspection object P>
In general, in addition to the inspection object P such as reinforcing bars, steel rods, steel wires, etc., other components (obstructing components) such as reinforcing bars for reinforcing bars, spacers, etc. are embedded in the concrete structure C. If such obstructing components are located closer to the surface CF of the concrete structure C than the inspection object P, that is, if the buried depth of the obstructing components is shallower than the buried depth of the inspection object P, the obstructing components will become an obstacle to inspecting the inspection object P for fractures, which may cause an erroneous diagnosis of the fracture of the inspection object P.

検査対象Pの着磁量(残留磁束密度)が同じであっても、コンクリート構造物Cの表面CFから検査対象Pまでの距離ZBによって磁気センサ6が検出する磁束密度は異なり、その変動量も異なる。 Even if the amount of magnetization (residual magnetic flux density) of the inspection object P is the same, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 6 will differ depending on the distance ZB from the surface CF of the concrete structure C to the inspection object P, and the amount of variation will also differ.

そこで、解析機能では、かかる誤診断を防止するために、測定された磁束密度に基づいて距離Zaを算出し、かぶり深さである距離ZBを推定する機能を有していてもよい。すると、推定された距離ZBが設計図面等から得られる検査対象Pのかぶり深さと同等程度であれば、検出された破断が検査対象Pの破断であると判断することができる。 To prevent such misdiagnosis, the analysis function may have the ability to calculate distance Za based on the measured magnetic flux density and estimate distance ZB, which is the cover depth. If the estimated distance ZB is then approximately the same as the cover depth of the inspection object P obtained from design drawings, etc., it can be determined that the detected fracture is a fracture in the inspection object P.

なお、かぶり深さである距離ZBは、コンクリート構造物Cの表面CFから検査対象Pの破断位置までの距離であり、破断深さZaから第二方向におけるコンクリート構造物Cの表面CFから磁気センサ6までの距離と検査対象Pの半径(または図1(A)における上面から上下方向の中間位置までの距離)と、を除いた長さになる。 Note that the cover depth, distance ZB, is the distance from the surface CF of the concrete structure C to the fracture position of the inspection object P, and is the length obtained by subtracting the fracture depth Za from the distance from the surface CF of the concrete structure C in the second direction to the magnetic sensor 6 and the radius of the inspection object P (or the distance from the top surface to the midpoint in the vertical direction in Figure 1(A)).

具体的には、破断深さZaは、磁気センサ6の位置における磁束密度の変動を示すグラフ(磁束密度の変動曲線)に基づいて、以下の式(7)によって推定することができる。

式(7) Za=((LN(ΔB)-A0)/A1)1/2

ΔB:第二方向の磁束密度の前記検査対象の第一方向に沿った磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差
A0,A1:検査対象の形状、残留磁束密度および検査対象の破断長さGapによって定まる係数

なお、係数A0、A1は、試験構造物を用いた実験によって得られる磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔBと破断深さZaとの関係から求めることができる。つまり、図5(A-1)に示すように、破断長さGapを一定にして破断深さZaを変化させた場合において、破断深さZaと各破断深さZaで測定された磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔBとに基づいて近似式を形成し、この近似式から係数A0、A1を定めることができる。
Specifically, the fracture depth Za can be estimated by the following equation (7) based on a graph showing the fluctuation of the magnetic flux density at the position of the magnetic sensor 6 (fluctuation curve of the magnetic flux density).

Formula (7) Za=((LN(ΔB)-A0)/A1) 1/2

ΔB: difference between the maximum and minimum values of the magnetic flux density in the second direction in the variation curve of the magnetic flux density along the first direction of the object to be inspected; A0, A1: coefficients determined by the shape of the object to be inspected, the residual magnetic flux density, and the fracture length Gap of the object to be inspected.

The coefficients A0 and A1 can be found from the relationship between the difference ΔB between the maximum and minimum values in a variation curve of magnetic flux density obtained by an experiment using a test structure and the fracture depth Za. In other words, as shown in Figure 5 (A-1), when the fracture length Gap is kept constant and the fracture depth Za is changed, an approximate formula can be formed based on the fracture depth Za and the difference ΔB between the maximum and minimum values in the variation curve of magnetic flux density measured at each fracture depth Za, and the coefficients A0 and A1 can be determined from this approximate formula.

上記式(7)によって破断深さZaが把握できれば、その深さと設計図面等に記載されている検査対象Pの位置を比較することによって、検出された破断が、検査対象Pの破断であるか否かを判断できる。すると、検査対象Pの破断の誤検出を防止することができる。 If the fracture depth Za can be determined using the above formula (7), it is possible to determine whether the detected fracture is a fracture in the object of inspection P by comparing that depth with the position of the object of inspection P described in the design drawings, etc. This makes it possible to prevent false detection of a fracture in the object of inspection P.

