JP2024141630A

JP2024141630A - Non-contact acoustic inspection equipment

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Publication number: JP2024141630A
Application number: JP2023053385A
Authority: JP
Inventors: 恒美杉本; 和子杉本; 裕中川; 紀之歌川; 千歳黒田; 靖和二瓶; 直史笠松
Original assignee: Gakko Hojin Toin Gakuen; Fujifilm Corp; Sato Kogyo Co Ltd
Current assignee: Gakko Hojin Toin Gakuen; Fujifilm Corp; Sato Kogyo Co Ltd
Priority date: 2023-03-29
Filing date: 2023-03-29
Publication date: 2024-10-10

Abstract

【課題】光学計測装置が移動しながら対象面の振動を計測可能とする非接触音響検査装置に関する技術を提供する。【解決手段】非接触音響検査装置は、構造物の対象面に平面波音波を照射して対象面を加振する非集束型の音響発信装置と、対象面の振動による振動波を光学的に計測する光学計測装置と、光学計測装置を移動させる搬送装置と、音響発信装置、光学計測装置、および、搬送装置を制御する制御手段と、光学計測装置によって計測された振動波を解析する解析手段と、解析結果を用いて構造物の状態を検査する検査手段と、を備え、搬送装置は、光学計測装置が移動しながら対象面の振動を計測可能とするように、光学計測装置を移動させることを特徴とする。【選択図】図２[Problem] To provide a technology relating to a non-contact acoustic inspection device that can measure vibrations of a target surface while an optical measuring device is moving. [Solution] The non-contact acoustic inspection device comprises a non-focused acoustic emitting device that irradiates a target surface of a structure with a plane sound wave to vibrate the target surface, an optical measuring device that optically measures vibration waves caused by vibrations of the target surface, a transport device that moves the optical measuring device, a control means that controls the acoustic emitting device, the optical measuring device, and the transport device, an analysis means that analyzes the vibration waves measured by the optical measuring device, and an inspection means that inspects the condition of the structure using the analysis results, and the transport device moves the optical measuring device so that the optical measuring device can measure vibrations of the target surface while moving. [Selected Figure] Figure 2

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り［公開の事実１］刊行物：ＩＵＳ２０２２ＳＹＭＰＯＳＩＵＭＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ公開日：２０２２年１０月２８日集会名：ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＵｌｔｒａｓｏｎｉｃｓＳｙｍｐｏｓｉｕｍ開催日：２０２２年１０月１０日－１３日発表日：２０２２年１０月１２日［公開の事実２］刊行物：ＩＳＢＭＥ２０２２ＡＢＳＴＲＡＣＴＢＯＯＫ公開日：２０２２年１０月２１日集会名：１７ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２０２２開催日：２０２２年１１月５日発表日：２０２２年１１月５日［公開の事実３］刊行物：電子情報通信学会技術研究報告発行日：２０２３年２月２１日集会名：電子情報通信学会超音波研究会開催日：２０２３年２月２８日発表日：２０２３年２月２８日Application for application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act has been filed. [Disclosed Fact 1] Publication: IUS2022 SYMPOSIUM PROCEEDINGS Publication date: October 28, 2022 Name of meeting: International Ultrasonics Symposium Date held: October 10-13, 2022 Presentation date: October 12, 2022 [Disclosed Fact 2] Publication: ISBME2022 ABSTRACT BOOK Publication date: October 21, 2022 Name of meeting: 17th International Symposium on Biomedical Engineering 2022 Date held: November 5, 2022 Announcement date: November 5, 2022 [Public Fact 3] Publication: Technical Research Report of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Published date: February 21, 2023 Meeting name: Ultrasound Study Group of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Held date: February 28, 2023 Announcement date: February 28, 2023

本発明は、非接触音響検査装置に関する。 The present invention relates to a non-contact acoustic inspection device.

対象物を非接触に解析・探査することを目的として、対象物に対して音波を照射する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１）。 Various techniques have been proposed for irradiating an object with sound waves in order to analyze and explore the object in a non-contact manner (for example, Patent Document 1).

特許文献１には、橋梁やトンネル等の建築物を検査対象とし、無人航空機（Ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅ、ＵＡＶ）に搭載した音響発信源から音波を照射して測定対象の対象面を加振し、加振した対象面の振動速度を計測器（レーザドップラ振動計）によって測定し、測定結果を解析し、検査対象の建築物の内部に生じた欠陥部分の解析を行う非接触音響検査システムが開示されている。 Patent Document 1 discloses a non-contact acoustic inspection system that inspects buildings such as bridges and tunnels, irradiates sound waves from an acoustic source mounted on an unmanned aerial vehicle (UAV) to vibrate the target surface of the object, measures the vibration velocity of the vibrated target surface with a measuring instrument (laser Doppler vibrometer), analyzes the measurement results, and analyzes defects that have occurred inside the building being inspected.

特開２０１９－１９６９７３号公報JP 2019-196973 A

特許文献１では、音響発信源は移動させながら音波を照射しているが、計測器を移動させながら計測することは行っていないため、測定可能な範囲に限りがあり、検査効率に問題があった。 In Patent Document 1, sound waves are emitted while the acoustic source is moved, but measurements are not taken while the measuring device is moved, which limits the measurable range and reduces the efficiency of the inspection.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、光学計測装置が移動しながら構造物の対象面の振動を計測可能とする非接触音響検査装置に関する。 The present invention was made in consideration of the above problems, and relates to a non-contact acoustic inspection device that can measure vibrations on a target surface of a structure while the optical measuring device moves.

本発明は、構造物の対象面に平面波音波を照射して対象面を加振する非集束型の音響発信装置と、前記対象面の振動による振動波を光学的に計測する光学計測装置と、前記光学計測装置を移動させる搬送装置と、前記音響発信装置、前記光学計測装置、および、前記搬送装置を制御する制御手段と、前記光学計測装置によって計測された前記振動波を解析する解析手段と、解析結果を用いて前記構造物の状態を検査する検査手段と、を備え、前記搬送装置は、前記光学計測装置が移動しながら前記対象面の振動を計測可能とするように、前記光学計測装置を移動させることを特徴とする非接触音響検査装置に関する。 The present invention relates to a non-contact acoustic inspection device that includes an unfocused acoustic transmission device that irradiates a plane wave acoustic wave onto a target surface of a structure to vibrate the target surface, an optical measurement device that optically measures vibration waves caused by vibration of the target surface, a transport device that moves the optical measurement device, a control means that controls the acoustic transmission device, the optical measurement device, and the transport device, an analysis means that analyzes the vibration waves measured by the optical measurement device, and an inspection means that inspects the state of the structure using the analysis results, and the transport device moves the optical measurement device so that the optical measurement device can measure the vibration of the target surface while moving.

本発明により提供される非接触音響検査装置によれば、測定可能な範囲を広げることが可能となり、高い検査効率を実現可能な非接触音響検査装置が提供される。 The non-contact acoustic inspection device provided by the present invention makes it possible to expand the measurable range, providing a non-contact acoustic inspection device that can achieve high inspection efficiency.

非接触音響検査装置の構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a non-contact acoustic inspection device. 評価実験１の構造物、光学計測装置、および搬送装置の位置関係を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the positional relationship between a structure, an optical measuring device, and a transport device in evaluation experiment 1. 構造物の内部に埋め込んだ模擬欠陥の配置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing the arrangement of artificial defects embedded inside a structure. 評価実験１の計測領域を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a measurement area in evaluation experiment 1. 評価実験１および２に用いた平面波音波（マルチトーンバースト波）の波形図である。FIG. 1 is a waveform diagram of a plane wave sound wave (multi-tone burst wave) used in evaluation experiments 1 and 2. 相関相互処理を用いた解析方法の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of an analysis method using correlation cross-processing. 画像化処理方法の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of an image processing method. （ａ）は評価実験１の移動速度Ｓｌｏｗの場合の相関値のエネルギー表示結果を示す図であり、（ｂ）は評価実験１の移動速度Ｎｏｒｍａｌの場合の相関値のエネルギー表示結果を示す図であり、（ｃ）は評価実験１の移動速度Ｆａｓｔの場合の相関値のエネルギー表示結果を示す図である。1A is a diagram showing the energy display result of the correlation value when the movement speed in evaluation experiment 1 is Slow, FIG. 1B is a diagram showing the energy display result of the correlation value when the movement speed in evaluation experiment 1 is Normal, and FIG. 1C is a diagram showing the energy display result of the correlation value when the movement speed in evaluation experiment 1 is Fast. 評価実験２の構造物、光学計測装置、および搬送装置の位置関係を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing the positional relationship between the structure, the optical measuring device, and the transport device in evaluation experiment 2. 評価実験２の計測領域を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a measurement area in evaluation experiment 2. （ａ）は評価実験２の移動速度Ｓｌｏｗの場合の相関値のエネルギー表示結果を示す図であり、（ｂ）は評価実験２の移動速度Ｎｏｒｍａｌの場合の相関値のエネルギー表示結果を示す図であり、（ｃ）は評価実験２の移動速度Ｆａｓｔの場合の相関値のエネルギー表示結果を示す図である。1A is a diagram showing the energy display result of the correlation value when the movement speed is Slow in evaluation experiment 2, FIG. 1B is a diagram showing the energy display result of the correlation value when the movement speed is Normal in evaluation experiment 2, and FIG. 1C is a diagram showing the energy display result of the correlation value when the movement speed is Fast in evaluation experiment 2.

以下、本発明の好ましい実施形態の例について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態の図面は、いずれも本発明の技術思想、構成及び動作を説明するためのものであり、その構成を具体的に限定するものではない。また、全ての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。 Below, examples of preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the drawings of the present embodiment are all intended to explain the technical concept, configuration, and operation of the present invention, and do not specifically limit the configuration. In addition, in all drawings, similar components are given similar reference numerals, and duplicate explanations will be omitted as appropriate.

