JP3877591B2 - Packing detection method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプレキャストコンクリートで作られた型枠へのコンクリートの充填状況を検知する充填物検知方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、建築物の構造体には、プレキャストコンクリートで作られた型枠(以下、プレキャストコンクリート型枠と呼ぶ)の内部に鉄筋を配し、そこへコンクリートを充填する方法が採られている。近年、デザインの多様化などからプレキャストコンクリート型枠の形状も複雑になり、その複雑な形状の末端部までコンクリートが正しく充填されているかどうかを非破壊検査で容易に検出することができる方法が望まれている。
【0003】
例えば、現在商品化されている方法として、例えば特開平10−197467号公報で開示されているものがある。
図9は、同公報で開示されたコンクリート充填確認装置の構成図である。この図において、間隔をおいて設けられた電極としての一対のゲージ端子1a、1bと、ゲージ端子1a、1b間に接続された抵抗器2とを有して成り、コンクリートの打設空間に所定の間隔をおいて配設される3つの電気抵抗センサ1と、各電気センサ1のゲージ端子1a、1b間に一定の電圧を印加する電池3と、多点切替スイッチ4、検出計5及びパソコン6を有して成り、各電気抵抗センサ1の出力を順次電圧に変換して、各電圧値を表示する検出装置7とを備えて構成される。
【0004】
そして、打設空間にコンクリートが打設されて各電気抵抗センサ1の配置部にコンクリートが充満すると、各電気抵抗センサ1の一対のゲージ端子1a、1bがコンクリートに接して湿潤して導通状態となるため、このゲージ端子1a、1b間の抵抗値が変化する。そして、このときのゲージ端子1a、1b間の抵抗値の変化が検出装置7によって検出される。これにより、この検出結果に基づいてコンクリートの充填状態を把握することができる。
【0005】
更に別な方法として、熱電対をプレキャストコンクリート型枠内に配置して、空気とコンクリートの比熱の違いを利用して温度変化でコンクリートの充填の状態を見分けるようにしたものもある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のコンクリート充填確認装置にあっては、次のような問題があった。
すなわち、特開平10−197467号公報で開示されたものにあっては、電極にコンクリートが接触した際の抵抗値の変化は、コンクリートに含まれる水の硬度や周囲温度の影響によって一定しないため、毎回現場で基準値(リファレンス)をとる作業が必要となる。また、センサの特性上、一度コンクリートが接触して湿潤してしまうとその後コンクリートが移動して空洞ができてもそれを検知することができない。また、その後の凝固過程までは検知することができず、型枠の脱型時期を正確に把握することができない。
【0007】
また、熱電対を用いて空気とコンクリートの比熱の違いを利用してコンクリートの充填状況を検出する方法にあっては、コンクリートと気温の温度差が小さいとコンクリートの充填状況を正確に検出することができない。特に、海洋に埋設されたような建造物では内部が海水で満たされているため、温度差による検出は困難である。
【0008】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、所定の空間、例えば閉鎖空間及び開放空間であっても充填が目視等によって容易に確認できない空間内へのコンクリート等の充填物の充填状況を正確、且つ、容易に検知することができる充填物検知方法及び装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決する為の手段】
請求項1に係る発明の充填物検知方法は、電気エネルギを機械エネルギに変換するセンサ素子に所定の範囲で周波数が時間的に変化する正弦波の加振用信号を印加して検出手段に充填物が接触することによる周波数特性の時間的変化を観測する充填物検知方法であって、並列接続した固有振動数の異なる複数の前記センサ素子に前記加振用信号を印加した状態で該検出手段に充填物が接触することによる周波数特性の時間的変化を観測することで前記充填物の充填完了とその後の凝結過程を検知することを特徴とする。
【0010】
この方法によれば、電気信号を機械振動に変換するセンサ素子を正弦波の加振用信号によって加振するとともに、その周波数を任意の範囲で変化させることでセンサ素子の周波数特性を検出し、センサ素子にコンクリート等の充填物が接触することで周波数特性が変化することを利用して充填物を検知する。このセンサ素子の周波数特性の変化は、センサ素子の固有振動数付近で感度良く検出することができる。したがって、コンクリートの充填を検知するときと、コンクリートが凝結する過程を検出するときで固有振動数を変えた複数のセンサ素子によって空間内におけるコンクリート充填の検出とその凝結過程を検出することができる。