また、複数の磁気センサ6を設けた場合には、複数の磁気センサ6の測定結果に基づいて得られる破断深さZaを比較すれば、検査対象Pの破断の誤検出を防止しやすくなる。
例えば、各磁気センサ6で得られる破断深さZaの平均値を求めて破断深さZaとしたり、統計処理や曲線近似等を行ったりすれば、破断深さZaの推定精度を高くできる。
Furthermore, when a plurality of magnetic sensors 6 are provided, by comparing the fracture depth Za obtained based on the measurement results of the plurality of magnetic sensors 6, it becomes easier to prevent erroneous detection of fracture in the inspection object P.
For example, the accuracy of estimating the fracture depth Za can be improved by calculating the average value of the fracture depths Za obtained by the magnetic sensors 6 and using this as the fracture depth Za, or by performing statistical processing or curve approximation.

また、破断深さZaの影響は、磁気センサ6が検出する磁束密度の量だけでなく、その第一方向に沿った変動曲線にも影響する。そこで、破断深さZaを、磁気センサ6の位置における磁束密度の変動を示すグラフ(磁束密度の変動曲線)に基づいて、以下の式(8)によって推定してもよい。つまり、第二方向の磁束密度の検査対象Pの第一方向に沿った磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔXに基づいて、破断深さZaを推定してもよい。

式(8) Za=(ΔX-a0)/a1
ΔX:第二方向の磁束密度の前記検査対象の第一方向に沿った磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差
a0,a1:検査対象の形状および破断長さGapによって定まる係数

なお、係数a0、a1は、試験構造物を用いた実験によって得られる磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔXと破断深さZaとの関係から求めることができる。つまり、図5(A-2)に示すように、破断長さGapを一定にして破断深さZaを変化させた場合において、破断深さZaと各破断深さZaで測定された磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔXとに基づいて近似式を形成し、この近似式から係数a0、a1を定めることができる。
Furthermore, the fracture depth Za affects not only the amount of magnetic flux density detected by the magnetic sensor 6, but also the fluctuation curve along the first direction. Therefore, the fracture depth Za may be estimated by the following equation (8) based on a graph showing the fluctuation of magnetic flux density at the position of the magnetic sensor 6 (flux density fluctuation curve). In other words, the fracture depth Za may be estimated based on the difference ΔX between the positions in the first direction between the maximum and minimum values in the fluctuation curve of the magnetic flux density in the second direction along the first direction of the inspection object P.

Formula (8) Za=(ΔX-a0)/a1
ΔX: difference in position between the maximum value and the minimum value in the first direction in the variation curve of the magnetic flux density in the second direction along the first direction of the object to be inspected; a0, a1: coefficients determined by the shape of the object to be inspected and the fracture length Gap

The coefficients a0 and a1 can be found from the relationship between the difference ΔX in the positions in the first direction between the maximum value and the minimum value in a variation curve of magnetic flux density obtained by an experiment using a test structure and the fracture depth Za. In other words, as shown in Figure 5 (A-2), when the fracture length Gap is kept constant and the fracture depth Za is changed, an approximate formula can be formed based on the fracture depth Za and the difference ΔX in the positions in the first direction between the maximum value and the minimum value in the variation curve of magnetic flux density measured at each fracture depth Za, and the coefficients a0 and a1 can be determined from this approximate formula.

<第三方向における複数位置の測定>
第三方向に沿って並ぶように複数の磁気センサ6が設けられている場合、第三方向の各位置において、磁気センサ6より上方(第二方向における上方)に位置する磁気センサ7をそれぞれ設けてもよい(図12参照)。この場合には、以下の式(9)に基づいて破断深さZaを推定すれば、破断深さZaの推定精度を高くすることができる。

式(9) Za=(-c・d+((c・d-γ・(c-1))1/2)/(c-1)
γ=(LN(ΔB1/ΔB2))/An+ε・(c-1)
c=Af/An

ΔB1:第二方向において検査対象Pに近い測定位置(磁気センサ6)で測定された第二方向の磁束密度の検査対象Pの第一方向に沿った磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差
ΔB2:第二方向において検査対象Pから遠い測定位置(磁気センサ7)で測定された第二方向の磁束密度の検査対象Pの第一方向に沿った磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差
d:第二方向における2つの測定位置間(磁気センサ6,7間)の距離
ε:第三方向における検査対象Pから測定位置(磁気センサ6,7)までの距離
An:検査対象Pおよびコンクリート構造物Cから測定位置までの距離によって定まる係数であって、第二方向において検査対象Pに近い測定位置(磁気センサ6)に適用される係数
Af:検査対象Pおよびコンクリート構造物Cから測定位置までの距離によって定まる係数であって、第二方向において検査対象Pから遠い測定位置(磁気センサ7)に適用される係数