＜概要＞
本実施形態における非接触音響検査装置１０の概要について説明する。
本実施形態の非接触音響検査装置１０（以下、本装置と記載する場合もある）は、音響発信装置１１、光学計測装置１３、搬送装置１４、解析手段１５１、制御手段１５２、および検査手段１５３を備える。図１に示すように、構造物１の対象面２に音響発信装置１１が平面波音波１２を照射し、照射したことにより対象面２に生じる振動波を光学計測装置１３により光学的に計測し、計測した振動波を解析手段１５１により解析し、解析結果を用いて構造物１の状態を検査手段１５３により検査する。非接触音響検査装置１０は、光学計測装置１３を搬送装置１４によって移動しながら構造物１の対象面２の振動を計測することを特徴とする。＜Overview＞
An overview of the non-contact acoustic inspection device 10 according to this embodiment will be described.
The non-contact acoustic inspection device 10 of this embodiment (hereinafter, sometimes referred to as the present device) includes an acoustic transmission device 11, an optical measurement device 13, a transport device 14, an analysis means 151, a control means 152, and an inspection means 153. As shown in Fig. 1, the acoustic transmission device 11 irradiates a plane wave acoustic wave 12 onto a target surface 2 of a structure 1, a vibration wave generated on the target surface 2 by the irradiation is optically measured by the optical measurement device 13, the measured vibration wave is analyzed by the analysis means 151, and the state of the structure 1 is inspected by the inspection means 153 using the analysis result. The non-contact acoustic inspection device 10 is characterized in that it measures the vibration of the target surface 2 of the structure 1 while moving the optical measurement device 13 by the transport device 14.

これまで、橋梁やトンネル等の建築物を検査対象とし、無人航空機に搭載した音響発信源から音波を照射して測定対象の対象面を加振し、加振した対象面の振動速度を計測器によって測定し、測定結果を解析し計測器、検査対象の建築物の内部に生じた欠陥部分の解析を行う技術（例えば、特許文献１）があった。しかし、計測器を移動させながら計測していないため、計測範囲に限りがあり、効率よく検査を行えていなかった。そこで、本発明者らは、光学計測装置１３を搬送装置１４により移動させ、光学計測装置１３を移動させながら対象面２の振動を計測する非接触音響検査装置を提案する。 Until now, there has been a technology (e.g., Patent Document 1) in which buildings such as bridges and tunnels are inspected, sound waves are emitted from an acoustic source mounted on an unmanned aerial vehicle to vibrate the target surface of the object, the vibration velocity of the vibrated target surface is measured by a measuring instrument, and the measurement results are analyzed to analyze defects that have occurred inside the building being inspected. However, since the measuring instrument is not moved while measuring, the measurement range is limited and inspections cannot be performed efficiently. Therefore, the inventors propose a non-contact acoustic inspection device that moves an optical measuring device 13 by a transport device 14 and measures the vibration of the target surface 2 while moving the optical measuring device 13.

構造物１は、コンクリート構造物、木造構造物、土木構造物が挙げられる。具体的には、橋梁、トンネル、居住建物、堤防などが挙げられる。構造物１の対象面２は、構造物１の外側に面した面であり、橋梁の場合、橋脚の側壁、道路上面、道路下面などであり、トンネルの場合、側壁、上壁、道路上面などであり、居住建物の場合、側壁、屋上、居住建物内の側壁、床、天井などであり、堤防であれば、側壁、上面などである。本実施形態では、構造物１の対象面２は、コンクリート構造物の側壁を模したコンクリート供試体を用いる。また、本実施形態では、詳細は後述するが、構造物１（本実施形態において「コンクリート供試体１」と記載することもある）に空洞または剥離欠損などの欠損部を設け、構造物１の状態、すなわち、どの位置にどのような欠損部があるかを検査する。なお、構造物１と共振周波数が異なる金属などを埋設し、どの位置に埋設物があるかを解析し、構造物１の状態を検査することでもよい。 The structure 1 may be a concrete structure, a wooden structure, or a civil engineering structure. Specifically, examples include bridges, tunnels, residential buildings, and embankments. The target surface 2 of the structure 1 is the surface facing the outside of the structure 1. In the case of a bridge, it is the side wall of the pier, the upper surface of the road, the lower surface of the road, etc. In the case of a tunnel, it is the side wall, the upper wall, the upper surface of the road, etc. In the case of a residential building, it is the side wall, the roof, the side wall, the floor, the ceiling, etc. of the residential building, and in the case of an embankment, it is the side wall, the upper surface, etc. In this embodiment, the target surface 2 of the structure 1 is a concrete specimen that imitates the side wall of a concrete structure. In this embodiment, as will be described in detail later, a defect such as a cavity or a peeling defect is provided in the structure 1 (sometimes referred to as "concrete specimen 1" in this embodiment), and the state of the structure 1, that is, the position and type of the defect, is inspected. Note that it is also possible to bury a metal or the like that has a different resonance frequency from the structure 1, analyze the position of the buried object, and inspect the state of the structure 1.

平面波音波１２は、伝わる方向に対し波面が垂直で平面の状態で進んでいく非集束音波であり、本実施形態ではバースト波を用いる。
非集束型の音響発信装置１１は、平面波音波１２を構造物１の対象面２に一様に照射する装置であり、構造物１の対象面２を一様に加振可能な装置である。
ところで、音響発信装置（スピーカ）には、本装置で用いる「非集束型」のほか「集束型」のものもある。「集束型」のスピーカには、ピンポイントに音波を照射可能なパラトリックススピーカや音波を特定の方向に照射可能なフェーズドアレイスピーカなどがあり、光学計測装置を用いた非接触音響検査装置の音響発信装置として用いられている。このような集束型のスピーカを用いて対象物を加振する場合、ピンポイントに音波が照射されるため、音波を照射した位置に光学計測装置からレーザを照射する必要がある。一方、本装置で用いる「非集束型」の音響発信装置１１と光学計測装置１３の位置関係が変化しないため、移動させながら計測しても、光学計測装置１３による計測位置における音響発信装置１１による加振音圧は変化しない。また、音響発信装置１１を遠方に配置して、光学計測装置１３だけを移動する場合には、音響発信装置１１は対象面２に音波をほぼ一様に照射し、対象面２をほぼ一様に加振されることになるため、光学計測装置１３による計測位置における加振音圧はほぼ一様とみなすことができる。そのため、レーザ１３１を対象面２の特定位置にピンポイントで照射するより、効率よく計測できる。そこで、本装置は、音響発信装置１１を非集束型とすることとする。本装置の音響発信装置１１としては計測対象面を大音圧で加振できれば良いので、特に音源の指向特性は重要ではない。すなわち、音響発信装置１１としては、集束を必要とせずに大音圧が発生できる音源（非集束型の市販のラウドスピーカや長距離音響発生装置等）であれば良い。本実施形態の音響発信装置１１は、長距離音響発生装置（ＬＲＡＤ－３００Ｘ（登録商標），Ｇｅｍａｓｙｓ社製）を用いる。音響発信装置１１の数やスピーカの角度等は特に限定されない。
音響発信装置１１から構造物１へ照射される平面波音波１２は、所望の周波数に調整することができ、かつ、構造物１の表面（対象面２）をその振動速度が光学計測装置１３によって測定できる程度に、表面に対して平行方向ではない方向（好ましくは、表面に対する垂直方向）へ振動させることができる音波であればよい。平面波音波１２は、空気中で振動振幅が減衰し難い可聴帯域の音波（音響波）が好ましい。超音波は空気中で振動振幅の減衰が大きいものの、音響発信装置１１が発する平面波音波１２としての使用を排除するものではなく、音波には超音波を含む。平面波音波１２の強度は、音響発信装置１１から構造物１へ当該平面波音波１２を照射することで、構造物１の対象面２に９０ｄＢ以上の音圧を発生させる強度であることが好ましく、１２０ｄＢ程度の音圧を発生させる強度であることがより好ましい。 The plane wave acoustic wave 12 is an unfocused acoustic wave whose wave front is perpendicular to the direction of propagation and travels in a flat state, and in this embodiment, a burst wave is used.
The non-focused acoustic transmission device 11 is a device that uniformly irradiates a plane wave acoustic wave 12 onto a target surface 2 of a structure 1 and is capable of uniformly exciting the target surface 2 of the structure 1 .
Incidentally, there are acoustic transmission devices (speakers) of the "focused type" in addition to the "non-focused type" used in this device. The "focused type" speakers include paratrix speakers that can irradiate sound waves to a pinpoint and phased array speakers that can irradiate sound waves in a specific direction, and are used as acoustic transmission devices for non-contact acoustic inspection devices using optical measuring devices. When vibrating an object using such a focused type speaker, the sound waves are irradiated to a pinpoint, so it is necessary to irradiate a laser from the optical measuring device to the position where the sound waves are irradiated. On the other hand, since the positional relationship between the "non-focused type" acoustic transmission device 11 and the optical measuring device 13 used in this device does not change, even if the measurement is performed while moving, the vibration sound pressure by the acoustic transmission device 11 at the measurement position by the optical measuring device 13 does not change. In addition, when the sound transmission device 11 is placed far away and only the optical measurement device 13 is moved, the sound transmission device 11 irradiates the target surface 2 with sound waves almost uniformly, and the target surface 2 is vibrated almost uniformly, so that the vibration sound pressure at the measurement position by the optical measurement device 13 can be considered to be almost uniform. Therefore, measurement can be performed more efficiently than pinpointing a specific position on the target surface 2 with the laser 131. Therefore, the sound transmission device 11 of this device is of a non-focused type. Since the sound transmission device 11 of this device only needs to be able to vibrate the measurement target surface with high sound pressure, the directional characteristics of the sound source are not particularly important. In other words, the sound transmission device 11 may be a sound source that can generate high sound pressure without focusing (such as a commercially available non-focused loudspeaker or long-distance sound generator). The sound transmission device 11 of this embodiment uses a long-distance sound generator (LRAD-300X (registered trademark), manufactured by Gemasys). The number of sound emitting devices 11 and the angles of the speakers are not particularly limited.
The plane wave sound wave 12 irradiated from the sound transmission device 11 to the structure 1 may be any sound wave that can be adjusted to a desired frequency and can vibrate the surface (target surface 2) of the structure 1 in a direction not parallel to the surface (preferably perpendicular to the surface) to such an extent that the vibration velocity can be measured by the optical measurement device 13. The plane wave sound wave 12 is preferably a sound wave (acoustic wave) in the audible band whose vibration amplitude is unlikely to attenuate in air. Although ultrasonic waves have a large vibration amplitude attenuation in air, this does not exclude their use as the plane wave sound wave 12 emitted by the sound transmission device 11, and the sound wave includes ultrasonic waves. The intensity of the plane wave sound wave 12 is preferably an intensity that generates a sound pressure of 90 dB or more on the target surface 2 of the structure 1 by irradiating the plane wave sound wave 12 from the sound transmission device 11 to the structure 1, and more preferably an intensity that generates a sound pressure of about 120 dB.