【0011】
また、複数のセンサ素子を並列接続することから、これらのセンサ素子への配線が2本のみで済み、気温やコンクリートの温度、使用している水の硬度などに影響されることがなく、高精度にコンクリートの充填及び凝結過程を検知することができる。また、各センサ素子の振動特性は予め判っているので、現場での基準値の設定が不要である。また、センサ素子の振動周波数特性はセンサ素子に接している物質の比重や粘度などによって変化するので、この変化量を測定すれば、充填された物質が気体なのか、液体なのか、固体なのであるかを識別することが可能である。さらに、センサ素子に印加する加振用信号の周波数範囲をセンサ素子の固有振動数付近にすることで、物質の種類と状態変化を精度良く測定することができる。
【0012】
請求項2に係る発明の充填物検知装置は、電気エネルギを機械エネルギに変換するセンサ素子を有する検出手段と、所定の範囲で周波数が時間的に変化する正弦波の電気信号を繰り返し発生させて加振用信号を生成する加振用信号生成手段と、前記検出手段に前記加振用信号が印加されたときの前記検出手段の周波数特性を反映した受信信号を出力する周波数特性反映信号出力手段と、前記周波数特性反映信号出力手段からの受信信号と前記加振用信号生成手段からの加振用信号とを乗算する乗算手段とを具備し、前記検出手段は、並列接続された固有振動数の異なる複数のセンサ素子を有することを特徴とする。
【0013】
この構成によれば、固有振動数の異なる複数のセンサ素子を並列接続して成る検出手段に正弦波の加振用信号によって加振するとともに、その周波数を任意の範囲で変化させることでセンサ素子の周波数特性を検出し、センサ素子にコンクリート等の充填物が接触することで周波数特性が変化することを利用して充填物を検知する。このセンサ素子の周波数特性の変化は、センサ素子の固有振動数付近で感度良く検出することができる。また、加振用信号と受信信号を乗算することによって受信信号の振幅を精度良く検出できる。
したがって、コンクリートの充填を検知するときと、コンクリートが凝結する過程を検出するときで固有振動数を変えた複数のセンサ素子によって空間内におけるコンクリート充填の検出とその凝結過程を精度良く検出することができる。
【0014】
請求項3に係る発明の充填物検知装置は、請求項2に係る発明の充填物検知装置において、前記加振用信号生成手段は、加振用信号の周波数を変化させる範囲を可変する周波数範囲可変手段を具備することを特徴とする。
【0015】
この構成によれば、周波数範囲を可変できるので、1つの検出手段で様々な種類の充填物(空気、水、コンクリートなど)の識別が可能となる。
【0016】
請求項4に係る発明の充填物検知装置は、請求項2から請求項3のいずれかに係る発明の充填物検知装置において、前記センサ素子は、圧電素子であることを特徴とする。
【0017】
この構成によれば、センサ素子として圧電素子を利用することによって、安価な充填物検知装置を提供することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る充填物検知装置の構成図である。この図において、本実施の形態に係る充填物検知装置は、同期信号発生器10と、可変周波数発振器11と、増幅器12と、抵抗13と、圧電スピーカ(検出手段)14と、差動増幅器15と、4象限掛け算器16と、ローパスフィルタ17とを備えて構成される。この場合、同期信号発生器10と可変周波数発振器11と増幅器12は加振用信号生成手段を構成する。また、抵抗13と差動増幅器15は周波数特性反映信号出力手段を構成する。また、4象限掛け算器16は乗算手段に対応する。
【0019】
同期信号発生器10は、可変周波数発振器11を繰り返し動作させるための同期信号を発生する。可変周波数発振器11は、周波数が所定の周波数範囲(例えば1kHzから20kHz)で連続的に変化する正弦波の電気信号を発生する。すなわち、同期信号発生器10から同期信号が出力される毎に初期周波数(例えば1kHz)から繰り返し正弦波信号を発生する。増幅器12は、可変周波数発振器11で発生された正弦波信号を、圧電スピーカ14を駆動できるレベルまで増幅して出力(この出力を加振用信号Vrと呼ぶ)する。
【0020】
