非接触音響探査法を用いたコンクリート表層欠陥探査技術の開発: 空間スペクトルエントロピーによるレーザドップラ振動計の共振周波数帯の検出

摘要

非接触音響探査法では，欠陥部のたわみを利用してコンクリートの内部欠陥を検出するために，空中音波でコンクリート対象面を加振し，レーザドップラ振動計 (LDV : Laser Doppler Vibrometer) で2 次元コンクリート面上の振動速度を測定する。音源からの直接波や周囲からの反響等の影響により，高感度のLDV が共振しやすい周波数帯域が存在するが，通常はごく狭い帯域 (20~30Hz 程度) であるため，その帯域を除いたデータ解析でも，完全に共振ピークが重ならない限りは欠陥検出には特に問題が無かった。一方，遠距離からの非接触音響探査では，距離が離れるほど，空中音波の音圧を大きくする必要があるが，例えば高架橋の下部からの音波照射の場合には側面が開放的な空間である場合が多く，従来と同じ共振帯域を除くデータ解析でも特に問題が無かった。しかしながら，例えば地下空洞のような完全な閉鎖空間内では，周囲を囲むコンクリートからの反響や残響等の影響により，LDV自体の共振周波数帯域が広がる傾向にあることが明らかになってきた。このことは即ち，計測場所によって，除去すべきLDV の共振周波数帯域自体も調整する必要があることを意味している。そのため，今回は信号の白色性を示す特徴量として用いていたスペクトルエントロピーを，周波数毎に計測領域全体の空間面上の物理量に拡張適用することにより，LDV の共振周波数帯域を自動で検出する方法について検討した。