光学計測装置１３は、平面波音波１２により加振された構造物１の対象面２の振動を光学的に計測する手段である。本実施形態に用いられる光学計測装置１３は、構造物１の対象面２の振動速度を非接触で測定できるものであれば特に限定されず、レーザ変位計を用いることができ、レーザドップラ振動計であることが好ましい。光学計測装置１３にレーザドップラ振動計を用いる場合、光学計測装置１３はレーザ１３１（本実施形態において「観察波１３１」と記載することもある）を構造物１に照射する。平面波音波１２が照射されて振動する構造物１の表面でレーザ１３１が反射される際に、振動の影響を受けた振動波を光学計測装置１３の受光部（図示せず）で受光することにより、光学計測装置１３は構造物１の対象面２の振動速度を計測する。このレーザ１３１は、構造物１の振動状況を示す目的信号である。光学計測装置１３で得られた振動速度の計測データである振動波は、解析手段（解析手段１５１が相当）で解析に用いられる。
光学計測装置１３は、１回の計測で構造物１の表面の１点における振動計測が可能なシングルポイントのレーザ振動計を複数台用いる。本実施形態は、シングルポイントのレーザ振動計としては、具体的には、ポータブルレーザドップラ振動計（ＶＧＯ－２００（登録商標），ＰｏｌｙｔｅｃＧｍｂＨ社製）を用いることができる。本実施形態で用いるポータブルレーザドップラ振動計は、制御手段を含むものである。
光学計測装置１３は、対象面２に対してレーザ１３１を垂直または略垂直に入射させるように照射する。これは、構造物１に対するレーザ１３１の光軸が傾くと計測点の位置ずれか生じることおよび傾いた方向のドップラ効果を計測してしまうからである（ただし、角度が小さければその影響も小さい）。特に、本装置は光学計測装置１３を移動させながら計測するため、構造物１に対してレーザ１３１を垂直または略垂直に照射することにより、対象面２の振動を高感度に計測することが可能となる。 The optical measuring device 13 is a means for optically measuring the vibration of the target surface 2 of the structure 1 excited by the plane wave sound wave 12. The optical measuring device 13 used in this embodiment is not particularly limited as long as it can measure the vibration velocity of the target surface 2 of the structure 1 in a non-contact manner, and a laser displacement meter can be used, and a laser Doppler vibrometer is preferable. When a laser Doppler vibrometer is used as the optical measuring device 13, the optical measuring device 13 irradiates the structure 1 with a laser 131 (sometimes referred to as "observation wave 131" in this embodiment). When the laser 131 is reflected by the surface of the structure 1 that is irradiated with the plane wave sound wave 12 and vibrates, the optical measuring device 13 receives the vibration wave influenced by the vibration at a light receiving unit (not shown) of the optical measuring device 13, and thereby the optical measuring device 13 measures the vibration velocity of the target surface 2 of the structure 1. This laser 131 is a target signal indicating the vibration state of the structure 1. The vibration wave, which is the measurement data of the vibration velocity obtained by the optical measuring device 13, is used for analysis by an analysis means (corresponding to the analysis means 151).
The optical measuring device 13 uses a plurality of single-point laser vibrometers capable of measuring vibration at one point on the surface of the structure 1 in one measurement. Specifically, in this embodiment, a portable laser Doppler vibrometer (VGO-200 (registered trademark), manufactured by Polytec GmbH) can be used as the single-point laser vibrometer. The portable laser Doppler vibrometer used in this embodiment includes a control means.
The optical measuring device 13 irradiates the laser 131 so that it is incident perpendicularly or nearly perpendicularly on the target surface 2. This is because if the optical axis of the laser 131 is tilted relative to the structure 1, a position shift of the measurement point occurs and the Doppler effect in the tilted direction is measured (however, if the angle is small, the effect is small). In particular, since this device performs measurements while moving the optical measuring device 13, it is possible to measure the vibration of the target surface 2 with high sensitivity by irradiating the laser 131 perpendicularly or nearly perpendicularly to the structure 1.

搬送装置１４は、光学計測装置１３を移動させる装置であり、光学計測装置１３を移動できればどのようなものでもよい。具体的には、光学計測装置１３を台車に搭載し、地表面または床面に設置されたレール上を台車が移動する場合は「台車およびレール」、光学計測装置１３を車に搭載し、地表面または床面を車が走行する場合は「車」、光学計測装置１３を無人飛行機に搭載し、無人飛行機が移動する場合は「無人飛行機（制御装置を含む）」、光学計測装置１３を台車に搭載し、地表面または床面を人が台車に力を加えて移動する場合は「台車」が搬送装置１４に相当する。
非接触音響検査装置１０は、光学計測装置１３が対象面２に対してレーザ１３１を垂直に入射させることが好ましいため、搬送装置１４は光学計測装置１３の照射部（図示せず）と対象面２とが垂直の位置関係を維持しながら移動する必要がある。
搬送装置１４は光学計測装置１３が移動しながら対象面２の振動を計測可能とするように、光学計測装置１３を移動させる。「計測可能とするように、光学計測装置１３を移動させる」とは、光学計測装置１３から対象面２へレーザ１３１を照射可能な位置に光学計測装置１３を設置し移動すること、光学計測装置１３と構造物１の間に計測の障害となるものが無いように搬送装置１４を移動させること、光学計測装置１３と構造物１との距離が適切な距離となるように搬送装置１４を移動すること、光学計測装置１３によって対象面２に生じる振動波を計測できる速度で移動すること、音響発信装置１１からの平面波音波１２の送信タイミングおよび光学計測装置１３からのレーザ１３１の照射タイミングを考慮して制御手段１５２から送信される制御信号に基づき搬送装置１４の移動を開始／停止すること、および光学計測装置１３によって対象面２に生じる振動波を計測できる速度で移動することである。搬送装置１４を実験者の人力で移動する場合は、搬送装置１４に対して光学計測装置１３を設置する位置、搬送装置１４の移動速度や搬送装置の移動方向などをガイドする機能、例えば、制御手段１５２による音声ガイドや表示装置１５４へのガイド表示などがあると好ましい。 The transport device 14 is a device that moves the optical measurement device 13, and may be any device that can move the optical measurement device 13. Specifically, the transport device 14 corresponds to a "cart and rail" when the optical measurement device 13 is mounted on a cart and the cart moves on rails installed on the ground surface or floor, a "car" when the optical measurement device 13 is mounted on a cart and the car runs on the ground surface or floor, a "drone (including a control device)" when the optical measurement device 13 is mounted on an unmanned airplane and the unmanned airplane moves, and a "cart" when the optical measurement device 13 is mounted on a cart and the cart moves on the ground surface or floor by a person applying force to the cart.
In the non-contact acoustic inspection device 10, it is preferable for the optical measuring device 13 to cause the laser 131 to be perpendicular to the target surface 2, so the conveying device 14 needs to move while maintaining a perpendicular positional relationship between the irradiation section (not shown) of the optical measuring device 13 and the target surface 2.
The transport device 14 moves the optical measuring device 13 so as to be able to measure the vibration of the target surface 2 while the optical measuring device 13 is moving. "Moving the optical measuring device 13 so as to be able to measure" means: installing and moving the optical measuring device 13 at a position where the optical measuring device 13 can irradiate the target surface 2 with the laser 131; moving the transport device 14 so that there is nothing between the optical measuring device 13 and the structure 1 that will obstruct the measurement; moving the transport device 14 so that the distance between the optical measuring device 13 and the structure 1 is an appropriate distance; moving at a speed at which the optical measuring device 13 can measure the vibration waves generated on the target surface 2; starting/stopping the movement of the transport device 14 based on a control signal sent from the control means 152, taking into consideration the timing of transmission of the plane wave sound wave 12 from the acoustic transmission device 11 and the timing of irradiation of the laser 131 from the optical measuring device 13; and moving at a speed at which the optical measuring device 13 can measure the vibration waves generated on the target surface 2. When the conveying device 14 is moved manually by the experimenter, it is preferable to have a function for guiding the position at which the optical measuring device 13 is to be installed relative to the conveying device 14, the moving speed and moving direction of the conveying device 14, etc., such as an audio guide by the control means 152 or a guide display on the display device 154.

解析手段１５１は、光学計測装置１３によって計測された振動波を解析する手段であり、コンピュータ１５が相当する。詳細は後述するが、解析手段１５１による解析結果を出力する際に、例えば、算出した振動エネルギーなどを数値で出力してもよいが、振動エネルギーを平面画像として出力することが好ましい。この場合、コンピュータ１５が備えるモニタ（表示装置１５４）に出力することが好ましい。
検査手段１５３は、出力された解析結果を用いて、構造物１の状態を検査する手段であり、コンピュータ１５が相当する。検査結果はコンピュータ１５が備えるモニタ（表示装置１５４）に出力することが好ましい。 The analysis means 151 is a means for analyzing the vibration wave measured by the optical measurement device 13, and corresponds to the computer 15. Although details will be described later, when outputting the analysis result by the analysis means 151, for example, the calculated vibration energy may be output as a numerical value, but it is preferable to output the vibration energy as a planar image. In this case, it is preferable to output it to a monitor (display device 154) provided in the computer 15.
The inspection means 153 is a means for inspecting the state of the structure 1 using the output analysis results, and corresponds to the computer 15. It is preferable that the inspection results are output to a monitor (display device 154) provided in the computer 15.