圧電スピーカ14は圧電素子を使用して成るものであり、電気信号を機械信号に変換して出力する。ここで、図2は圧電スピーカ14の構成図であり、(a)は側面図、(b)は全体の斜視図、(c)は圧電素子の側面図である。圧電スピーカ14は、固有振動数の異なる2つの圧電素子(センサ素子)14a、14bと、発砲ゴム材などのダンピング材14cとを有して構成され、2つの圧電素子14a、14bがダンピング材14cを介して互いに背を向ける恰好で接合されている。
【0021】
ダンピング材14cは、2つの圧電素子14a、14bの振動がお互いに影響しないようにするためのものである。圧電素子14a、14bは、それぞれ圧電セラミックス20と振動板21とから構成される。圧電素子14aは3kHz〜5kHzの範囲に固有振動数を持つものであり、圧電素子14bは100Hz〜2kHzの範囲に固有振動数を持つものである。また、圧電スピーカ14の装置本体への取り付けは図3に示すようにセンサ支持部材22によって行われる。このセンサ支持部材22には圧電スピーカ14を支持する1つの支持部22aを有している。
【0022】
なお、図2に示す圧電スピーカ14は、圧電素子14a、14bがダンピング材14cを介して互いに背を向ける恰好で接合された張り合わせた形のものであるが、図4に示すように、並列に配置させた形のものも考えられる。この場合のセンサ支持部材23には、圧電素子14a、14bそれぞれを支持する支持部23a、23bを有している。
【0023】
図1に戻り、抵抗13は、増幅器12と圧電スピーカ14との間に直列に介挿され、その両端には圧電スピーカ14に流れる電流に対応する電圧が発生する。圧電スピーカ14に流れる電流の振幅と位相は周波数の変化に応じて変化するので、抵抗13の両端に現れる電圧は圧電スピーカ14の周波数特性を反映したものになる。差動増幅器15は、抵抗13の両端に発生する電圧を増幅して出力(この出力を受信信号Viと呼ぶ)する。4象限掛け算器16は、増幅器12から出力される加振用信号Vrと差動増幅器15から出力される受信信号Viを乗算することで、これらの信号に対するノイズの影響を除去する。
【0024】
ローパスフィルタ17は、4象限掛け算器16の出力信号から以下で説明するcos(2ωt+α+β)分を除去した信号(出力電圧Vo)を出力する。この出力電圧Voは加振用信号Vrの周波数変化に対する圧電スピーカ14の周波数特性(振幅と位相)を反映した信号になる。このとき、圧電スピーカ14の表面に何も接触していないと、図5に示すように圧電スピーカ14を構成する圧電素子14aの持つ固有振動数付近の周波数(4.7kHz)にピークを持った電圧が現れる。そして、この状態から圧電スピーカ14の周りにコンクリートが充填されると、圧電スピーカ14を構成する圧電素子14aの振動特性が変化して、図6に示すようにピーク電圧の位置が3.3kHzに変化するとともに、振幅が小さくなる。
【0025】
一方、圧電スピーカ14を構成する圧電素子14bは、100Hz〜2kHzの範囲に固有振動数を持つものであるので、コンクリート充填直後は、図7に示すように約3kHzにピークを持った電圧が現れ、コンクリート凝結終了時には図8に示すようにピーク電圧の位置が約1〜2kHzに変化するとともに、振幅が小さくなる。このように、ピーク電圧の変化から容易にコンクリートの充填の完了と、その後の凝結過程を検知することができる。
【0026】
上記作動原理を、数式を用いて説明すると以下のようになる。
ここで、Vr=Asin(ωt+α)、Vi=Bsin(ωt+β)とする。但し、A、Bは振幅、ωtは周波数、αとβは位相のずれとする。
Vr×Vi=Asin(ωt+α)×Bsin(ωt+β)
=AB[cos(β−α)−cos(2ωt+α+β)]/2 (1)
【0027】
式(1)のcos(β−α)の部分は、位相差に合わせて変化する直流成分であり、ここに受信信号Viの振幅成分も含まれる。また、cos(2ωt+α+β)の部分は、元の加振用信号Vrと受信信号Viの2倍の周波数を持つ信号である。必要とする周波数特性の情報は、受信信号Viの振幅(大きさ)であるので、式(1)のcos(β−α)のみでよい。したがって、ローパスフィルタ17を通過させてcos(2ωt+α+β)の成分を除去すればよい。このようにして出力電圧Voには周波数特性が電圧の形で現れる。
【0028】
次に、上記構成の充填物検知装置の動作について説明する。
可変周波数発振器11により任意の範囲で周波数の変化する正弦波を発生させる。発生した正弦波信号は、増幅器12にて増幅されて加振用電圧Vrとして圧電スピーカ14に入力されて機械的振動が発生する。圧電スピーカ14に機械的振動が発生すると、抵抗13の両端には圧電スピーカ14に流れる電流に対応する電圧が発生し、この電圧が差動増幅器15で増幅されて受信信号Viが出力される。そして、この受信信号Viと増幅器12から出力される加振用電圧Vrとが4象限掛け算器16にて掛け合わされ、その出力がローパスフィルタ17にてcos(2ωt+α+β)成分が除去されて出力電圧Voが得られる。