なお、係数Anおよび係数Afは、試験構造物を用いた実験によって得られる磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔBと破断深さZaとの関係から求めることができる。つまり、図5(A-1)に示すように、破断長さGapを一定にして破断深さZaを変化させた場合において、破断深さZaと各破断深さZaで測定された磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔBとに基づいて近似式を形成し、この近似式から係数Anおよび係数Afを定めることができる。
<Measurement of multiple positions in the third direction>
When a plurality of magnetic sensors 6 are provided lined up along the third direction, a magnetic sensor 7 may be provided at each position in the third direction, located above the magnetic sensor 6 (above in the second direction) (see FIG. 12 ). In this case, the accuracy of estimating the fracture depth Za can be improved by estimating the fracture depth Za based on the following equation (9).

Formula (9) Za=(-c・d+((c・d 2 -γ・(c-1)) 1/2 )/(c-1)
γ=(LN(ΔB1/ΔB2))/An+ε 2・(c-1)
c = Af/An

ΔB1: difference between the maximum value and the minimum value in the variation curve of the magnetic flux density in the second direction measured at a measurement position (magnetic sensor 6) close to the inspection object P in the second direction, along the first direction of the inspection object P. ΔB2: difference between the maximum value and the minimum value in the variation curve of the magnetic flux density in the second direction measured at a measurement position (magnetic sensor 7) far from the inspection object P in the second direction, along the first direction of the inspection object P. d: distance between the two measurement positions (between magnetic sensors 6 and 7) in the second direction. ε: distance from the inspection object P to the measurement position (magnetic sensors 6 and 7) in the third direction. An: coefficient determined by the distance from the inspection object P and the concrete structure C to the measurement position, and applied to the measurement position (magnetic sensor 6) close to the inspection object P in the second direction. Af: coefficient determined by the distance from the inspection object P and the concrete structure C to the measurement position, and applied to the measurement position (magnetic sensor 7) far from the inspection object P in the second direction.

The coefficients An and Af can be determined from the relationship between the difference ΔB between the maximum and minimum values in a variation curve of magnetic flux density obtained by an experiment using a test structure and the fracture depth Za. In other words, as shown in Figure 5 (A-1), when the fracture length Gap is kept constant and the fracture depth Za is changed, an approximate equation can be formed based on the fracture depth Za and the difference ΔB between the maximum and minimum values in the variation curve of magnetic flux density measured at each fracture depth Za, and the coefficients An and Af can be determined from this approximate equation.

<破断長さGapの推定方法>
また、上述した、極大値と極小値の差ΔBや、極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX、に基づいて、破断の大きさ、つまり、破断長さGapを推定することも可能である。破断長さGapを推定できれば、検査対象Pの腐食等による劣化進行範囲を把握できるので、迅速な補修が必要であるか等の判断材料となる。
<Method for estimating the break length gap>
Furthermore, it is also possible to estimate the size of the fracture, i.e., the fracture length Gap, based on the difference ΔB between the maximum value and the minimum value and the difference ΔX between the positions of the maximum value and the minimum value in the first direction. If the fracture length Gap can be estimated, it is possible to grasp the extent of the progression of deterioration due to corrosion or the like of the inspection object P, which can be used as information for determining whether prompt repair is necessary, etc.

検査対象Pの着磁量(残留磁束密度)が同じであっても、破断長さGapが異なれば、破断部分における磁場が変化するので、磁気センサ6が検出する磁束密度の変動曲線の変動状況が変化する。 Even if the amount of magnetization (residual magnetic flux density) of the test object P is the same, if the fracture length Gap is different, the magnetic field at the fractured portion will change, and the fluctuation state of the magnetic flux density fluctuation curve detected by the magnetic sensor 6 will also change.

そこで、破断長さGapは、磁気センサ6の位置における磁束密度の変動を示すグラフ(磁束密度の変動曲線)に基づいて、以下の式(10)によって推定することができる。つまり、第二方向の磁束密度の検査対象Pの第一方向に沿った磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔBに基づいて、破断長さGapを推定することができる。
なお、Gap≦ZaとGap≧Zaのいずれの式を採用するかについては、両方の式によるGapの推定結果とZa比較して決定すればよい。

式(10)
Gap=EXP((ΔB-C0)/C1):Gap≦Za
Gap=((LN(ΔB)-C2)/C3)1/2:Gap≧Za

ΔB:第二方向の磁束密度の前記検査対象の第一方向に沿った磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差
C0~C3:検査対象の形状および第二方向における検査対象から測定位置までの距離Zaによって定まる係数

なお、係数C0~C3は、試験構造物を用いた実験によって得られる磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔBと破断長さGapとの関係から求めることができる。つまり、図5(B-1)に示すように、破断深さZaを一定にして破断長さGapを変化させて、破断長さGapと各破断長さGapで測定された磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔBとに基づいて近似式を形成し、この近似式から係数C0~C3を定めることができる。
Therefore, the fracture length Gap can be estimated by the following equation (10) based on a graph (fluctuation curve of magnetic flux density) showing the fluctuation of magnetic flux density at the position of the magnetic sensor 6. In other words, the fracture length Gap can be estimated based on the difference ΔB between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of magnetic flux density in the second direction along the first direction of the inspection object P.
Whether to use the equation Gap≦Za or Gap≧Za can be determined by comparing the estimation results of Gap from both equations with Za.

