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公開番号2025018604
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023122463
出願日2023-07-27
発明の名称損傷評価装置及び損傷評価用プログラム
出願人国立大学法人東海国立大学機構,国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構,株式会社建設技術研究所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 29/24 20060101AFI20250130BHJP(測定;試験)
要約【課題】環境振動による評価精度の低下を抑制可能な損傷評価装置を提供すること。
【解決手段】加振部2が、構造体6に振動励起レーザーを照射し、構造体6の表面S1を振動させる。また、計測部3が、構造体6の受振点P2に計測用レーザーを照射し、反射した計測用レーザーによって振動を計測する。そして、損傷評価部12が、計測して得られた振動データの時系列データを基に減衰データを算出し、算出した減衰データを基に構造体6の損傷(健全、損傷、各種の損傷レベル)を判定する。より具体的には、減衰データを基にY軸面積を算出する。続いて、第1マップM₁を参照し、算出したY軸面積が複数の数値範囲の何れに属するかを判定し、属すると判定された数値範囲に対応付けられている構造体6の損傷度合いを、構造体6の損傷の評価結果とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
構造体に発生した振動を計測して得られた振動データを取得する振動データ取得部と、
取得した前記振動データの時系列データに基づき、振動の計測期間内の所定期間において、前記所定期間の開始時点からの経過時間ごとに、前記開始時点から前記経過時間までの前記振動データの振幅の２乗和を、前記開始時点から前記所定期間の終了時点までの前記振動データの振幅の２乗和で除算した第１データを算出する第１データ算出部と、
算出した前記第１データに基づき、前記構造体の損傷を評価する損傷評価部と、を備える
損傷評価装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
複数の数値範囲それぞれに前記構造体の損傷度合いを対応付ける第１マップを備え、
前記損傷評価部は、
前記経過時間ごとに「１」から前記第１データを減算して得られる、前記経過時間ごとの減算結果それぞれの総和である第２データを算出する第２データ算出部と、
前記第１マップを参照し、前記第２データが前記複数の数値範囲の何れに属するかを判定し、属すると判定された数値範囲に対応付けられている前記構造体の損傷度合いを、前記構造体の損傷の評価結果とする評価実行部と、を有する
請求項１に記載の損傷評価装置。
【請求項３】
複数の数値範囲それぞれに前記構造体の損傷度合いを対応付ける第２マップを備え、
前記第１データは、前記経過時間が前記開始時点から所定時間までの範囲にある場合には、前記経過時間の増加に対する前記第１データの増加割合が所定の一定値に維持され、前記経過時間が前記所定時間以降の範囲にある場合には、前記増加割合が前記一定値よりも低下する特性を有し、
前記損傷評価部は、
前記経過時間ごとに算出した前記第１データのうちから、前記所定時間に対応する前記第１データを抽出する第１データ抽出部と、
前記第２マップを参照し、抽出した前記第１データが前記複数の数値範囲の何れに属するかを判定し、属すると判定された数値範囲に対応付けられている前記構造体の損傷度合いを、前記構造体の損傷の評価結果とする評価実行部と、を有する
請求項１に記載の損傷評価装置。
【請求項４】
前記構造体の表面に振動を発生させる加振部と、
前記表面の振動を計測する計測部と、を備え、
前記振動データ取得部は、前記計測部から出力される前記振動データを取得する
請求項１に記載の損傷評価装置。
【請求項５】
コンピュータを、
構造体に発生した振動を計測して得られた振動データを取得する振動データ取得部、
取得した前記振動データの時系列データに基づき、振動の計測期間内の所定期間において、前記所定期間の開始時点からの経過時間ごとに、前記開始時点から前記経過時間までの前記振動データの振幅の２乗和を、前記開始時点から前記所定期間の終了時点までの前記振動データの振幅の２乗和で除算した第１データを算出する第１データ算出部、
及び、算出した前記第１データに基づき、前記構造体の損傷を評価する損傷評価部として機能させるための
損傷評価用プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、損傷評価装置及び損傷評価用プログラムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、構造体にレーザーを照射して、構造体の表面に振動を発生させ、発生した振動を計測して得られた振動データを取得し、取得した振動データの時系列データに基づき、構造体の健全・損傷を評価する損傷評価装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の損傷評価装置は、振動データの時系列データをフーリエ変換して周波数スペクトルを求め、求めた周波数スペクトルに基づき、構造体における、上記のレーザーを照射した箇所の健全・損傷を評価するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許７１２９０６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の損傷評価装置では、例えば、環境振動が構造体に伝わると、周波数スペクトルが変化し、評価精度が低下する可能性があった。