【0029】
この出力信号Voは、加振用信号の周波数変化に対する圧電スピーカ14の周波数特性(振幅と位相)を反映した信号になり、圧電スピーカ14の表面にコンクリートが接触していないと、圧電スピーカ14の持つ固有振動数付近の周波数にピークを持った電圧が現れる(図5)。そして、この状態で圧電スピーカ14の周りにコンクリートが充填されると、圧電スピーカ14の振動特性が変化してピーク電圧の位置と大きさが変化する(図6)。そして、コンクリートが凝結すると、圧電スピーカ14の振動特性が変化してピーク電圧の位置と大きさが更に変化する(図8)。
【0030】
このように、本実施の形態の充填物検知装置によれば、固有振動数の異なる2つの圧電素子14a、14bを並列接続して成る圧電スピーカ14に正弦波の加振用信号によって加振するとともに、その周波数を任意の範囲で変化させることで圧電素子14a、14bの周波数特性を検出し、圧電素子14a、14bにコンクリートが接触することで周波数特性が変化することを利用してコンクリートを検知する。圧電素子14a、14bの周波数特性の変化は、圧電素子14a、14bそれぞれの固有振動数付近で感度良く検出することができる。また、加振用信号Vrと受信信号Viを乗算することによって受信信号Viの振幅を精度良く検出できる。
【0031】
したがって、コンクリートの充填を検知するときと、コンクリートが凝結する過程を検出するときで固有振動数を変えた2つの圧電素子14a、14bによって空間内におけるコンクリート充填の検出とその凝結過程を精度良く検出することができる。
【0032】
また、本実施の形態では、圧電スピーカ14を構成する2つの圧電素子14a、14bを並列接続することから、これらの圧電素子14a、14bへの配線が2本のみで済み、気温やコンクリートの温度、使用している水の硬度などに影響されることがなく、高精度にコンクリートの充填及び凝結過程を検知することができる。また、圧電素子14a、14bそれぞれの振動特性は予め判っているので、現場での基準値の設定が不要である。また、圧電素子14a、14bは安価であり、また増幅器12、13や4象限掛け算器16も安価であることから、装置のコストダウンが図れる。
【0033】
また、圧電素子14a、14bの振動周波数特性はこれらに接している物質の比重や粘度などによって変化するので、この変化量を測定すれば、充填された物質が気体なのか、液体なのか、固体なのであるかを識別することが可能である。
さらに、圧電素子14a、14bに印加する加振用信号Vrの周波数範囲を圧電素子14a、14bの固有振動数付近にすることで、物質の種類と状態変化を精度良く測定することができる。
【0034】
なお、上記実施の形態では、単一の周波数範囲の正弦波を用いたが、周波数範囲を切り替える周波数範囲切替器(図示略、周波数範囲可変手段に対応する)を設けて、複数の周波数範囲の正弦波を択一的に選択できるようにしてもよい。この場合、可変周波数発振器11は、周波数範囲切替器にて切り替えられた範囲の周波数帯で正弦波信号を繰り返し発生させる機能を有することになる。このように、複数の周波数範囲の正弦波を択一的に選択できるようにすることで、プレキャストコンクリート型枠の構造や材質等の物理的な特性に応じて測定に最適な周波数範囲を選択することができ、これによって、より精度の高い測定が可能となる。
【0035】
また、上記実施の形態では、2つの圧電素子14a、14bを用いたが、この個数に限定されるものではなく、3個以上であっても良い。勿論、それぞれの固有振動数が異なることは述べるまでもない。
また、上記実施の形態では、コンクリートのプレキャストコンクリート型枠等の閉鎖空間内への充填状況の検出について述べたが、他の木製型枠や鋼板で作られた型枠内への充填状況の検出等に使用できることは述べるまでもない。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固有振動数の異なる複数のセンサ素子を並列接続し、それぞれを正弦波の加振用信号によって加振するとともに、その周波数を任意の範囲で変化させてそれぞれの周波数特性を検出し、それぞれに充填物が接触することで周波数特性が変化することを利用して、コンクリート等の充填物を検知するようにしたので、空間内におけるコンクリート等の充填物の充填検出とその凝結過程を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る充填物検知装置の構成図である。
【図2】図1の充填物検知装置に用いられる圧電スピーカの構成図である。
【図3】図1の充填物検知装置に用いられる圧電スピーカと圧電スピーカの装置本体への取り付けを行うセンサ支持部材を示す図である。
