ブラインド分離と機械学習を用いた騒音下での打音検査装置の研究開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K04171
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 新田 益大 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (20453821)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三浦 泰人 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10718688)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ハンディ型打音検査装置 / コンクリート / 内部欠陥 / 音紋

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，ドローンを用いた橋梁などの道路インフラ点検を行う際に必要な技術を開発することである．前年度までの研究で，ドローンのブレード音に重畳する微弱な打音信号を抽出する手法と，ハンディ型打音検査装置の開発を行った．さらに，コンクリート内部に空洞などの欠陥が存在する場合は，打音をＦｏｕｒｉｅｒ変換して周波数領域で観察すれば卓越周波数が存在し，また，時間領域で観察すれば減衰率が変化するという特徴を見出している．
本年度は，打音を短時間Ｆｏｕｒｉｅｒ変換して得られる音紋を利用してコンクリートの内部欠陥の有無を判別するプログラム開発を行った．短時間Ｆｏｕｒｉｅｒ変換の場合，時間分解能と周波数分解能が分析データ長に依存するという性質を持つ．もし，卓越周波数が大きく異なる場合，周波数の比較のみで容易に判別が可能となった．ところが，卓越周波数が近接する場合，同じ周波数ビンにエネルギーが集中して判別が不可能となった．そのため，適切な時間周波数分解能を決定する必要が生じたが，トレードオフの関係であるため，万能なものは見つからなかった．そこで，打音波形が一定の振幅に達するまでの減衰時間の解析を行い，卓越周波数が近接する場合でも判別が可能となった．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初計画では，ハンディ型打音検査装置にＦＰＧＡを搭載する予定であったが，半導体の入手が困難になったため，マイクロホンで収録した信号をＰＣに無線伝送して，評価する方式に変更した．
この構成で，名古屋大学橋梁長寿命化推進室のＮ２Ｕ－ＢＲＩＤＧＥにある壁面空洞供試体で打音検査を実施する予定であったが，新型コロナウイルス感染症の拡大のため，それには未だ至っていない．

Strategy for Future Research Activity

コンクリートに空洞があれば，打音は卓越周波数を有する．また，人工欠陥がある標準供試体で事前に行った打音集録実験では，それぞれの欠陥に応じて卓越周波数と減衰率が異なることを確認している．
今後は，名古屋大学Ｎ２Ｕ－ＢＲＩＤＧＥの壁面空洞供試体での打音検査を実施し，開発したプログラムの有用性を確認する予定である．
開発したハンディ型打音検査装置をドローンに搭載して実橋梁の点検に活用する予定であったが，これは実施しないこととする．

Causes of Carryover

次年度使用額が生じた理由は，新型コロナウイルス感染症の拡大により，名古屋大学で予定していた実験が困難になったためである．
使用計画は，打音検査装置の再設計および名古屋大学までの往復旅費に充てる予定である．