コンピュータ１５には、解析手段１５１、検査手段１５３、および表示装置１５４の他、制御手段１５２が含まれる。制御手段１５２は、音響発信装置１１、光学計測装置１３、および搬送装置１４を制御する。制御手段１５２は、音響発信装置１１から送出される平面波音波１２の周波数を制御することができる。また、制御手段１５２は、光学計測装置１３に対して、構造物１の対象面２の振動速度の計測を開始させる制御信号を出力する。また、制御手段１５２は、搬送装置１４の移動を開始／停止させる制御信号や搬送装置１４の移動速度を指示する制御信号を出力する。また、制御手段１５２は、表示装置１５４に解析結果として、例えば、振動エネルギーを示した平面画像表示させる。 The computer 15 includes an analysis means 151, an inspection means 153, a display device 154, and a control means 152. The control means 152 controls the acoustic transmission device 11, the optical measurement device 13, and the transport device 14. The control means 152 can control the frequency of the plane wave sound wave 12 sent from the acoustic transmission device 11. The control means 152 also outputs a control signal to the optical measurement device 13 to start measuring the vibration velocity of the target surface 2 of the structure 1. The control means 152 also outputs a control signal to start/stop the movement of the transport device 14 and a control signal to indicate the movement speed of the transport device 14. The control means 152 also causes the display device 154 to display, as the analysis result, for example, a planar image showing vibration energy.

本実施形態における非接触音響検査装置１０は、上述の構成に加えて、任意波形発生装置１７及びアンプ１９を更に有している。なお、任意波形発生装置１７及びアンプ１９は、上述した音響発信装置１１ともに設置されるものとする。しかしながら、ここで述べた構成は一具体例であり、任意波形発生装置１７又はアンプ１９については、本発明の実施において必須の構成ではない。
任意波形発生装置１７は、制御手段１５２の制御によって所望の周波数の音波を音響発信装置１１から発生させる装置である。言い換えると、制御手段１５２は、音響発信装置１１から平面波音波１２が出力される時間関係を制御する手段である。任意波形発生装置１７に用いられる機器は特に限定されず、例えばバースト波を発生可能な市販の任意波形発生器等を用いることができる。
アンプ１９に用いられる機器は特に限定されず、例えば、市販のオーディオアンプを用いることができる。 In addition to the above-mentioned configuration, the non-contact acoustic inspection device 10 in this embodiment further includes an arbitrary waveform generator 17 and an amplifier 19. The arbitrary waveform generator 17 and the amplifier 19 are assumed to be installed together with the above-mentioned acoustic transmission device 11. However, the configuration described here is one specific example, and the arbitrary waveform generator 17 or the amplifier 19 are not essential components for implementing the present invention.
The arbitrary waveform generator 17 is a device that generates a sound wave of a desired frequency from the acoustic transmission device 11 under the control of the control means 152. In other words, the control means 152 is a means for controlling the time relationship in which the plane wave sound wave 12 is output from the acoustic transmission device 11. The device used for the arbitrary waveform generator 17 is not particularly limited, and for example, a commercially available arbitrary waveform generator capable of generating a burst wave can be used.
The device used for the amplifier 19 is not particularly limited, and for example, a commercially available audio amplifier can be used.

＜非接触音響検査装置１０を用いた評価実験１について＞
以下、非接触音響検査装置１０を用いた評価実験１について説明する。
図２は、構造物１、音響発信装置１１、光学計測装置１３の設置位置関係、および搬送装置１４の動きを示す模式図である。
図２に示すように、評価実験１は、光学計測装置１３とともに音響発信装置１１も移動させる。本実施形態では、光学計測装置１３と音響発信装置１１とを同一の搬送装置１４に搭載し、移動した。なお、図２には、コンピュータ１５は図示していないが、搬送装置１４に搭載し、光学計測装置１３および音響発信装置１１とともに移動してもよいし、搬送装置１４には搭載せず、他の位置に設置してもよい。
・光学計測装置１３は、ポータブルレーザドップラ振動計（ＶＧＯ－２００（登録商標），ＰｏｌｙｔｅｃＧｍｂＨ社製）を４台用いた。ポータブルレーザドップラ振動計４台は、４台それぞれのコンクリート供試体１までの距離が一定（図２のｌ_１が相当）となるように、かつ、鉛直方向に所定間隔空けて設置した。
・音響発信装置１１は長距離音響発生装置（ＬＲＡＤ－３００Ｘ（登録商標），Ｇｅｍａｓｙｓ社製）を用いた。
・光学計測装置１３と音響発信装置１１を搬送装置１４（台車）に搭載し、搬送装置１４を実験者が人力で移動させた。
・光学計測装置１３からコンクリート供試体１の対象面２までの距離（図２のｌ_１が相当）は約１．４３メートル、音響発信装置１１からコンクリート供試体１の対象面２までの距離（図２のｌ_２が相当）は約１．４５メートルとした。
・コンクリート供試体１の対象面２の音圧は１２０ｄＢ（Ｚ特性最大値）とした。
・搬送装置１４の移動速度はｓｌｏｗ（０．２８ｍ／ｓ＝１．０１ｋｍ／ｈ）、ｎｏｒｍａｌ（０．４４ｍ／ｓ＝１．５９ｋｍ／ｈ）、ｆａｓｔ（０．５８ｍ／ｓ＝２．０８ｋｍ／ｈ）の３段階とした。
このように、評価実験１では、搬送装置１４は、光学計測装置１３と音響発信装置１１を移動させ、非接触音響検査装置１０は移動させながら送信した平面波音波１２および受信した振動波を用いて解析を行う。 <Evaluation experiment 1 using the non-contact acoustic inspection device 10>
Evaluation experiment 1 using the non-contact acoustic inspection device 10 will be described below.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the relative positions of the structure 1, the acoustic transmission device 11, and the optical measurement device 13, and the movement of the transport device .
As shown in Fig. 2, in evaluation experiment 1, the sound emitting device 11 is moved together with the optical measuring device 13. In this embodiment, the optical measuring device 13 and the sound emitting device 11 are mounted on the same transport device 14 and moved. Note that although the computer 15 is not shown in Fig. 2, it may be mounted on the transport device 14 and moved together with the optical measuring device 13 and the sound emitting device 11, or it may be installed in another position without being mounted on the transport device 14.
Four portable laser Doppler vibrometers (VGO-200 (registered trademark), manufactured by Polytec GmbH) were used as the optical measuring device 13. The four portable laser Doppler vibrometers were installed at a constant distance from each other to the concrete specimen 1 (corresponding to _l1 in FIG. 2) and at a predetermined interval in the vertical direction.
The acoustic transmission device 11 used was a long-distance acoustic generator (LRAD-300X (registered trademark), manufactured by Gemasys).
The optical measuring device 13 and the acoustic transmitting device 11 were mounted on a transport device 14 (cart), and the transport device 14 was moved manually by the experimenter.
The distance from the optical measuring device 13 to the target surface 2 of the concrete specimen 1 (corresponding to _l1 in Figure 2) was approximately 1.43 meters, and the distance from the acoustic transmitting device 11 to the target surface 2 of the concrete specimen 1 (corresponding to _l2 in Figure 2) was approximately 1.45 meters.
The sound pressure on the target surface 2 of the concrete specimen 1 was set to 120 dB (maximum value of Z characteristic).
The moving speed of the conveying device 14 was set to three levels: slow (0.28 m/s = 1.01 km/h), normal (0.44 m/s = 1.59 km/h), and fast (0.58 m/s = 2.08 km/h).
In this way, in evaluation experiment 1, the conveying device 14 moves the optical measuring device 13 and the acoustic transmitting device 11, and the non-contact acoustic inspection device 10 performs analysis using the plane wave sound wave 12 transmitted and the vibration wave received while moving.

図３は、構造物１の内部に埋め込んだ模擬欠陥の配置を示す図である。
評価実験１において検査対象となるコンクリート供試体１は、その内部に２５ｍｍ厚の発泡スチロールで作られた模擬円形空洞欠陥が埋設されている。コンクリート供試体１は、幅２００センチメートル×高さ１５０センチメートル×奥行き３０センチメートルである。
ここで模擬円形空洞欠陥とは人為的に作成した欠陥部であり、具体的には、直径５０ｍｍ×深さ６０ｍｍ、直径５０ｍｍ×深さ４０ｍｍ、直径５０ｍｍ×深さ２０ｍｍ、直径５０ｍｍ×深さ１０ｍｍ、直径１００ｍｍ×深さ８０ｍｍ、直径１００ｍｍ×深さ６０ｍｍ、直径１００ｍｍ×深さ４０ｍｍ、直径１００ｍｍ×深さ２０ｍｍ、直径１５０ｍｍ×深さ１００ｍｍ、直径１５０ｍｍ×深さ８０ｍｍ、直径１５０ｍｍ×深さ６０ｍｍ、直径１５０ｍｍ×深さ４０ｍｍ、直径２００ｍｍ×深さ１００ｍｍ、直径２００ｍｍ×深さ８０ｍｍ、直径２００ｍｍ×深さ６０ｍｍ、直径２００ｍｍ×深さ４０ｍｍ、直径３００ｍｍ×深さ１００ｍｍ、直径３００ｍｍ×深さ８０ｍｍ、直径３００ｍｍ×深さ６０ｍｍ、直径３００ｍｍ×深さ４０ｍｍの欠陥部が他の欠陥部と重ならない一定の間隔でコンクリート供試体１に埋設されている。 FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of artificial defects embedded inside the structure 1. As shown in FIG.
A concrete specimen 1 to be inspected in evaluation experiment 1 has a simulated circular cavity defect made of polystyrene foam with a thickness of 25 mm embedded therein. The concrete specimen 1 has dimensions of 200 cm wide x 150 cm high x 30 cm deep.
Here, the simulated circular cavity defect refers to an artificially created defect portion, and specifically, the simulated circular cavity defect may be 50 mm in diameter x 60 mm in depth, 50 mm in diameter x 40 mm in depth, 50 mm in diameter x 20 mm in depth, 50 mm in diameter x 10 mm in depth, 100 mm in diameter x 80 mm in depth, 100 mm in diameter x 60 mm in depth, 100 mm in diameter x 40 mm in depth, 100 mm in diameter x 20 mm in depth, 150 mm in diameter x 100 mm in depth, 150 mm in diameter x 80 mm in depth, 150 mm in diameter x 15 ... Defects of 150 mm diameter x 40 mm depth, 200 mm diameter x 100 mm depth, 200 mm diameter x 80 mm depth, 200 mm diameter x 60 mm depth, 200 mm diameter x 40 mm depth, 300 mm diameter x 100 mm depth, 300 mm diameter x 80 mm depth, 300 mm diameter x 60 mm depth and 300 mm diameter x 40 mm depth are embedded in the concrete specimen 1 at regular intervals so as not to overlap with other defects.