Formula (10)
Gap=EXP((ΔB-C0)/C1): Gap≦Za
Gap=((LN(ΔB)-C2)/C3) 1/2 : Gap≧Za

ΔB: difference between the maximum and minimum values in the variation curve of the magnetic flux density in the second direction along the first direction of the object to be inspected; C0 to C3: coefficients determined by the shape of the object to be inspected and the distance Za from the object to the measurement position in the second direction.

The coefficients C0 to C3 can be found from the relationship between the fracture length Gap and the difference ΔB between the maximum and minimum values in a variation curve of magnetic flux density obtained by an experiment using a test structure. That is, as shown in Figure 5 (B-1), by keeping the fracture depth Za constant and varying the fracture length Gap, an approximate formula can be formed based on the fracture length Gap and the difference ΔB between the maximum and minimum values in the variation curve of magnetic flux density measured at each fracture length Gap, and the coefficients C0 to C3 can be determined from this approximate formula.

また、破断長さGapは、磁気センサ6の位置における磁束密度の変動を示すグラフ(磁束密度の変動曲線)に基づいて、以下の式(11)によって推定してもよい。つまり、第二方向の磁束密度の検査対象Pの第一方向に沿った磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX(磁束密度の極大値が発生した位置と極小値の位置の第一方向における距離ΔX)に基づいて、破断長さGapを推定してもよい。
なお、破断長さGapの推定結果が破断深さZaを上回らない場合は、推定結果として「破断長さGapは破断深さZaを上回らない」こととする。

式(11)
Gap=c1・ΔX-c0:Gap≧Za

ΔX:第二方向の磁束密度の前記検査対象の第一方向に沿った磁束密度の変動曲線における極大値の位置と極小値の位置の差
c0,c1:検査対象の形状によって定まる係数

なお、係数c0,c1は、試験構造物を用いた実験によって得られる磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔXと破断長さGapとの関係から求めることができる。つまり、図5(B-2)に示すように、破断深さZaを一定にして破断長さGapを変化させて、破断長さGapと各破断長さGapで測定された磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔXとに基づいて近似式を形成し、この近似式から係数c0,c1を定めることができる。
The fracture length Gap may also be estimated by the following equation (11) based on a graph (fluctuation curve of magnetic flux density) showing the fluctuation of magnetic flux density at the position of the magnetic sensor 6. In other words, the fracture length Gap may be estimated based on the difference ΔX between the positions in the first direction of the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of the magnetic flux density in the second direction along the first direction of the inspection object P (the distance ΔX in the first direction between the position where the maximum value of magnetic flux density occurs and the position of the minimum value).
If the estimated result of the fracture length Gap does not exceed the fracture depth Za, the estimation result is determined to be "the fracture length Gap does not exceed the fracture depth Za."

Formula (11)
Gap=c1・ΔX−c0: Gap≧Za

ΔX: difference between the position of the maximum value and the position of the minimum value on the variation curve of the magnetic flux density in the second direction along the first direction of the object to be inspected; c0, c1: coefficients determined by the shape of the object to be inspected.

The coefficients c0 and c1 can be found from the relationship between the fracture length Gap and the difference ΔX in the positions in the first direction between the maximum and minimum values in a variation curve of magnetic flux density obtained by an experiment using a test structure. That is, as shown in Figure 5 (B-2), by keeping the fracture depth Za constant and varying the fracture length Gap, an approximation formula can be formed based on the fracture length Gap and the difference ΔX in the positions in the first direction between the maximum and minimum values in the variation curve of magnetic flux density measured at each fracture length Gap, and the coefficients c0 and c1 can be determined from this approximation formula.

<磁気センサ6の位置(測定位置)について>
第三方向において、磁束密度を測定する位置は、3か所に限られず4個所以上でもよいし、1個所や2個所でもよい。複数の位置で測定する場合には、測定位置が中心面に対して対称に配置されることが望ましい。
<Regarding the position of the magnetic sensor 6 (measurement position)>
In the third direction, the number of positions at which the magnetic flux density is measured is not limited to three, but may be four or more, or may be one or two. When measuring at multiple positions, it is desirable that the measurement positions be arranged symmetrically with respect to the central plane.