【図4】図1の充填物検知装置に用いられる圧電スピーカと圧電スピーカの装置本体への取り付けを行うセンサ支持部材の他の例を示す図である。
【図5】図1の充填物検知装置での測定結果の一例を示す図で、プレキャストコンクリート型枠内にコンクリートが無い場合の出力電圧波形図である。
【図6】図1の充填物検知装置での測定結果の一例を示す図で、プレキャストコンクリート型枠内にコンクリートが充填された場合の出力電圧波形図である。
【図7】図1の充填物検知装置での測定結果の一例を示す図で、プレキャストコンクリート型枠内にコンクリートが充填された直後の出力電圧波形図である。
【図8】図1の充填物検知装置での測定結果の一例を示す図で、プレキャストコンクリート型枠内に充填されたコンクリートの凝結終了後の出力電圧波形図である。
【図9】従来のコンクリート充填確認装置の構成図である。
【符号の説明】
10 同期信号発生器
11 可変周波数発振器
12 増幅器
13 抵抗
14 圧電スピーカ(検出手段)
14a、14b 圧電素子(センサ素子)
14c ダンピング材
15 差動増幅器
16 4象限掛け算器
17 ローパスフィルタ
20 圧電セラミックス
21 振動板
22、23 センサ支持部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a filling detection method and apparatus for detecting a filling state of concrete into a mold made of, for example, precast concrete.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a structure of a building employs a method in which a reinforcing bar is placed inside a formwork made of precast concrete (hereinafter referred to as precast concrete formwork) and concrete is filled there. In recent years, the shape of precast concrete formwork has become complex due to diversification of design, etc., and a method that can easily detect whether the concrete is properly filled up to the end of the complex shape by nondestructive inspection is desired. It is rare.
[0003]
For example, as a method currently commercialized, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-197467.
FIG. 9 is a configuration diagram of the concrete filling confirmation device disclosed in the publication. In this figure, it has a pair of
[0004]
Then, when concrete is placed in the placement space and the placement portion of each electric resistance sensor 1 is filled with concrete, the pair of
[0005]
As another method, a thermocouple is arranged in a precast concrete mold, and the concrete filling state is discriminated by a temperature change using a difference in specific heat between air and concrete.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the above-mentioned conventional concrete filling confirmation apparatus has the following problems.