図３に示した構造物１に対し、評価実験１での計測領域を図４に示す。
評価実験１は、構造物１に対し光学計測装置１３は約１．４３メートル、音響発信装置１１は約１，４５メートル離れた位置から図４に示す範囲を搬送装置１４で移動しながら計測を行った。具体的には、図３に示す直径３００ｍｍ×深さ８０ｍｍ、直径３００ｍｍ×深さ６０ｍｍ、直径３００ｍｍ×深さ４０ｍｍの模擬円形空洞欠陥が埋設された領域を計測した。搬送装置１４（台車）には、光学計測装置１３のポータブルレーザドップラ振動計４台を構造物１と所定距離の位置に、鉛直方向に所定間隔空けて設置する。また、搬送装置１４（台車）には、音響発信装置１１も設置し、当該搬送装置１４（台車）を図４に示した計測領域を計測可能とするように移動した。 FIG. 4 shows the measurement area in evaluation experiment 1 for the structure 1 shown in FIG.
In the evaluation experiment 1, the optical measuring device 13 was about 1.43 meters away from the structure 1, and the acoustic transmission device 11 was about 1.45 meters away from the structure 1, and measurements were performed while moving the transport device 14 in the range shown in FIG. 4. Specifically, measurements were performed in the areas in which simulated circular cavity defects of diameter 300 mm x depth 80 mm, diameter 300 mm x depth 60 mm, and diameter 300 mm x depth 40 mm were embedded as shown in FIG. 3. Four portable laser Doppler vibrometers of the optical measuring device 13 were installed on the transport device 14 (cart) at a predetermined distance from the structure 1 and at a predetermined interval in the vertical direction. The acoustic transmission device 11 was also installed on the transport device 14 (cart), and the transport device 14 (cart) was moved so as to be able to measure the measurement area shown in FIG. 4.

次に、評価実験１の解析方法について説明する。
評価実験１では、平面波音波１２と光学計測装置１３で受信した受信信号である振動波との相互相関関数を算出している。
振動波は、平面波音波１２によって加振された対象面２に対し、光学計測装置１３によってレーザ１３１（観察波１３１）を照射した際に当該観察波１３１が対象面２で反射し光学計測装置１３で受信可能な波形である。
平面波音波１２による振動が発生した周波数帯域を検出するために、本発明者らは送信した周波数毎のバースト波形と光学計測装置１３により得られた振動波の相互相関処理を行い、周波数毎に得られた相関値の最大値を計測点の値として表示する解析方法をこれまで行った。しかし、本発明は、光学計測装置１３を移動させながら計測するため、光学計測装置１３の共振周波数のノイズが大きく、また、計測位置が移動することにより複数の計測点の情報が含まれるため、上記方法により算出した相関値を用いるのでは構造物１の状態を正確に解析できないという問題があった。
そこで、本発明者らは研究を重ねた結果、送信した周波数毎のバースト波形と光学計測装置１３により得られた振動波の相互相関処理を行い、バースト波形の送信間隔毎に最大の相関値を示す周波数の相関波形を採用することで計測点毎の相関値の最大値を算出する解析方法を見出した。 Next, the analysis method of evaluation experiment 1 will be described.
In the evaluation experiment 1, the cross-correlation function between the plane acoustic wave 12 and the vibration wave, which is the reception signal received by the optical measurement device 13, is calculated.
The vibration wave is a waveform that can be received by the optical measuring device 13 when a laser 131 (observation wave 131) is irradiated by the optical measuring device 13 onto the target surface 2 vibrated by the plane wave acoustic wave 12, and the observation wave 131 is reflected by the target surface 2.
In order to detect the frequency band where vibration due to the plane wave sound wave 12 occurs, the inventors have performed cross-correlation processing of the burst waveform for each transmitted frequency and the vibration wave obtained by the optical measuring device 13, and have previously performed an analysis method in which the maximum correlation value obtained for each frequency is displayed as the value of the measurement point. However, in the present invention, since the optical measuring device 13 is moved while measuring, there is a large noise in the resonance frequency of the optical measuring device 13, and since the measurement position moves and information on multiple measurement points is included, there is a problem that the state of the structure 1 cannot be accurately analyzed by using the correlation value calculated by the above method.
Therefore, as a result of extensive research, the inventors discovered an analysis method in which cross-correlation processing is performed between the burst waveform for each transmitted frequency and the vibration wave obtained by the optical measuring device 13, and the correlation waveform of the frequency showing the maximum correlation value for each transmission interval of the burst waveform is adopted to calculate the maximum correlation value for each measurement point.

評価実験１に用いた平面波音波１２を図５に示す。
評価実験１では、図５に示すような周波数範囲５００～４１００Ｈｚのマルチトーンバースト波（パルス幅３ｍｓ、周波数インターバル２００Ｈｚ、波形全体の時間長さ６０ｍｓ）を平面波音波１２として用いた。
このように、評価実験１では、音響発信装置１１は、異なる周波数（周波数範囲５００～４１００Ｈｚが相当）の複数のバースト波からなるマルチトーンバースト波を所定の送信間隔（６０ｍｓ毎等に設定できるがここでは１２０ｍｓを使用）で平面波音波１２として送出する。 The plane acoustic wave 12 used in the evaluation experiment 1 is shown in FIG.
In evaluation experiment 1, a multi-tone burst wave having a frequency range of 500 to 4100 Hz (pulse width 3 ms, frequency interval 200 Hz, total waveform time length 60 ms) as shown in FIG.
Thus, in evaluation experiment 1, the acoustic transmission device 11 transmits a multi-tone burst wave consisting of multiple burst waves of different frequencies (corresponding to a frequency range of 500 to 4100 Hz) as a plane wave acoustic wave 12 at a predetermined transmission interval (which can be set to every 60 ms, etc., but 120 ms is used here).

図６を用いて、本装置の解析方法の相互相関処理について説明する。
図６（１）は、光学計測装置１３が搬送装置１４によって移動しながら受信した信号（振動波）の取得波形例である。取得波形には、複数の周波数成分が含まれており、また、複数の計測点の情報が含まれている。 The cross-correlation process of the analysis method of this apparatus will be described with reference to FIG.
6(1) shows an example of an acquired waveform of a signal (vibration wave) received by the optical measuring device 13 while moving by the conveying device 14. The acquired waveform contains multiple frequency components and also contains information on multiple measurement points.