第二方向において複数の位置で磁束密度を測定する場合、測定位置は2か所に限られず、3個所以上でもよい。3個所以上で実施すれば、統計処理や曲線近似により推定精度が高められる点で好ましい。なお、第二方向において複数の位置で測定する場合には、第二方向に沿って並ぶ測定位置(上下に並ぶ測定位置)は、いずれも基準面SA(図1(B)参照)と平行な面に位置するように配置されることが望ましい。つまり、第二方向に沿って並ぶ測定位置は、平面の法線方向に沿って並ぶように配置することが統計処理や曲線近似等を行った場合の推定が簡明になる点で望ましい。 When measuring magnetic flux density at multiple positions in the second direction, the number of measurement positions is not limited to two, and can be three or more. Using three or more positions is preferable because it allows for increased estimation accuracy through statistical processing and curve approximation. When measuring at multiple positions in the second direction, it is desirable that all measurement positions aligned along the second direction (measurement positions aligned vertically) be positioned on a plane parallel to the reference plane SA (see Figure 1(B)). In other words, it is desirable to arrange measurement positions aligned along the second direction so that they are aligned along the normal direction of the plane, as this simplifies estimation when performing statistical processing, curve approximation, etc.

本発明の非破壊検査方法は、コンクリート構造物内に設けられている鉄筋や鋼棒、鋼線等の破断を検出する方法として適している。 The non-destructive testing method of the present invention is suitable for detecting fractures in reinforcing bars, steel rods, steel wires, etc. installed within concrete structures.

1 非破壊検査装置
2 移動体
5 磁束測定部
6 磁気センサ
7 磁気センサ
A 第一測定方向
B 移動体2の中心軸
SA 基準面
C コンクリート構造物
CF コンクリート構造物Cの表面
CR 交差鉄筋
R1 第一鉄筋
R2 第二鉄筋
P 検査対象
Q 試験対象

REFERENCE SIGNS LIST 1 Non-destructive inspection device 2 Mobile body 5 Magnetic flux measuring unit 6 Magnetic sensor 7 Magnetic sensor A First measurement direction B Central axis of mobile body 2 SA Reference plane C Concrete structure CF Surface of concrete structure C CR Crossed rebar R1 First rebar R2 Second rebar P Inspection object Q Test object

Claims (5)

コンクリート構造物に埋設された第一方向に延びる検査対象の磁束密度を、該検査対象の第一方向に沿ってコンクリート構造物の外側で測定し、測定した磁束密度の変動に基づいて前記検査対象の破断の有無を推定する方法であって、
測定する磁束密度が、コンクリート構造物の表面および前記検査対象の第一方向と直交する方向である第二方向の磁束密度であり、
測定した磁束密度が所定の条件(1)、(2)の両方を満たした場合に、前記検査対象に破断が生じていると推定する
ことを特徴とする非破壊検査方法。

所定の条件:
前記第二方向における測定位置から前記検査対象までの距離が距離Zaの場合において、(1)測定した第二方向の磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる磁束密度の値B(x,α,Za,Gap)の変動曲線における極大値と極小値の差ΔB(α,Za,Gap)の範囲に含まれる。
(2)測定した第二方向の磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる磁束密度の値B(x,α,Za,Gap)の変動曲線の極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX(α,Za,Gap)の範囲に含まれる。

式(1)
△B(α,Za,Gap)=B(x1,α,Za,Gap)-B(x2,α,Za,Gap)
△X(α,Za,Gap)=x2(α,Za,Gap)-x1(α,Za,Gap)
B(x,α,Za,Gap)=Bp(x,Za,Gap)+α・x
Bp(x,Za,Gap)=(Br・S/4π)・(Za/((x+Gap/2)+y+Za3/2)-(Br・S/4π)・(Za/((x-Gap/2)+y+Za3/2
αR≦α≦αL

Bp:検査対象の第一方向に沿ってコンクリート構造物の外側で測定される検査対象の破断部からの磁束密度の理論式
x1:B(x,α,Za,Gap)が極大値となる第一方向における位置
x2:B(x,α,Za,Gap)が極小値となる第一方向における位置
α・x:検査対象の破断部からの磁束密度以外の磁束密度を第一方向に沿って補正するための補正項
α:第一方向に沿った磁束密度の補正係数
αR:B(x)に極大値と極小値が生じる最小の補正係数
αL:B(x)に極大値と極小値が生じる最大の補正係数
Br:検査対象の残留磁束密度
S:検査対象の断面積
Gap:破断長さ
x:検査対象の破断位置を原点とした場合における第一方向における磁束密度の測定位置の座標
y:検査対象の破断位置を原点とした場合における第一方向と第二方向の両方に直交する第三方向における磁束密度の測定位置の座標
A method for estimating the presence or absence of a fracture in an inspection object embedded in a concrete structure, the method comprising: measuring a magnetic flux density of the inspection object extending in a first direction outside the concrete structure along the first direction of the inspection object; and estimating the presence or absence of a fracture in the inspection object based on a variation in the measured magnetic flux density,
the magnetic flux density to be measured is a magnetic flux density in a second direction that is a direction perpendicular to the first direction on the surface of the concrete structure and the inspection target,
A non-destructive testing method characterized in that, when the measured magnetic flux density satisfies both of predetermined conditions (1) and (2), it is estimated that a fracture has occurred in the test object.

