Transcript 1. 実橋のPC桁における鋼線破断のAEによる連続 - ae

実橋のPC桁における鋼線破断のAE
による連続モニタリング
日本フィジカルアコースティクス（株）
湯山茂徳、李 正旺
NIPPON
PHYSICAL
WA
ACOUSTICS
LTD
試験の目的
• 実橋で鋼材破断に起因するAE信号を検
出可能か否かを調査する。
• 可能なら、どのような計測装置を用い、
どのようにモニターし、データを評
価・判定したらよいのかを確定する。
本実験の実施項目と手順
•
•
•
•
適切なAEセンサー配置の調査
通常交通下の雑音調査
鋼材破断に起因するAE信号の特徴調査
擬似入力信号に起因するAE信号の特徴
評価
• 連続モニタリングの実施方法の提案
実例1（PC連続合成箱）
A 高架橋におけるAEモニタリング実験
NIPPON
PHYSICAL
WA
ACOUSTICS
LTD
写真1 AE実験を行ったA 高架橋
写真2 A 高架橋のAE実験に
おけるAEセンサー取り付け状況
側面図
CH5～CH7 6ｍごとに
×CH4
×CH3
CH9
CH12
×
CH17
CH14
○
× CH2×
CH15△ × CH11
××
CH18 CH16
CH10
CH13
× CH1
CH8
×
△
○
平面図
CH5～CH7 6ｍごとに
×CH4
×CH3
CH12
CH14
CH13
×
×
CH15
×
CH2 × CH16
×
×
CH9 △ CH18 CH11
CH10 ○ CH17
R6I センサー
Ｒ3I センサー
R15I センサー
× CH1
× CH8
図 A 高架橋のAE
実験におけるAEセ
ンサー配置
各チャンネルで検出されたAEヒット数（しきい値60dB )
AEヒット計数率、および振幅値の履歴（しきい値60dB）
各チャンネルで検出されたAEヒット数（しきい値70dB）
各チャンネルで検出されたAEヒット数（しきい値80dB )
各チャンネルで検出されたAEヒット数（しきい値90dB）
タイプ1、合計40回
タイプ2、合計44回
10/3
10/7
10/11
10/15
10/19
10/23
10/27
A 高架橋における鋼線破断の履歴
10/31
100
C H11
C H14
振幅値 (dB)
90
C H2
80
C H13
C H10
C H1
70
60
2002年10月5日2:44:22に検出されたAEデータ
50
0
1
2
3
距離 (m )
4
5
鋼線破断で検出されたAE信号セットから得た減衰曲線
6
周波数特性の異なるセンサーで検出されたAEヒット数
（しきい値60dB）
周波数特性の異なるセンサーで検出されたAEヒット数（しきい値
70dB）
周波数特性の異なるセンサーで検出されたAEヒット数
（しきい値80dB）
周波数特性の異なるセンサーで検出されたAEヒット数（しきい値90dB）
実例２（PCポステン桁）
B 高架橋におけるAEモニタリング実験
NIPPON
PHYSICAL
WA
ACOUSTICS
LTD
写真
写真 B 高架橋のAE計測における
AEセンサー取り付け状況
AE実験を行った B 高架橋
側面図
タイプ２
CH11
CH12
1800
4800
400
× ×
CH2 CH3
×
CH1
×
××
× × ×
CH4 CH5
900
タイプ1
2200
▲
▲ ▲
▲
▲
▼
× ×
CH8 CH9
×
CH10
3900
平面図
1800
400
×
× ×
CH6CH7
CH15
4800
×
▲ ▲
▼
▲
▲
▲
▲
CH13
CH14
←
東京方向
CH16
静岡方向 →
× 側面図におけるR6Iセンサー位置
▲ 平面図におけるR6Iセンサー位置（側面配置）
× 平面図におけるR6Iセンサー位置（天井配置）
B 高架橋のAE実験におけるAEセンサー配置
各チャンネルで検出されたAEヒット数（しきい値80dB）
84
147
265
191
378
2031
6422
40000
43700
7897
4507
13000
22800
18500
14600
13400
12600
9709
AEヒット計数率、および振幅値の履歴（しきい値80dB）
日曜日12：00
土曜日12：00
日曜日12：00
土曜日12：00
日曜日12：00
土曜日12：00
日曜日12：00
土曜日12：00
タイプ1、合計56回
タイプ2、合計33回
11/8
11/12
11/16
11/20
11/24
B 高架橋における鋼線破断の履歴
11/28
12/2
直線位置標定結果（しきい値90dB）
No.