図６（２）は、相互相関処理用の参照波形例である。
参照波形は平面波音波１２の周波数範囲に対応したバースト波を用いる。本実施形態では、平面波音波１２の周波数範囲は５００～４１００Ｈｚであるため、当該範囲で、かつ、任意の周波数間隔毎に参照波形を設ける。本実施形態では、任意の周波数間隔を１０Ｈｚ毎に、参照波形ｆ_１、参照波形ｆ_２、・・・、参照波形ｆ_ｎとする。周波数間隔は計算時間を考慮して設定した間隔であり、１０Ｈｚより大きい間隔でも小さい間隔でもよい。ただし、間隔が大きすぎると、相関値の大きい周波数が特定できず、また、間隔が小さすぎると計算時間（解析時間）を要してしまうため、コンピュータ１５のスペック等を考慮して決定することが好ましい。
各参照波形のパルス幅は、平面波音波１２のパルス幅を考慮して決定する。参照波形のパルス幅が平面波音波１２のパルス幅と同一であると相関値は高まる。一方、参照波形との相関処理を行う取得波形（振動波）は、構造物１の欠損部などによって共振した振動波であるため、振動が減衰する時間は平面波音波１２のパルス幅より長くなることが考えられる。そこで、平面波音波１２のパルス幅より長いパルス幅を参照波形のパルス幅とする。本実施形態では、平面波音波１２のパルス幅は３ｍｓであることを考慮し検証を重ねた結果、パルス幅を２０ｍｓとすれば減衰する時間をカバーできることが分かったため、参照波形のパルス幅は２０ｍｓとした。
また、本装置は光学計測装置１３を移動させながら計測するため、参照波形の全ての時間を用いず、平面波音波１２の送信間隔毎に最大の相関値を示す周波数の相関波形を採用するようにする。このため、各参照波形は、平面波音波１２と同様のバースト波形に対し、送信間隔と同一または整数倍の間隔で、かつ、所定数連続したタイミングの波形とする。具体的には、図６（２）に示すように、参照波形は周波数毎に、３か所ずつ波形が示されている。図６（２）に示された波形と波形との間隔は、送信間隔と同一または整数倍の間隔であり、３連続したタイミングの波形である。送信間隔と同一または整数倍の間隔とすることで、加振された周期で振動した計測点の情報を抽出することが可能となる。送信間隔の整数倍の間隔が好ましく、１倍の間隔がより好ましい。連続数は、構造物１の欠陥部の大きさおよび光学計測装置１３の移動速度に依存するため、これらを考慮して決定する必要があり、また、連続数が多すぎるとノイズを含むことになる虞があるため、検出したい最大の欠陥部に合わせて調整するのが望ましい。本実施形態では、模擬円形空洞欠陥の直径が３００ｍｍであり、光学計測装置１３の移動速度のうち最も早いｆａｓｔは０．４８ｍ／ｓであることを考慮し、検証を重ねた結果、参照波形は、送信間隔の１倍（１２０ｍｓ）、かつ、３連続の波形とすると相関値の高い信号を高感度に抽出できたため、この値を採用した。
このように解析手段１５１は、マルチトーンバースト波の周波数帯域（例えば、５００～４１００Ｈｚが相当）に対し任意の周波数間隔毎（例えば、１０Ｈｚ毎が相当）に参照波形と振動波との相互相関関数を算出する。
また、このように解析手段１５１は、複数のバースト波に所定の送信間隔（例えば、１２０ｍｓ）のＮ倍（Ｎは自然数）かつ所定数連続（例えば、３連続）したフィルタ処理を施した参照波形（例えば、図６（２）参照）を用いて相互相関関数を算出することで、Ｓ／Ｎ比の低い信号から、平面波音波１２の送信波形と相関値の高い信号を高感度に抽出することが可能となる。 FIG. 6(2) is an example of a reference waveform for cross-correlation processing.
The reference waveform uses a burst wave corresponding to the frequency range of the plane wave sound wave 12. In this embodiment, since the frequency range of the plane wave sound wave 12 is 500 to 4100 Hz, a reference waveform is provided within this range and at arbitrary frequency intervals. In this embodiment, the arbitrary frequency intervals are set to be reference waveform f ₁ , reference waveform f ₂ , ..., reference waveform f _n at 10 Hz intervals. The frequency intervals are set in consideration of the calculation time, and may be greater or smaller than 10 Hz. However, if the intervals are too large, it is not possible to identify frequencies with a large correlation value, and if the intervals are too small, calculation time (analysis time) is required, so it is preferable to determine the frequency intervals in consideration of the specifications of the computer 15.
The pulse width of each reference waveform is determined in consideration of the pulse width of the plane wave sound wave 12. If the pulse width of the reference waveform is the same as the pulse width of the plane wave sound wave 12, the correlation value is increased. On the other hand, since the acquired waveform (vibration wave) for which correlation processing with the reference waveform is performed is a vibration wave resonated by a missing part of the structure 1, it is considered that the time for the vibration to decay is longer than the pulse width of the plane wave sound wave 12. Therefore, the pulse width of the reference waveform is set to a pulse width longer than the pulse width of the plane wave sound wave 12. In this embodiment, the pulse width of the plane wave sound wave 12 is 3 ms, and as a result of repeated verification, it was found that the decay time can be covered if the pulse width is set to 20 ms, so the pulse width of the reference waveform is set to 20 ms.
In addition, since this device performs measurements while moving the optical measuring device 13, the entire time of the reference waveform is not used, and the correlation waveform of the frequency showing the maximum correlation value for each transmission interval of the plane wave sound wave 12 is adopted. For this reason, each reference waveform is a waveform with a timing that is the same as or an integer multiple of the transmission interval and a predetermined number of consecutive times with respect to a burst waveform similar to the plane wave sound wave 12. Specifically, as shown in FIG. 6 (2), the reference waveform is shown in three places for each frequency. The interval between the waveforms shown in FIG. 6 (2) is the same as or an integer multiple of the transmission interval, and is a waveform with three consecutive timings. By making the interval the same as or an integer multiple of the transmission interval, it is possible to extract information on the measurement point that vibrates with the excitation period. An interval that is an integer multiple of the transmission interval is preferable, and an interval that is 1 time is more preferable. The number of consecutive times depends on the size of the defective part of the structure 1 and the moving speed of the optical measuring device 13, so it is necessary to determine them taking these into consideration. Also, if the number of consecutive times is too large, there is a risk of noise being included, so it is desirable to adjust it according to the largest defective part to be detected. In this embodiment, taking into consideration that the diameter of the simulated circular cavity defect is 300 mm and the fastest moving speed of the optical measuring device 13, "fast," is 0.48 m/s, repeated verification revealed that when the reference waveform is set to one time the transmission interval (120 ms) and to three consecutive waveforms, signals with high correlation values can be extracted with high sensitivity, and therefore this value was adopted.
In this manner, the analysis means 151 calculates the cross-correlation function between the reference waveform and the vibration wave at any frequency interval (e.g., 10 Hz) for the frequency band of the multi-tone burst wave (e.g., 500 to 4100 Hz).
In addition, the analysis means 151 calculates a cross-correlation function using a reference waveform (e.g., see Figure 6 (2)) that has been subjected to filtering processing of a plurality of burst waves at N times (N is a natural number) a predetermined transmission interval (e.g., 120 ms) and a predetermined number of consecutive times (e.g., 3 consecutive times), thereby making it possible to extract with high sensitivity a signal that has a high correlation value with the transmission waveform of the plane wave sound wave 12 from a signal with a low S/N ratio.

図６（３）は、図６（１）に示した取得波形（振動波）と図６（２）に示した参照波形との相互相関処理を行うイメージを示している。図６（３）に示すように、周波数毎に相互相関処理を行う。
図６（４）は、図６（３）に示した相互相関処理に基づき、送信間隔毎（本実施形態では、１２０ｍｓ毎）に最大の相関値を示す周波数を特定し、特定した相関波形をその送信タイミングの相関波形とすることを示している。例えば、５［ｓ］では、最大の相関値（０，０３）を示す周波数ｆ_２を採用し、６［ｓ］では、最大の相関値（０，０２）を示す周波数ｆ_ｎを採用する。特定した相関波形を用いて、振動エネルギーを示した平面画像を表示させるようにした。
このように、解析手段１５１は、平面波音波１２として送信するマルチトーンバーストと同様の参照波形と振動波との相互相関関数を算出するようにする（図６参照）。また、解析手段１５１は、マルチトーンバースト波の周波数毎に相互相関関数を算出し、算出した相互相関関数に基づき、所定の送信間隔毎（例えば、１２０ｍｓ毎）に参照波形と振動波との最大相関値を示す周波数の参照波形を特定するようにする（図６参照）。 Fig. 6(3) shows an image of cross-correlation processing between the acquired waveform (oscillating wave) shown in Fig. 6(1) and the reference waveform shown in Fig. 6(2). As shown in Fig. 6(3), cross-correlation processing is performed for each frequency.
Fig. 6(4) shows that the frequency showing the maximum correlation value is specified for each transmission interval (every 120 ms in this embodiment) based on the cross-correlation processing shown in Fig. 6(3), and the specified correlation waveform is used as the correlation waveform for that transmission timing. For example, at 5 [s], frequency _f2 showing the maximum correlation value (0,03) is adopted, and at 6 [s], frequency _fn showing the maximum correlation value (0,02) is adopted. Using the specified correlation waveform, a planar image showing vibration energy is displayed.
In this way, the analysis means 151 calculates the cross-correlation function between the vibration wave and the reference waveform similar to the multi-tone burst transmitted as the plane wave sound wave 12 (see FIG. 6). The analysis means 151 also calculates the cross-correlation function for each frequency of the multi-tone burst wave, and identifies the reference waveform of the frequency showing the maximum correlation value between the reference waveform and the vibration wave at each predetermined transmission interval (e.g., every 120 ms) based on the calculated cross-correlation function (see FIG. 6).

図７は、図６で算出した相関波形を用いた画像化処理方法について示す。
図７に示すように、光学計測装置１３で受信した受信信号（振動波）に対し、平面波音波１２の送信間隔である１２０ｍｓ毎を１画素（測定点）として画像処理を行う。
本実施形態では、光学計測装置１３で受信した受信信号に対し、図６に示した相互相関処理を行い、所定間隔毎に最大の相関値を示す周波数との相関波形を算出するため、算出した相関波形を用いて画像化処理を行った。 FIG. 7 shows an imaging processing method using the correlation waveform calculated in FIG.
As shown in FIG. 7, image processing is performed on the received signal (vibration wave) received by the optical measuring device 13, with one pixel (measurement point) being taken for every 120 ms, which is the transmission interval of the plane acoustic wave 12.
In this embodiment, the cross-correlation processing shown in FIG. 6 is performed on the reception signal received by the optical measurement device 13, and a correlation waveform with the frequency showing the maximum correlation value at each predetermined interval is calculated, and imaging processing is performed using the calculated correlation waveform.

評価実験１の解析結果を図８に示す。
図８は、光学計測装置１３によって構造物１を移動計測し、上述した解析方法により算出した相関値のエネルギー表示を示している。
図８（ａ）は、搬送装置１４の移動速度がｓｌｏｗの場合、図８（ｂ）は、搬送装置１４の移動速度がｎｏｒｍａｌの場合、図８（ｃ）は搬送装置１４の移動速度がｆａｓｔの場合である。上述したように、参照波形の送信間隔（１２０ｍｓが相当）毎を１画素としていることより、例えば、図８（ａ）の場合、上述した計測領域の計測に要する時間が約３．９秒であるため、ポータブルレーザドップラ振動計１台で受信した振動波に対し、６５画素分のデータを算出できる。そして、算出した各画素のデータを平面画像として表示している。
このように、解析手段１５１は、対象面の各単位部位（例えば、ポータブルレーザドップラ振動計毎の振動波に対し、送信間隔（１２０ｍｓ）毎）を座標位置とする平面画像に、特定した参照波形と振動波との相関値を所定の送信間隔毎（例えば、１２０ｍｓ毎）に描画し、得られた平面画像（例えば、図８参照）解析結果として出力するようにする。
そして、図８から明らかなように、評価実験１では、深さ４０ｍｍの模擬円形空洞欠陥および深さ６０ｍｍ模擬円形空洞欠陥について検出できた。 The analysis results of evaluation experiment 1 are shown in FIG.
FIG. 8 shows the energy representation of the correlation value calculated by the above-mentioned analysis method after measuring the structure 1 while it is moving with the optical measuring device 13.
Fig. 8(a) shows the case where the moving speed of the transport device 14 is slow, Fig. 8(b) shows the case where the moving speed of the transport device 14 is normal, and Fig. 8(c) shows the case where the moving speed of the transport device 14 is fast. As described above, since one pixel is generated for each transmission interval (corresponding to 120 ms) of the reference waveform, for example, in the case of Fig. 8(a), the time required to measure the above-mentioned measurement area is about 3.9 seconds, so that data for 65 pixels can be calculated for the vibration waves received by one portable laser Doppler vibrometer. The calculated data for each pixel is then displayed as a planar image.
In this way, the analysis means 151 plots the correlation value between the identified reference waveform and the vibration wave at a predetermined transmission interval (e.g., every 120 ms) on a planar image having coordinate positions for each unit portion of the target surface (e.g., for the vibration wave of each portable laser Doppler vibrometer, at each transmission interval (120 ms)), and outputs the obtained planar image (e.g., see Figure 8) as the analysis result.
As is clear from FIG. 8, in evaluation experiment 1, the 40 mm deep simulated circular cavity defect and the 60 mm deep simulated circular cavity defect were able to be detected.