Given conditions:
When the distance from the measurement position in the second direction to the test object is distance Za, (1) the difference between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve along the first direction of the measured magnetic flux density in the second direction is included in the range of the difference ΔB(α, Za, Gap) between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of the magnetic flux density value B(x, α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap are changed in equation (1).
(2) The difference in the positions in the first direction between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve along the first direction of the measured magnetic flux density in the second direction is included in the range of the difference ΔX(α, Za, Gap) between the positions in the first direction between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of the magnetic flux density value B(x, α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap are changed in equation (1).

Formula (1)
△B (α, Za, Gap) = B (x1, α, Za, Gap) - B (x2, α, Za, Gap)
△X (α, Za, Gap) = x2 (α, Za, Gap) - x1 (α, Za, Gap)
B (x, α, Za, Gap) = Bp (x, Za, Gap) + α・x
Bp (x, Za, Gap) = (Br・S/4π)・(Za/((x+Gap/2) 2 +y 2 +Za 2 ) 3/2 )−(Br・S/4π)・(Za/((x-Gap/2) 2 +y 2 +Za 2 ) 3/2 )
αR≦α≦αL

Bp: theoretical formula of magnetic flux density from a fracture of an object to be inspected, measured outside the concrete structure along a first direction of the object to be inspected; x1: position in the first direction at which B(x, α, Za, Gap) has a maximum value; x2: position in the first direction at which B(x, α, Za, Gap) has a minimum value; α·x: correction term for correcting magnetic flux density along the first direction other than the magnetic flux density from the fracture of the object to be inspected; α: correction coefficient for magnetic flux density along the first direction; αR: minimum correction coefficient at which B(x) has a maximum value and a minimum value; αL: maximum correction coefficient at which B(x) has a maximum value and a minimum value; Br: residual magnetic flux density of the object to be inspected; S: cross-sectional area of the object to be inspected; Gap: fracture length; x: coordinate of the measurement position of the magnetic flux density in the first direction when the fracture position of the object to be inspected is taken as the origin; y: coordinate of the measurement position of the magnetic flux density in a third direction perpendicular to both the first direction and the second direction when the fracture position of the object to be inspected is taken as the origin.
検査対象と同等の部材である破断を有する試験対象を有する試験構造物において、距離Zaおよび破断長さGapを変化させて試験対象の第一方向に沿った磁束密度を測定し、測定した磁束密度を用いて形成される変動曲線に基づいて、極大値と極小値の差の近似式ΔBgF(0,Za,Gap)および極大値と極小値の第一方向における位置の差の近似式ΔXgF(0,Za,Gap)を作成し、
近似式ΔBgF(0,Za,Gap)と近似式ΔXgF(0,Za,Gap)とに基づいて、磁束密度の値B(x)の変動曲線における極大値と極小値の差ΔB(α,Za,Gap)を式(2)によって変換した差ΔBg(α,Za,Gap)、および、磁束密度の値B(x)の変動曲線の極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX(α,Za,Gap)を式(3)によって変換した差ΔXg(α,Za,Gap)を算出し、
測定した第二方向の磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる差ΔBg(α,Za,Gap)の範囲に含まれ、
測定した第二方向の磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる差ΔXg(α,Za,Gap)の範囲に含まれる場合に、前記検査対象に破断が生じていると推定する
ことを特徴とする請求項1記載の非破壊検査方法。

式(2)
ΔBg(α,Za,Gap)=(ΔBgF(0,Za,Gap)/ΔB(0,Za,Gap)・ΔB(α,Za,Gap)
ΔBgF(0,Za,Gap)=EXP((V1+V2)・Za+V0)・(U・LN(Gap/Za)+1):Gap<Za
ΔBgF(0,Za,Gap)=EXP((V1+V2)・Za+V0):Gap=Za
ΔBgF(0,Za,Gap)=EXP(V1・Za+V2・Gap+V0):Gap>Za

式(3)
ΔXg(α,Za,Gap)=((ΔXgF(0,Za,Gap)-V3)・ΔX(α,Za,Gap))/ΔX(0,Za,Gap)+V3
ΔXgF(0,Za,Gap)=V4・Za+V3:Gap≦Za
ΔXgF(0,Za,Gap)=V4・Gap+V3:Gap≧Za