日付・時刻
AE源座標(m )
絶対誤差(m )
***相対誤差(%)
1
11/9 5:47:55.867
1.718
0.048
0.8
2
11/9 10:22:03.989
1.651
-0.019
0.3
3
11/9 11:11:45.307
2.166
0.496
7.8
4
11/9 11:52:56.968
2.163
0.493
7.7
5&6
11/9 11:56:29.634
1.949
0.279
4.4
7
11/9 15:16:46.558
2.164
0.494
7.7
8
11/9 16:14:30.596
1.756
0.086
1.3
9
11/9 17:52:20.990
1.878
0.208
3.3
10
11/9 19:57:01.972
2.169
0.499
7.8
B 高架橋のタイプ1供試体におけるAE源位置標定結果と算出された誤差
平面位置標定結果（しきい値90dB）
100
C H4
C H6
C H12
振幅値 (dB)
90
80
C H7
C H3
70
60
2002年12月9日20：34：02に検出されたAEデータ
50
0
1
2
3
4
5
距離 (m )
6
7
8
9
鋼線破断で検出されたAE信号セットから得た減衰曲線
10
交通騒音によるAE
NIPPON
PHYSICAL
WA
ACOUSTICS
LTD
200
AEヒット
150
100
50
0
10:
155
4
11:
3100
11:
6105
11:
9110
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:
30
211
5
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:
30
211
5
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:30
5
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:
30
211
5
11:
15
121
11:
20
151
11:
25
181
11:
30
211
5
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:
30
211
5
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:
30
211
5
タンクローリー
2
0
10:
155
4
11:
3100
11:
6105
11:
9110
大型トラック、トレーラー
2
0
10:
155
4
11:
3100
11:
61
05
11:
91
10
バス
2
0
10:
155
4
11:
3100
11:
6105
11:
9110
空トラック、トレーラー
2
0
10:
155
11:
3100
11:
6105
11:
9110
5
乗用車
2.5
0
10:
155
4
11:
3100
11:
6105
11:
9110
トラック（中、小）、中型車
2
0
10:
155
11:
3100
11:
6105
11:
9110
AEヒット計数率、
および車輌通過の履歴
A 高架橋第１車線（走行）、AE計測
の開始はビデオ撮影より5分程度
遅れている）
100
50
AE振幅値(dB)
0
10:55
4
11:00
11:05
11:10
11:15
11:20
11:25
11:30
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:
30
211
5
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:30
5
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:
30
211
5
11:
15
121
11:
20
151
11:
25
181
11:
30
211
5
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:
30
211
5
11:
121
15
11:
151
20
11:
181
25
11:
30
211
5
タンクローリー
2
0
10:
155
4
11:
3100
11:
6105
11:
9110
大型トラック、トレーラー
2
0
10:
155
4
11:
3100
11:
61
05
11:
91
10
バス
2
0
10:
155
4
11:
3100
11:
6105
11:
9110
空トラック、トレーラー
AE振幅値、および車輌通過の履歴
2
0
10:
155
11:
3100
11:
6105
11:
9110
5
乗用車
2.5
0
10:
155
4
11:
3100
11:
6105
11:
9110
トラック（中、小）、中型車
2
0
10:
155
11:
3100
11:
6105
11:
9110
A 高架橋第１車線（走行）、
AE計測の開始はビデオ撮影より5分
程度遅れている）
時間
11:19:23.424
11:19:23.470
11:19:23.471
11:19:23.490
11:19:23.609
11:19:23.658
11:19:23.665
11:19:23.694
11:19:23.749
11:19:23.833
11:19:23.886
11:19:24.027
11:19:24.056
11:19:24.164
11:19:23に大型トラック、トレーラーが第2車線(追越)を通過する時のノイズ例
CH
RISE
CO UN
EN ER
D U RATIO N
7
7
6
7
6
7
7
7
6
6
5
5
5
4
293
144
86
58
505
16
2
797
53
815
392
177
19
491
26
153
57
7
138
6
2
87
10
117
97
13
18
110
35
803
61
28
603
22
18
276
20
333
395
23
35
431
642
5631
1225
823
4374
374
203
3051
144
3494
3140
313
695
3798
AM P
56
83
50
50
82
50
53
76
50
76
80
50
51
77
A 高架橋において10月4日の11：19：23に、第2（追越）車線を大型トラック
が通過した時に検出されたAE信号セット
シュミットハンマーの
打撃によるAE
NIPPON
PHYSICAL
WA
ACOUSTICS
LTD
No.