本発明は、環境振動による評価精度の低下を抑制可能な損傷評価装置及び損傷評価用プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る損傷評価装置の一態様は、（ａ）構造体に発生した振動を計測して得られた振動データを取得する振動データ取得部と、（ｂ）取得した振動データの時系列データに基づき、振動の計測期間内の所定期間において、所定期間の開始時点からの経過時間ごとに、開始時点から経過時間までの振動データの振幅の２乗和を、開始時点から所定期間の終了時点までの振動データの振幅の２乗和で除算した第１データを算出する第１データ算出部と、（ｃ）算出した第１データに基づき、構造体の損傷を評価する損傷評価部と、を備えることを要旨とする。
【０００６】
また、本発明に係る損傷評価用プログラムの一態様は、コンピュータを、（ａ）構造体に発生した振動を計測して得られた振動データを取得する振動データ取得部、（ｂ）取得した振動データの時系列データに基づき、振動の計測期間内の所定期間において、所定期間の開始時点からの経過時間ごとに、開始時点から経過時間までの振動データの振幅の２乗和を、開始時点から所定期間の終了時点までの振動データの振幅の２乗和で除算した第１データを算出する第１データ算出部、（ｃ）及び、算出した第１データに基づき、構造体の損傷を評価する損傷評価部として機能させることを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施形態に係る損傷評価装置の全体構成を示す図である。
第１マップの内容を示す図である。
損傷判定処理のフローチャートを示す図である。
加振点が健全部である場合の振動グラフを示す図である。
加振点が損傷部である場合の振動グラフを示す図である。
加振点が健全部である場合の減衰グラフを示す図である。
加振点が損傷部である場合の減衰グラフを示す図である。
加振点が健全部である場合の周波数スペクトルを示す図である。
加振点が損傷部である場合の周波数スペクトルを示す図である。
供試体の全体構成を示す図である。
Ｙ軸面積と損傷度合いとの関係を示す図である。
Ｙ軸面積－ＦＦＴ積分値の相関グラフを示す図である。
第２の実施形態に係る損傷評価装置の全体構成を示す図である。
第２マップの内容を示す図である。
損傷判定処理のフローチャートを示す図である。
ＡＴＴ(ｔ
TH
)と損傷度合いとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態に係る損傷評価装置の一例を、図１～図１６を参照しながら説明する。本発明の実施形態は以下の順序で説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果は例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
１．第１の実施形態
１－１損傷評価装置の全体の構成
１－２損傷判定処理
１－３実施例
２．第２の実施形態
２－１要部の構成
２－２変形例
【０００９】
〈１．第１の実施形態〉
［１－１損傷評価装置の全体の構成］
本発明の第１の実施形態に係る損傷評価装置１の構成を、図面を参照して説明する。図１は損傷評価装置１の全体構成を示す図である。図１に示した損傷評価装置１は、車両等に搭載され、トンネル等の構造体に振動を発生させ、発生した振動を計測し、振動を計測して得られた振動データを基に、構造体の損傷を評価する装置である。構造体としては、例えば、建物やトンネル、橋梁等のコンクリート構造物、コンクリート構造物の表面のモルタルやタイル、アスファルト舗装が挙げられる。また損傷としては、例えば、コンクリート、モルタル、タイル、アスファルト等の浮き、はく離、内部ひび割れが挙げられる。
図１に示すように、損傷評価装置１は、加振部２と、計測部３と、表示部４と、本体部５とを備えている。
【００１０】
加振部２は、本体部５からの信号に基づき、構造体６の表面Ｓ１に衝撃を付与する装置である。加振部２としては、加振用レーザー発振器と、レーザー走査光学系とを有している。加振用レーザー発振器及びレーザー走査光学系は、構造体６の表面Ｓ１に予め定められた複数の加振点Ｐ１それぞれに振動励起レーザーを順番に照射し、構造体６の表面Ｓ１にアブレーション（爆発的な剥離）を発生させて衝撃を付与する。このような衝撃の付与により、構造体６の表面Ｓ１に振動を発生させる。前の加振点Ｐ１への振動励起レーザーの照射から、次の加振点Ｐ１への振動励起レーザーの照射は、例えば、振動励起レーザーによる表面Ｓ１の振動が収束する時間待ってから行う。例えば、１０ms間隔で行う。
（【００１１】以降は省略されています）

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