That is, in what is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-197467, the change in the resistance value when the concrete contacts the electrode is not constant due to the hardness of the water contained in the concrete and the influence of the ambient temperature. It is necessary to take a reference value (reference) on site every time. In addition, due to the characteristics of the sensor, once the concrete contacts and gets wet, it cannot be detected even if the concrete subsequently moves to form a cavity. Further, it cannot be detected until the subsequent solidification process, and it is impossible to accurately grasp the demolding time of the mold.
[0007]
Also, in the method of detecting the filling condition of concrete using the difference in specific heat between air and concrete using a thermocouple, if the temperature difference between concrete and temperature is small, the filling condition of concrete should be detected accurately. I can't. In particular, in a building buried in the ocean, the interior is filled with seawater, so detection by a temperature difference is difficult.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and shows a filling state of a filler such as concrete into a predetermined space, such as a closed space and an open space, where filling cannot be easily confirmed by visual observation or the like. An object of the present invention is to provide a packing detection method and apparatus that can be detected accurately and easily.
[0009]
[Means for solving the problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a filling detection method that applies a sinusoidal excitation signal whose frequency changes with time in a predetermined range to a sensor element that converts electrical energy into mechanical energy, and fills the detection means. A filling detection method for observing temporal changes in frequency characteristics due to contact with an object, wherein the detection means is applied in a state where the excitation signals are applied to a plurality of sensor elements connected in parallel and having different natural frequencies. It is characterized in that the completion of the filling of the filler and the subsequent condensing process are detected by observing a temporal change in the frequency characteristic due to the contact with the filler.
[0010]
According to this method, the sensor element that converts an electrical signal into mechanical vibration is vibrated by a sinusoidal vibration signal, and the frequency characteristic of the sensor element is detected by changing the frequency in an arbitrary range. The filler is detected by utilizing the fact that the frequency characteristics change when the filler such as concrete comes into contact with the sensor element. This change in the frequency characteristic of the sensor element can be detected with high sensitivity near the natural frequency of the sensor element. Therefore, detection of concrete filling in the space and its setting process can be detected by a plurality of sensor elements having different natural frequencies when detecting the filling of concrete and detecting the process of setting of concrete.
[0011]
In addition, since a plurality of sensor elements are connected in parallel, only two wires are required for these sensor elements, and it is not affected by temperature, concrete temperature, water hardness, etc. The concrete filling and setting process can be detected with high accuracy. Further, since the vibration characteristics of each sensor element are known in advance, it is not necessary to set a reference value in the field. In addition, the vibration frequency characteristics of the sensor element change depending on the specific gravity and viscosity of the substance in contact with the sensor element, so if this amount of change is measured, the filled substance is a gas, liquid, or solid Can be identified. Furthermore, by setting the frequency range of the excitation signal applied to the sensor element to be close to the natural frequency of the sensor element, it is possible to accurately measure the type and state change of the substance.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a filling material detection device that repeatedly generates a detection means having a sensor element that converts electrical energy into mechanical energy, and a sine wave electrical signal whose frequency changes over time within a predetermined range. Excitation signal generating means for generating an excitation signal, and frequency characteristic reflected signal output means for outputting a reception signal reflecting the frequency characteristic of the detection means when the excitation signal is applied to the detection means And multiplying means for multiplying the received signal from the frequency characteristic reflecting signal output means by the excitation signal from the excitation signal generating means, and the detection means is a natural frequency connected in parallel. A plurality of sensor elements having different characteristics.
[0013]
According to this configuration, the sensor element is excited by the sine wave excitation signal to the detection means formed by connecting a plurality of sensor elements having different natural frequencies in parallel, and the frequency is changed in an arbitrary range. The frequency characteristic is detected, and the filler is detected by utilizing the fact that the frequency characteristic changes when the filler such as concrete comes into contact with the sensor element. This change in the frequency characteristic of the sensor element can be detected with high sensitivity near the natural frequency of the sensor element. Further, the amplitude of the received signal can be detected with high accuracy by multiplying the excitation signal and the received signal.
Therefore, it is possible to detect the concrete filling in the space and the setting process with high precision by using multiple sensor elements with different natural frequencies when detecting the filling of concrete and detecting the setting process of concrete. it can.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the packing detection device according to the second aspect, wherein the excitation signal generating means is configured to vary a range in which the frequency of the excitation signal is changed. A variable means is provided.