V0~V4:実験によって得られる係数
U:実験によって得られる係数
In a test structure having a test object with a fracture that is a component equivalent to the inspection object, the distance Za and the fracture length Gap are varied to measure the magnetic flux density along the first direction of the test object, and based on a fluctuation curve formed using the measured magnetic flux density, an approximate formula ΔBgF(0, Za, Gap) of the difference between the maximum value and the minimum value and an approximate formula ΔXgF(0, Za, Gap) of the difference in position in the first direction between the maximum value and the minimum value are created;
Based on the approximate formulas ΔBgF(0, Za, Gap) and ΔXgF(0, Za, Gap), a difference ΔBg(α, Za, Gap) obtained by converting the difference ΔB(α, Za, Gap) between the maximum value and the minimum value in the fluctuation curve of the magnetic flux density value B(x) using formula (2) and a difference ΔXg(α, Za, Gap) obtained by converting the difference ΔX(α, Za, Gap) between the positions of the maximum value and the minimum value in the first direction in the fluctuation curve of the magnetic flux density value B(x) using formula (3) are calculated;
The difference between the maximum value and the minimum value in the variation curve of the measured magnetic flux density in the second direction along the first direction is within the range of the difference ΔBg(α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap in Equation (1) are changed,
2. A non-destructive testing method according to claim 1, characterized in that it is estimated that a fracture has occurred in the test object when the difference in the positions in the first direction between the maximum value and the minimum value in a variation curve along the first direction of the measured magnetic flux density in the second direction is within the range of the difference ΔXg(α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap in equation (1) are changed.

Formula (2)
ΔBg(α, Za, Gap) = (ΔBgF(0, Za, Gap)/ΔB(0, Za, Gap)・ΔB(α, Za, Gap)
ΔBgF(0, Za, Gap)=EXP((V1+V2)・Za 2 +V0)・(U・LN(Gap/Za)+1): Gap<Za
ΔBgF(0, Za, Gap)=EXP((V1+V2)・Za 2 +V0): Gap=Za
ΔBgF (0, Za, Gap) = EXP (V1・Za 2 +V2・Gap 2 +V0): Gap>Za

Formula (3)
ΔXg (α, Za, Gap) = ((ΔXgF (0, Za, Gap) - V3)・ΔX (α, Za, Gap)) / ΔX (0, Za, Gap) + V3
ΔXgF (0, Za, Gap) = V4・Za+V3: Gap≦Za
ΔXgF (0, Za, Gap) = V4・Gap+V3: Gap≧Za

V0 to V4: Coefficients obtained by experiment U: Coefficient obtained by experiment
前記試験対象と間隔を空けた状態で第一鉄筋と第二鉄筋が直交するように配置された交差鉄筋が設けられ、かつ、第二鉄筋と平行かつ第一鉄筋および第二鉄筋と平行な面の法線方向から見たときに破断位置が前記第一鉄筋と重なるように前記試験対象が配置されている試験構造物において、前記試験対象との間に前記第一鉄筋を配置した状態で前記試験対象の第一方向に沿って第一鉄筋および第二鉄筋と平行な面の法線方向の磁束密度を測定し、測定した磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔB0と、極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX0と、を算出し、
差ΔB0と差ΔX0とに基づいて、差ΔBg(α,Za,Gap)を式(4)によって変換した差ΔBm(α,Za,Gap)、および、差ΔXg(α,Za,Gap)を式(5)によって変換した差ΔXm(α,Za,Gap)を算出し、
測定した磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる差ΔBm(α,Za,Gap)の範囲に含まれ、
測定した磁束密度の第一方向に沿った変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差が、式(1)において磁束密度の補正係数αおよび破断長さGapを変化させた際に得られる差ΔXm(α,Za,Gap)の範囲に含まれる場合に、前記検査対象に破断が生じていると推定する
ことを特徴とする請求項2記載の非破壊検査方法。