日付・
時刻
1
10/23 9:25:22.553
10/23 9:25:22.553
10/23 9:25:22.556
10/23 9:25:22.556
10/23 9:25:22.631
10/23 9:25:22.632
10/23 9:25:22.634
10/23 9:25:22.712
10/23 9:25:22.713
10/23 9:25:22.715
10/23 9:25:22.795
10/23 9:25:22.796
10/23 9:25:22.798
10/23 9:25:22.883
10/23 9:25:22.884
10/23 9:25:22.886
AEパラメーター（
各チャンネルは到達順によりリストされている）
CH
3
4
18
9
3
4
18
3
4
18
3
4
18
3
4
18
RISE
576
34
1039
162
532
302
613
548
260
515
561
26
238
417
142
84
C O UN
238
88
52
16
198
60
33
110
41
31
95
10
17
82
3
7
ENER
3780
1734
1718
168
2655
838
959
1434
453
587
970
123
291
574
109
95
D URATIO N
10861
5553
5129
373
6897
3628
3072
4070
2271
2886
3846
784
1750
3145
861
699
AM P
100
92
92
78
100
80
83
97
77
78
89
69
74
77
65
64
A 高架橋において、シュミットハンマーにより
入力されたAE信号の検出例
メモ
信号の強さと到達順によ
り、ハンマリング入力位置
はC H3とC H4の間で、C H3
に近いと判断される。
10月23日 9:35:50
ハンマリング入力推定位置
CH17
CH1
CH11
×
× ◎ ◎
× CH2 ×
×
10月23日 9:40:05ハンマ CH18
リング入力推定位置
タイプ2
10月23日 9:25:23
ハンマリング入力推定位置
× CH9
◎
CH3 ×
◎
CH4 ×
10月23日 9:30:09ハンマ
× CH10 リング入力推定位置
タイプ1
← 千葉方向
東京方向 →
× AEセンサー位置
◎ ハンマリング入力推定位置
A 高架橋におけるシュミットハンマー
によるAE信号の入力推定位置と時刻
入力時刻
橋軸方向入力位置（m ）
（千葉方向の端横桁を原点とする）
橋横方向入力位置（m ）
（路側帯側のウェブを原点とする）
10/23 9:25:22.553
14.937
中央分離帯側のウェブ
10/23 9:25:56.451
14.971
中央分離帯側のウェブ
10/23 9:30:09.329
8.822
中央分離帯側のウェブ
10/23 9:30:37.446
8.150（C H13）付近
1.312
10/23 9:35:49.871
1.430
中央分離帯側のウェブ
10/23 9:37:26.421
1.580
中央分離帯側のウェブ
10/23 9:40:04.746
2.804
中央分離帯側のウェブ
＊ 実際の入力位置がセンサーグループの外側にある場合に、正確な入力位置は得られないことがある。
＊＊ 文字を加えて表示されている位置はセンサーの配置により正確に計算できないものである。
A 高架橋におけるハンマリングによる擬似AE信号入力位置
異なるAE発生源に起因する
信号セットの模式図
NIPPON
PHYSICAL
WA
ACOUSTICS
LTD
鋼線破断
×
CH1
×
CH2
×
CH3
×
CH4
×
CH10
～100dB
CH1
CH2
CH3
CH4
～10ms
0
鋼線破断によるAE
0
～80dB
×
CH1
0.2秒
×
CH2
0.2秒
×
CH3
0.2秒
×
CH4
1秒
×
CH10
CH1
CH2
CH3
CH4
0
1～2 s
交通雑音によるAE
ハンマー打撃
×
CH1
～100dB
×
CH2
×
CH3
×
CH4
×
CH10
～5ms
CH1
CH2
CH3
CH4
～80ms
シュミットハンマー打撃によるAE
AE発生源
特徴
振幅レベル
鋼材破断
● 数ms以内にデータセットは終了。
● 信号到着順番あるいは到着時間差を利用して、
AE源の発生位置の特定化が可能。
80～100dB
● 車両の移動に伴い、AE信号を検出するセンサー
番号が移動。
● 1つのデータセットに、数10～100以上のAE信号
交通雑音
が含まれる。
● データセットは、1～2s（秒）で完了。
● およそ0.08秒の時間間隔で、2回以上の振幅値
シュミットハンマー入力
ピークが観察される。
最大で
80～90dB
～100dB
表12 考慮すべき各AE発生源に対して、検出される信号の特徴
PC桁のAEモニタリングシステム（提案）
AE計測システム：市販の標準システムを利用、
但し遠隔通信・インターネット利用が対応可能な
もの、また直線位置標定機能をもつもの。
AEセンサー：プリアンプ内蔵60kHz共振型AEセ
ンサー
AE計測しきい値：計測を実施する橋梁の種類に
よって多少異なるが、通常はセンサー出力換算
で80～85dB（ただし 0dB=1μv)程度。
有意なAE信号抽出のためのアルゴリズム
第一段階
第二段階
しきい値を適切に設定
データ採取
有意な信号セットの抽出
（信号到着時間差、順番
および信号の特徴）
第三段階
AE源の位置標定 あるいは AE源発生領域の確定
第四段階
総合判定 報告(警報）