[0015]
According to this configuration, since the frequency range can be varied, various types of fillers (air, water, concrete, etc.) can be identified with a single detection means.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a filling material detection apparatus according to any one of the second to third aspects, wherein the sensor element is a piezoelectric element.
[0017]
According to this configuration, an inexpensive filling detection device can be provided by using a piezoelectric element as the sensor element.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a filling detector according to an embodiment of the present invention. In this figure, the filling detection device according to the present embodiment includes a
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The damping
[0022]
The
[0023]
Returning to FIG. 1, the
[0024]
The low-
[0025]
On the other hand, since the
[0026]
The operation principle will be described using mathematical expressions as follows.
Here, it is assumed that Vr = Asin (ωt + α) and Vi = Bsin (ωt + β). However, A and B are amplitudes, ωt is a frequency, and α and β are phase shifts.
Vr × Vi = Asin (ωt + α) × Bsin (ωt + β)
= AB [cos (β-α) -cos (2ωt + α + β)] / 2 (1)
[0027]
The cos (β−α) portion of the expression (1) is a direct current component that changes in accordance with the phase difference, and includes the amplitude component of the reception signal Vi. The cos (2ωt + α + β) portion is a signal having a frequency twice that of the original excitation signal Vr and the reception signal Vi. Since the required frequency characteristic information is the amplitude (magnitude) of the received signal Vi, only cos (β−α) in the equation (1) is sufficient. Therefore, the component of cos (2ωt + α + β) may be removed by passing through the low-
[0028]
Next, the operation of the packing detection apparatus having the above configuration will be described.
A
[0029]
This output signal Vo is a signal reflecting the frequency characteristics (amplitude and phase) of the
[0030]
As described above, according to the filling detection apparatus of the present embodiment, the
[0031]
Therefore, the detection of concrete filling in the space and its setting process are accurately detected by the two
[0032]
In the present embodiment, since the two
[0033]
Further, since the vibration frequency characteristics of the
Furthermore, by setting the frequency range of the excitation signal Vr applied to the
[0034]
In the above embodiment, a sine wave of a single frequency range is used. However, a frequency range switch (not shown, corresponding to frequency range variable means) for switching the frequency range is provided, and a plurality of frequency ranges are provided. A sine wave may be alternatively selected. In this case, the
[0035]
In the above embodiment, the two
In the above embodiment, the detection of the filling state in a closed space such as a precast concrete formwork of concrete has been described. However, the detection of the filling state in a formwork made of other wooden formwork or steel plate is described. Needless to say, it can be used for the above.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of sensor elements having different natural frequencies are connected in parallel, and each is excited by a sinusoidal excitation signal, and the frequency is changed in an arbitrary range. Since each frequency characteristic is detected and the frequency characteristics change when the filler contacts each other, the filler such as concrete is detected, so the filler such as concrete in the space Can be detected with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a filler detection device according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a piezoelectric speaker used in the filler detection device of FIG.
FIG. 3 is a view showing a piezoelectric speaker used in the filling material detection apparatus of FIG. 1 and a sensor support member for attaching the piezoelectric speaker to the apparatus main body.
FIG. 4 is a view showing another example of a piezoelectric speaker used in the filler detection apparatus of FIG. 1 and a sensor support member for attaching the piezoelectric speaker to the apparatus main body.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a measurement result obtained by the filling detection apparatus of FIG. 1, and is an output voltage waveform diagram when there is no concrete in the precast concrete formwork.
6 is a diagram showing an example of a measurement result obtained by the filling detector of FIG. 1, and is an output voltage waveform diagram when concrete is filled in a precast concrete formwork. FIG.
7 is a diagram showing an example of a measurement result obtained by the filling detector of FIG. 1, and is an output voltage waveform diagram immediately after the concrete is filled in the precast concrete formwork. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a measurement result obtained by the filler detection device of FIG. 1, and is an output voltage waveform diagram after completion of setting of the concrete filled in the precast concrete formwork.
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional concrete filling confirmation apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
14a, 14b Piezoelectric element (sensor element)
14c Damping material 15
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