式(4)
ΔBm(α,Za,Gap)=V5・ΔBg(α,Za,Gap)
式(5)
ΔXm(α,Za,Gap)=V6・(ΔXg(α,Za,Gap)-V3)+V3

V5:試験対象の第一方向に沿って測定した磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の差ΔB0とα=0とした場合の差ΔBm(0,Za,Gap)とが一致するように設定される係数
V6:試験対象の第一方向に沿って測定した磁束密度の変動曲線における極大値と極小値の第一方向における位置の差ΔX0とα=0とした場合の差ΔXm(0,Za,Gap)とが一致するように設定される係数
In a test structure in which a cross rebar is provided at a distance from the test object so that the first rebar and the second rebar are perpendicular to each other, and the test object is arranged so that the fracture position overlaps with the first rebar when viewed parallel to the second rebar and from the normal direction of a plane parallel to the first rebar and the second rebar, the magnetic flux density is measured along the first direction of the test object in the normal direction of the plane parallel to the first rebar and the second rebar with the first rebar arranged between the test object and the first rebar, and the difference ΔB0 between the maximum value and the minimum value in the variation curve of the measured magnetic flux density and the difference ΔX0 between the positions of the maximum value and the minimum value in the first direction are calculated,
Based on the difference ΔB0 and the difference ΔX0, the difference ΔBg(α, Za, Gap) is converted by equation (4) to obtain a difference ΔBm(α, Za, Gap), and the difference ΔXg(α, Za, Gap) is converted by equation (5) to obtain a difference ΔXm(α, Za, Gap),
The difference between the maximum value and the minimum value in the variation curve of the measured magnetic flux density along the first direction is within the range of the difference ΔBm(α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap in Equation (1) are changed,
3. A non-destructive testing method according to claim 2, characterized in that it is estimated that a fracture has occurred in the test object when the difference in the positions of the maximum and minimum values in the first direction on a variation curve of the measured magnetic flux density along the first direction is within the range of the difference ΔXm(α, Za, Gap) obtained when the magnetic flux density correction coefficient α and the fracture length Gap in equation (1) are changed.

Formula (4)
ΔBm (α, Za, Gap) = V5・ΔBg (α, Za, Gap)
Formula (5)
ΔXm (α, Za, Gap) = V6・(ΔXg (α, Za, Gap) - V3) + V3

V5: A coefficient set so that the difference ΔB0 between the maximum value and the minimum value in the variation curve of the magnetic flux density measured along the first direction of the test object matches the difference ΔBm (0, Za, Gap) when α = 0. V6: A coefficient set so that the difference ΔX0 between the positions of the maximum value and the minimum value in the first direction in the variation curve of the magnetic flux density measured along the first direction of the test object matches the difference ΔXm (0, Za, Gap) when α = 0.
差ΔXm(α,Za,Gap)の範囲を式(6)の範囲に拡張する
ことを特徴とする請求項3記載の非破壊検査方法。

式(6)
ΔXmL(α,Za,Gap,θ)≦ΔXm(α,Za,Gap)≦ΔXmR(α,Za,Gap,θ)
ΔXmL(α,Za,Gap,θ)=(ΔXm(0,Za,Gap)+(NL(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α,Za,Gap)-V3)/(ΔXm(0,Za,Gap)-V3)+V3
ΔXmR(α,Za,Gap,θ)=(ΔXm(0,Za,Gap)+(NR(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α,Za,Gap)-V3)/(ΔXm(0,Za,Gap)-V3)+V3

Dm(θ)=V6・D2/cos(θ):0度≦θ≦θ0
Dm(θ)=V6・D1/sin(θ):θ0≦θ≦90度
θ0=arctan(D1/D2)

D1:交差鉄筋の隣接する第一鉄筋間の距離
D2:交差鉄筋の隣接する第二鉄筋間の距離
θ:交差鉄筋の第一鉄筋と検査対象とがなす角度
NL(θ)、NR(θ):実験によって得られる整数値
4. A non-destructive inspection method according to claim 3, wherein the range of the difference ΔXm(α, Za, Gap) is expanded to the range of formula (6).

Formula (6)
ΔXmL (α, Za, Gap, θ) ≦ΔXm (α, Za, Gap) ≦ ΔXmR (α, Za, Gap, θ)
ΔXmL(α, Za, Gap, θ) = (ΔXm(0, Za, Gap)+(NL(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α, Za, Gap)-V3)/(ΔXm(0, Za, Gap)-V3)+V3
ΔXmR(α, Za, Gap, θ) = (ΔXm(0, Za, Gap) + (NR(θ)/2)・Dm(θ)-V3)・(ΔXm(α, Za, Gap)-V3)/(ΔXm(0, Za, Gap)-V3)+V3

Dm (θ) = V6・D2/cos (θ): 0 degrees ≦ θ ≦ θ0
Dm(θ)=V6・D1/sin(θ): θ0≦θ≦90 degrees θ0=arctan(D1/D2)

D1: Distance between the first adjacent rebars of the crossing rebars D2: Distance between the second adjacent rebars of the crossing rebars θ: Angle between the first rebar of the crossing rebars and the object to be inspected NL(θ), NR(θ): Integer values obtained by experiment
前記第三方向または前記第二方向における前記検査対象からの距離が異なる複数の位置で前記検査対象の第一方向に沿って前記第二方向の磁束密度を測定し、
複数の測定位置において測定した磁束密度が前記所定の条件を満たした場合に、前記検査対象に破断が生じていると推定する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の非破壊検査方法。
measuring a magnetic flux density in the second direction along the first direction of the object to be inspected at a plurality of positions at different distances from the object to be inspected in the third direction or the second direction;
5. The non-destructive testing method according to claim 1, wherein it is estimated that a fracture has occurred in the test object when the magnetic flux densities measured at a plurality of measurement positions satisfy the predetermined condition.
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