＜非接触音響検査装置１０を用いた評価実験２について＞
以下、非接触音響検査装置１０を用いた評価実験２について説明する。
評価実験２は、評価実験１では光学計測装置１３と音響発信装置１１を搬送装置１４で移動させながら計測したのに対し、光学計測装置１３は評価実験１と同様、搬送装置１４で移動させながら計測するが、音響発信装置１１は所定位置に固定した状態で平面波音波１２を出力する点が評価実験１と異なる。非接触音響検査装置１０を構成する装置および手段は、音響発信装置１１は固定設置されること、これに伴い、搬送装置１４（台車）は音響発信装置１１を移動しないことおよび送信間隔が６０ｍｓであることを除き、評価実験１と同様である。 <Evaluation experiment 2 using the non-contact acoustic inspection device 10>
Evaluation experiment 2 using the non-contact acoustic inspection device 10 will now be described.
In evaluation experiment 2, measurements were taken while the optical measuring device 13 and acoustic emitting device 11 were moved by the transport device 14, as in evaluation experiment 1, whereas evaluation experiment 2 differs from evaluation experiment 1 in that, in this evaluation experiment, the optical measuring device 13 is moved by the transport device 14 while measurements are taken, but the acoustic emitting device 11 is fixed in a predetermined position and outputs the plane wave sound wave 12. The devices and means constituting the non-contact acoustic inspection device 10 are the same as those in evaluation experiment 1, except that the acoustic emitting device 11 is fixedly installed, and therefore the transport device 14 (cart) does not move the acoustic emitting device 11, and the transmission interval is 60 ms.

図９は、構造物１、音響発信装置１１、光学計測装置１３の設置位置関係、および搬送装置１４の動きを示す模式図である。図９に示すように、音響発信装置１１は光学計測装置１３を移動させる搬送装置１４の後方、すなわち、構造物１の対象面２に対して光学計測装置１３よりも離れた位置に設置する。
・光学計測装置１３は、ポータブルレーザドップラ振動計（ＶＧＯ－２００（登録商標），ＰｏｌｙｔｅｃＧｍｂＨ社製）を５台用いた。ポータブルレーザドップラ振動計５台は、５台それぞれのコンクリート供試体１までの距離が一定（図９のｌ_１が相当）となるように、かつ、鉛直方向に所定間隔空けて設置した。
・音響発信装置１１は長距離音響発生装置（ＬＲＡＤ－３００Ｘ（登録商標），Ｇｅｍａｓｙｓ社製）を用いた。
・光学計測装置１３を搬送装置１４（台車）に搭載し、台車を実験者が人力で移動させた。
・音響発信装置１１は構造物１の対象面２に対して光学計測装置１３よりも離れた位置に設置した。音響発信装置１１からコンクリート供試体１の対象面２までの距離（図９のｌ_２が相当）は約５メートルとした。
・光学計測装置１３からコンクリート供試体１の対象面２までの距離（図９のｌ_１が相当）は約１メートルとした。
・コンクリート供試体１の対象面２の音圧は１２０ｄＢ（Ｚ特性最大値）とした。
・搬送装置１４の移動速度はｓｌｏｗ（０．１７ｍ／ｓ＝０．６１ｋｍ／ｈ）、ｎｏｒｍａｌ（０．２４ｍ／ｓ＝０．８７ｋｍ／ｈ）、ｆａｓｔ（０．４８ｍ／ｓ＝１．７４ｋｍ／ｈ）の３段階とした。 9 is a schematic diagram showing the relative positions of the structure 1, the acoustic emitting device 11, and the optical measuring device 13, and the movement of the transport device 14. As shown in Fig. 9, the acoustic emitting device 11 is installed behind the transport device 14 that moves the optical measuring device 13, that is, at a position farther away from the target surface 2 of the structure 1 than the optical measuring device 13.
Five portable laser Doppler vibrometers (VGO-200 (registered trademark), manufactured by Polytec GmbH) were used as the optical measuring device 13. The five portable laser Doppler vibrometers were installed at a constant distance from each other to the concrete specimen 1 (corresponding to _l1 in FIG. 9) and at a predetermined interval in the vertical direction.
The acoustic transmission device 11 used was a long-distance acoustic generator (LRAD-300X (registered trademark), manufactured by Gemasys).
The optical measuring device 13 was mounted on a transport device 14 (cart), and the cart was moved manually by the experimenter.
The acoustic transmitter 11 was installed at a position farther away from the target surface 2 of the structure 1 than the optical measuring device 13. The distance from the acoustic transmitter 11 to the target surface 2 of the concrete specimen 1 (corresponding to _l2 in Figure 9) was about 5 meters.
The distance from the optical measuring device 13 to the target surface 2 of the concrete specimen 1 (corresponding to _l1 in FIG. 9) was set to about 1 meter.
The sound pressure on the target surface 2 of the concrete specimen 1 was set to 120 dB (maximum value of Z characteristic).
The moving speed of the conveying device 14 was set to three levels: slow (0.17 m/s = 0.61 km/h), normal (0.24 m/s = 0.87 km/h), and fast (0.48 m/s = 1.74 km/h).

次に、構造物１について説明する。構造物１は評価実験１と同一のものを用いる。したがって、図３に示した通りである。
図３に示した構造物１に対し、評価実験２での計測領域を図１０に示す。
評価実験２は、構造物１に対し音響発信装置１１は約５メートル離れた位置に設置し、光学計測装置１３は約１メートル離れた位置から図１０に示す範囲を搬送装置１４で移動しながら計測を行った。具体的には、図３に示す直径３００ｍｍ×深さ４０ｍｍの模擬円形空洞欠陥が埋設された領域を計測した。搬送装置１４（台車）には、光学計測装置１３のポータブルレーザドップラ振動計５台を構造物１と所定距離の位置に、鉛直方向に所定間隔空けて設置し、当該搬送装置１４（台車）を図１０に示した計測領域を計測可能とするように移動した。 Next, the structure 1 will be described. The structure 1 used is the same as that used in the evaluation experiment 1. Therefore, it is as shown in FIG.
FIG. 10 shows the measurement area in evaluation experiment 2 for structure 1 shown in FIG.
In evaluation experiment 2, the acoustic transmission device 11 was installed at a position about 5 meters away from the structure 1, and the optical measurement device 13 was moved from a position about 1 meter away by the transport device 14 to perform measurements within the range shown in Fig. 10. Specifically, the area in which the simulated circular cavity defect of 300 mm in diameter and 40 mm in depth shown in Fig. 3 was embedded was measured. Five portable laser Doppler vibrometers of the optical measurement device 13 were installed on the transport device 14 (cart) at a position a predetermined distance from the structure 1, spaced at predetermined intervals in the vertical direction, and the transport device 14 (cart) was moved so as to be able to measure the measurement area shown in Fig. 10.

評価実験２でも、評価実験１で説明した解析方法で平面波音波１２と振動波との相互相関関数を算出する。
評価実験２の解析結果を図１１に示す。
図７に示すように、光学計測装置１３で受信した受信信号（振動波）に対し、平面波音波１２の送信間隔毎を１画素（測定点）として画像処理を行う。評価実験２は、送信間隔は６０ｍｓであるから、６０ｍｓ毎を１画素として画像処理を行う。
図１１は光学計測装置１３によって構造物１を移動計測した際の相関値のエネルギー表示を示している。
図１１（ａ）は、搬送装置１４の移動速度がｓｌｏｗの場合、図１１（ｂ）は、搬送装置１４の移動速度がｎｏｒｍａｌの場合、図１１（ｃ）は搬送装置１４の移動速度がｆａｓｔの場合である。
図１１から明らかなように、評価実験２では、直径３００ｍｍ×深さ４０ｍｍ程度の大きさの模擬円形空洞欠陥について検出できた。 In the second evaluation experiment, the cross-correlation function between the plane sound wave 12 and the vibration wave is calculated using the analysis method described in the first evaluation experiment.
The analysis results of evaluation experiment 2 are shown in FIG.
7, image processing is performed on the received signal (vibration wave) received by the optical measurement device 13, with each transmission interval of the plane sound wave 12 being one pixel (measurement point). In evaluation experiment 2, the transmission interval is 60 ms, so image processing is performed with each 60 ms being one pixel.
FIG. 11 shows the energy representation of the correlation value when the structure 1 is measured by the optical measuring device 13 while moving.
11A shows the case where the moving speed of the transport device 14 is slow, FIG. 11B shows the case where the moving speed of the transport device 14 is normal, and FIG. 11C shows the case where the moving speed of the transport device 14 is fast.
As is clear from FIG. 11, in evaluation experiment 2, a simulated circular cavity defect having a size of about 300 mm in diameter and 40 mm in depth could be detected.

以上のように、具体的な実施形態を示して本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。
＜変形例＞
本実施形態では、音響発信装置１１を移動させながら光学計測装置１３で計測する場合（評価実験１の場合）、光学計測装置１３と音響発信装置１１を同一の台車に搭載し移動したがこれに限らない。
例えば、光学計測装置１３と音響発信装置１１を異なる搬送装置１４に搭載させて、個々に移動させてもよい。 As described above, the present invention has been described by showing specific embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and also includes various modifications, improvements, and other aspects as long as the object of the present invention is achieved.
<Modification>
In this embodiment, when the acoustic emitting device 11 is moved while measuring with the optical measuring device 13 (in the case of evaluation experiment 1), the optical measuring device 13 and the acoustic emitting device 11 are mounted on the same cart and moved, but this is not limited to this.
For example, the optical measuring device 13 and the acoustic emitting device 11 may be mounted on different transport devices 14 and moved individually.

本実施形態では、光学計測装置１３は地表面を搬送装置１４によって移動するようにしたが、これに限らない。例えば、搬送装置１４として無人航空機を用いて光学計測装置１３を移動するようにしてもよい。搬送装置１４として無人航空機を用いれば、無人航空機に搭載した光学計測装置１３からのレーザ１３１を例えば、ビルの側壁だけでなく、ビルの屋上や高速道路に対し上空から垂直に照射させられるため、効率のよい検査を行うことが可能となる。 In this embodiment, the optical measurement device 13 is moved on the ground surface by the transport device 14, but this is not limited to the above. For example, the optical measurement device 13 may be moved using an unmanned aerial vehicle as the transport device 14. If an unmanned aerial vehicle is used as the transport device 14, the laser 131 from the optical measurement device 13 mounted on the unmanned aerial vehicle can be irradiated vertically from the sky not only onto the side walls of buildings, but also onto building rooftops and highways, for example, making it possible to perform efficient inspections.

