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構造物評価システム、構造物評価装置及び構造物評価方法 NEW 外国出願あり

国内特許コード P180015471
整理番号 5466
掲載日 2018年11月21日
出願番号 特願2017-514721
登録番号 特許第6366826号
出願日 平成29年3月6日(2017.3.6)
登録日 平成30年7月13日(2018.7.13)
国際出願番号 JP2017008818
国際公開番号 WO2017199542
国際出願日 平成29年3月6日(2017.3.6)
国際公開日 平成29年11月23日(2017.11.23)
優先権データ
  • 特願2016-098951 (2016.5.17) JP
発明者
  • 渡部 一雄
  • 高峯 英文
  • 塩谷 智基
出願人
  • 株式会社東芝
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 構造物評価システム、構造物評価装置及び構造物評価方法 NEW 外国出願あり
発明の概要 実施形態の構造物評価システムは、複数のAEセンサと、信号処理部と、位置標定部と、速度演算部と、評価部とを持つ。AEセンサは、構造物より発生した弾性波を検出する。信号処理部は、前記AEセンサによって検出された前記弾性波に対して信号処理を行うことによって前記弾性波に関する情報を含むAE信号を抽出する。位置標定部は、前記AE信号に基づいて、前記構造物で発生した前記弾性波の発信源の分布を表す発信源分布を導出する。速度演算部は、前記AE信号に基づいて、前記構造物で発生した前記弾性波の伝搬速度を導出する。評価部は、前記発信源分布と、前記弾性波の伝搬速度とに基づいて、前記構造物の健全性を評価する。
従来技術、競合技術の概要


近年、高度経済成長期に建設された橋梁等の構造物の老朽化に伴う問題が顕在化してきている。万が一にも構造物に事故が生じた場合の損害は計り知れないため、従来から構造物の状態を監視するための技術が提案されている。例えば、内部亀裂の発生、又は、内部亀裂の進展に伴い発生する弾性波を、高感度センサにより検出するAE(Acoustic Emission:アコースティック・エミッション)方式により、構造物の損傷を検出する技術が提案されている。AEは、材料の疲労亀裂の進展に伴い発生する弾性波である。AE方式では、圧電素子を利用したAEセンサにより弾性波をAE信号(電圧信号)として検出する。
AE信号は、材料の破断が生じる前の兆候として検出される。したがって、AE信号の発生頻度および信号強度は、材料の健全性を表す指標として有用である。そのため、AE方式によって構造物の劣化の予兆を検出する技術の研究が行われている。



交通などによる荷重が橋梁のコンクリート床版にかかった際、床版内の亀裂の進展や摩擦などによりAEが発生する。床版表面にAEセンサを設置することで、床版から発生するAEを検出することができる。また、複数のAEセンサを設置することで、AEセンサ間のAE信号の到達時刻の差からAE発生源の位置を標定することができる。このAE発生源の位置標定結果から、対象床版の損傷度合を推定することが行われている。しかしながら、標定結果と、損傷度合との対応付けが十分ではない場合、安定した健全性の評価を行うことができない場合があった。なお、このような問題は、橋梁のコンクリート床版に限らず亀裂の発生または進展に伴い弾性波が発生する構造物すべてに共通する問題である。

産業上の利用分野


本発明の実施形態は、構造物評価システム、構造物評価装置及び構造物評価方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
構造物より発生した弾性波を検出する複数のセンサと、
前記弾性波に基づいて、前記弾性波の発信源分布を導出する位置標定部と、
前記弾性波に基づいて、前記弾性波の伝搬速度を導出する速度演算部と、
前記発信源分布と、前記弾性波の伝搬速度との組み合わせにより前記構造物の健全性を前記発信源分布と前記伝搬速度の夫々の基準値に基づいて複数の判断領域に区分けして、前記構造物の各領域がいずれの判断領域に相当するのかによって前記構造物の健全性を評価する評価部と、
を備える構造物評価システム。

【請求項2】
前記評価部は、前記発信源の密度に関する基準値に基づいて前記発信源分布を前記発信源が疎な領域と前記発信源が密な領域との二つの領域に区分けし、前記発信源が疎な領域であり、かつ、前記弾性波の伝搬速度に関する基準値より前記弾性波の伝搬速度が低い領域を最も構造物の劣化が進行している領域と評価する、請求項1に記載の構造物評価システム。

【請求項3】
前記速度演算部は、前記弾性波に基づいてトモグラフィ解析を行うことによって前記弾性波の伝搬速度の分布を表す伝搬速度分布を導出し、
前記評価部は、前記弾性波の伝搬速度に関する基準値に基づいて前記伝搬速度分布を前記伝搬速度が高い領域と前記伝搬速度が低い領域との二つの領域に区分けし、前記発信源分布と、前記伝搬速度分布とを用いて、前記発信源が疎な領域であり、かつ、前記伝搬速度が低い領域を最も劣化が進行している領域と評価する、請求項1又は2に記載の構造物評価システム。

【請求項4】
前記評価部は、前記構造物の各領域を、健全、中間劣化I、中間劣化II及び限界劣化の4つで評価することによって、前記構造物の各領域がそれぞれ健全、中間劣化I、中間劣化II及び限界劣化のいずれに相当するのかが示された評価結果分布を導出し、導出した前記評価結果分布を出力する、請求項1~3のいずれか一項に記載の構造物評価システム。

【請求項5】
前記評価部は、前記発信源が疎な領域であり、かつ、前記弾性波の伝搬速度に関する基準値より前記弾性波の伝搬速度が高い領域を、構造物の劣化が最も進行していない健全な領域と評価する、請求項2~4のいずれか一項に記載の構造物評価システム。

【請求項6】
前記位置標定部は、前記センサによって検出された前記弾性波の振幅情報に基づいて、既定の振幅以上の発信源の分布が表された前記発信源分布を導出する、請求項1~5のいずれか一項に記載の構造物評価システム。

【請求項7】
前記弾性波の振幅情報は、前記センサによって検出された各イベントにおける前記弾性波の第一到達波の振幅の情報である、請求項6に記載の構造物評価システム。

【請求項8】
前記弾性波は、前記構造物に応力が印加された結果として構造物表面あるいは内部の損傷より発生したものである、請求項1~7のいずれ一項に記載の構造物評価システム。

【請求項9】
構造物より発生した弾性波に基づいて、前記弾性波の発信源分布を導出する位置標定部と、
前記弾性波に基づいて、前記弾性波の伝搬速度を導出する速度演算部と、
前記発信源分布と、前記弾性波の伝搬速度との組み合わせにより前記構造物の健全性を前記発信源分布と前記伝搬速度の夫々の基準値に基づいて複数の判断領域に区分けして、前記構造物の各領域がいずれの判断領域に相当するのかによって前記構造物の健全性を評価する評価部と、
を備える構造物評価装置。

【請求項10】
構造物より発生した弾性波に基づいて、前記弾性波の発信源分布を導出する位置標定ステップと、
前記弾性波に基づいて、前記弾性波の伝搬速度を導出する速度演算ステップと、
前記発信源分布と、前記弾性波の伝搬速度との組み合わせにより前記構造物の健全性を前記発信源分布と前記伝搬速度の夫々の基準値に基づいて複数の判断領域に区分けして、前記構造物の各領域がいずれの判断領域に相当するのかによって前記構造物の健全性を評価する評価ステップと、
を有する構造物評価方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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