本実施形態では、レーザドップラ計の台数を評価実験１では４台、評価実験２では５台としたが、これに限らない。レーザドップラ計の台数は、計測領域の面積や構造物１との距離などを考慮し、決定することが好ましい。 In this embodiment, the number of laser Doppler meters is four in evaluation experiment 1 and five in evaluation experiment 2, but this is not limited to this. It is preferable to determine the number of laser Doppler meters taking into consideration the area of the measurement region, the distance from the structure 1, etc.

本実施形態では、相互相関処理に用いる参照波形は、バースト波に送信間隔毎の３連続のフィルタ処理を施した波形としたがこれに限らない。光学計測装置１３の移動速度等を考慮して連続数を決定することが好ましい。 In this embodiment, the reference waveform used for the cross-correlation process is a waveform obtained by subjecting a burst wave to three consecutive filter processes at each transmission interval, but this is not limited to this. It is preferable to determine the number of consecutive waveforms taking into account the moving speed of the optical measurement device 13, etc.

本実施形態では、搬送装置１４によって光学計測装置１３を移動する際に生じる発生する振動について特に記載していないが、アクティブおよび／またはパッシブの制振対策を施すことが好ましい。制振対策を施すことにより、より精度の高い解析を行うことが可能となる。 In this embodiment, there is no specific description of the vibrations that occur when the optical measurement device 13 is moved by the transport device 14, but it is preferable to take active and/or passive vibration suppression measures. By taking vibration suppression measures, it becomes possible to perform more accurate analysis.

上記実施形態は、以下の技術思想を包含する。
＜１＞
構造物の対象面に平面波音波を照射して対象面を加振する非集束型の音響発信装置と、前記対象面の振動による振動波を光学的に計測する光学計測装置と、前記光学計測装置を移動させる搬送装置と、前記音響発信装置、前記光学計測装置、および、前記搬送装置を制御する制御手段と、前記光学計測装置によって計測された前記振動波を解析する解析手段と、解析結果を用いて前記構造物の状態を検査する検査手段と、を備え、前記搬送装置は、前記光学計測装置が移動しながら前記対象面の振動を計測可能とするように、前記光学計測装置を移動させることを特徴とする非接触音響検査装置。
＜２＞
前記搬送装置は、前記音響発信装置を移動させることを特徴とする＜１＞に記載の非接触音響検査装置。
＜３＞
前記音響発信装置は、異なる周波数の複数のバースト波からなるマルチトーンバースト波を所定の送信間隔で前記平面波音波として送出する＜１＞または＜２＞に記載の非接触音響検査装置。
＜４＞
前記音響発信装置は、異なる周波数の複数のバースト波からなるマルチトーンバースト波を所定の送信間隔で前記平面波音波として送出し、前記解析手段は、前記平面波音波に基づき生成した参照波形と前記振動波との相互相関関数を算出する＜１＞または＜２＞に記載の非接触音響検査装置。
＜５＞
前記解析手段は、前記マルチトーンバースト波の周波数毎に前記相互相関関数を算出し、算出した前記相互相関関数に基づき、前記所定の送信間隔毎に前記参照波形と前記振動波との最大相関値を示す周波数の参照波形を特定する＜４＞に記載の非接触音響検査装置。
＜６＞
前記解析手段は、前記対象面の各単位部位を座標位置とする平面画像に、特定した前記参照波形と前記振動波との相関値を前記所定の送信間隔毎に描画し、得られた前記平面画像を解析結果として出力する＜５＞に記載の非接触音響検査装置。
＜７＞
前記解析手段は、前記複数のバースト波に前記所定の送信間隔のＮ倍（Ｎは自然数）かつ所定数連続したフィルタ処理を施した参照波形を用いて前記相互相関関数を算出する＜４＞に記載の非接触音響検査装置。
＜８＞
前記解析手段は、前記マルチトーンバースト波の周波数帯域に対し、任意の周波数間隔毎に前記参照波形と前記振動波との相互相関関数を算出する＜４＞に記載の非接触音響検査装置。
＜９＞
前記光学計測装置は、前記対象面にレーザ光を垂直に照射する＜１＞または＜２＞に記載の非接触音響検査装置。 The above embodiment encompasses the following technical ideas.
＜1＞
A non-contact acoustic inspection device comprising: a non-focused acoustic emitting device that irradiates a target surface of a structure with a plane wave sound wave to vibrate the target surface; an optical measuring device that optically measures vibration waves caused by vibration of the target surface; a transport device that moves the optical measuring device; a control means for controlling the acoustic emitting device, the optical measuring device, and the transport device; an analysis means for analyzing the vibration waves measured by the optical measuring device; and an inspection means for inspecting the condition of the structure using the analysis results, wherein the transport device moves the optical measuring device so that the optical measuring device can measure the vibration of the target surface while moving.
＜2＞
The non-contact acoustic inspection device according to <1>, wherein the transport device moves the acoustic transmission device.
＜3＞
The non-contact acoustic inspection device according to <1> or <2>, wherein the acoustic transmission device transmits a multi-tone burst wave consisting of a plurality of burst waves of different frequencies as the plane wave acoustic wave at a predetermined transmission interval.
＜4＞
The non-contact acoustic inspection device according to <1> or <2>, wherein the acoustic transmission device transmits a multi-tone burst wave consisting of a plurality of burst waves of different frequencies as the plane wave acoustic wave at a predetermined transmission interval, and the analysis means calculates a cross-correlation function between a reference waveform generated based on the plane wave acoustic wave and the vibration wave.
＜5＞
The non-contact acoustic inspection device according to <4>, wherein the analysis means calculates the cross-correlation function for each frequency of the multi-tone burst wave, and identifies a reference waveform of a frequency showing a maximum correlation value between the reference waveform and the vibration wave for each of the predetermined transmission intervals based on the calculated cross-correlation function.
＜6＞
The non-contact acoustic inspection device described in <5>, wherein the analysis means plots a correlation value between the identified reference waveform and the vibration wave for each of the predetermined transmission intervals on a planar image having each unit portion of the target surface as a coordinate position, and outputs the obtained planar image as an analysis result.
＜７＞
The non-contact acoustic inspection device according to <4>, wherein the analysis means calculates the cross-correlation function using a reference waveform obtained by subjecting the plurality of burst waves to a filter process that is N times (N is a natural number) longer than the predetermined transmission interval and that is a predetermined number of consecutive waves.
＜8＞
The non-contact acoustic inspection device according to <4>, wherein the analysis means calculates a cross-correlation function between the reference waveform and the vibration wave at any frequency interval for a frequency band of the multi-tone burst wave.
＜9＞
The non-contact acoustic inspection device according to <1> or <2>, wherein the optical measuring device irradiates the target surface with laser light perpendicularly.

１構造物（コンクリート供試体）
２対象面
１０非接触音響検査装置
１１音響発信装置
１２平面波音波
１３光学計測装置
１４搬送装置
１５コンピュータ
１７任意波形発生装置
１９アンプ
１３１レーザ（観察波）
１５１解析手段
１５２制御手段
１５３検査手段
１５４表示装置 1. Structure (concrete specimen)
2 Object surface 10 Non-contact acoustic inspection device 11 Acoustic transmission device 12 Plane wave acoustic wave 13 Optical measurement device 14 Conveyor device 15 Computer 17 Arbitrary waveform generator 19 Amplifier 131 Laser (observation wave)
151 Analysis means 152 Control means 153 Inspection means 154 Display device

Claims

A non-focused acoustic transmission device that irradiates a target surface of a structure with a plane sound wave to vibrate the target surface;
an optical measuring device that optically measures a vibration wave caused by vibration of the target surface;
A transport device that moves the optical measurement device;
a control means for controlling the acoustic transmission device, the optical measurement device, and the transport device;
an analysis means for analyzing the vibration wave measured by the optical measurement device;
and an inspection means for inspecting a state of the structure using the analysis result,
A non-contact acoustic inspection device, characterized in that the transport device moves the optical measuring device so that the optical measuring device can measure vibrations of the target surface while moving.

The non-contact acoustic inspection device according to claim 1, characterized in that the transport device moves the acoustic transmission device.

The non-contact acoustic inspection device according to claim 1 or 2, wherein the acoustic transmitter transmits a multi-tone burst wave consisting of multiple burst waves of different frequencies as the plane wave acoustic wave at a predetermined transmission interval.

The acoustic transmission device transmits a multi-tone burst wave consisting of a plurality of burst waves of different frequencies as the plane wave acoustic wave at a predetermined transmission interval,
3. The non-contact acoustic inspection device according to claim 1, wherein the analyzing means calculates a cross-correlation function between the vibration wave and a reference waveform generated based on the plane acoustic wave.

The analysis means calculates the cross-correlation function for each frequency of the multi-tone burst wave,
5. The non-contact acoustic inspection device according to claim 4, wherein a reference waveform having a frequency showing a maximum correlation value between the reference waveform and the vibration wave is identified for each of the predetermined transmission intervals based on the calculated cross-correlation function.

The non-contact acoustic inspection device according to claim 5, wherein the analysis means plots the correlation value between the identified reference waveform and the vibration wave for each of the predetermined transmission intervals on a planar image having each unit portion of the target surface as a coordinate position, and outputs the obtained planar image as an analysis result.

The non-contact acoustic inspection device according to claim 4, wherein the analysis means calculates the cross-correlation function using a reference waveform obtained by subjecting the plurality of burst waves to a filter process that is N times (N is a natural number) the predetermined transmission interval and a predetermined number of consecutive times.

The non-contact acoustic inspection device according to claim 4, wherein the analysis means calculates a cross-correlation function between the reference waveform and the vibration wave at any frequency interval for the frequency band of the multi-tone burst wave.

The non-contact acoustic inspection device according to claim 1 or 2, wherein the optical measurement device irradiates the target surface with laser light perpendicularly.