2013 Fiscal Year Research-status Report
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23560572
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
田中 俊幸 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50202172)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森山 敏文 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20452873)
藤本 孝文 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40264204)
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| Keywords | コンクリート診断 / 電磁波レーダー / フレッシュコンクリート / 非破壊検査 |
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| Research Abstract |
申請した研究テーマ毎に今年度の実績を記述する．
１．コンクリートを破壊せずに打設後のコンクリート内部の比誘電率の時間変化をモニタリングするための改良型誘電率計測用同軸プローブを作成した．昨年度は多くのプローブが電気定数を測定中に抜けてしまい，正確な電気定数を測定できなかった．また，強度維持のためコンクリート型枠を外さなかったため，侵入深さによる電気定数の大きさの変化は見られなかった．今年度は，プローブが抜けないように返しを付け，コンクリート中への侵入深さが1cm刻みで最大10cmになるように計10本のプローブを挿入した．現在も電気定数の変化を観測中であるが，今のところ侵入深さによる電気定数分布の違いや電気定数の経日変化を観測できている．
２．昨年度作成した改良型誘電体埋込型ビバルディアンテナを用いて簡易空洞探査を行った．簡易推定ではコンクリート壁中の直径5cmの空洞の大きさを数％の誤差で推定できた．また，コンクリート壁を伝搬した透過電界から2次元逆散乱解析用の入射電流源を求めた．さらに従来の逆解析アルゴリズムにアンテナの指向性を組み込み，実データを利用したコンクリート構造探査が可能になるようにした．
３．ビバルディアンテナと一体化させたアクリル製のフレッシュコンクリート容器を用いて水、セメント、細骨材，塩分の配合比の違いによる電波受信特性の変化を明らかにし，発注者が指定したコンクリートの配合比を推定する実験を行い誤差１０％以内で推定できることが明らかにしたので，今年度は粗骨材（砂利）を含んだフレッシュコンクリートの成分推定を行った．砂利の有無によって電磁波の受信強度や位相が異なることを明らかにし，砂利有りの場合のフレッシュコンクリートの成分推定の可能性について議論した．また，アンテナとコンクリート容器を一体化させたフレッシュコンクリート評価システムを試作しデータを収集した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
３つの課題を同時進行しているため，テーマ毎に達成度を記述する．
１．コンクリートの電気定数分布のモニタリングについては，誘電率計測用同軸プローブがコンクリートから抜けないように改良した．また，コンクリート試験体の木枠を全て取り外すことができる構造に変更した．現在モニタリング中であり，期待した測定結果を得ることができている．しかし，測定期間が十分ではないため，今後も電気定数分布の経日変化をモニタリングする予定である．このテーマは総合的に見て予定より若干研究が遅れていると判断できる．
２．改良型誘電体埋込型アンテナを利用して簡易空洞探査実験は成功した．また，これまでの簡易空洞探査アルゴリズムを改良し精度を向上させた．観測データを利用した受信波形を利用して，2次元FDTD法用の入射電流源を求めた．アンテナの指向性を2次元逆問題に組み込み，アンテナの指向性の再構成結果への影響について議論した．アンテナ指向性は導電率の推定に大きな影響を与えるが，比誘電率の推定には殆ど影響を与えないことが分かった．今後は実データを利用して逆問題を解析する予定である．実データを利用して実構造物の2次元解析を行うための事前解析を行うことができた．このテーマは総合的に見て予定通り研究が進んでいると判断できる．
３．今年度は粗骨材を含んだフレッシュコンクリートの評価実験を中心に行い，粗骨材が含まれている場合の評価方法について議論した．また，アンテナとフレッシュコンクリート容器とを一体型にした測定システムを作成し評価実験を行った．このテーマにおいては当初の予定通りの進行状況である．本研究課題ではテーマによって進展状況は異なるが，全体的には順調に研究が進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
3つの研究課題に対して，それぞれ研究を進展する予定である．
１.コンクリート構造内の電気定数の測定：フレッシュコンクリートの電気定数分布の経日変化を現在観測中である．これからコンクリート中の電気定数の比誘電率分布を近似する近似式を導出し，レーダー法による鉄筋探査の精度向上を目指す予定である．
２．コンクリート壁内の内部構造の可視化：作成した送信器および受信器を利用して電磁波パルス応答を観測し，実データから2次元推定アルゴリズムを利用して内部構造を可視化する．
３．フレッシュコンクリート診断：基本成分の評価方法を議論したので，今後は，装置の作成，評価結果の再現性の向上を図る．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本研究課題の３本柱の内の１つであるコンクリートの電気定数の経日変化を観測中である．経日変化の取得には数ヶ月必要であり，その後データを分析し実験装置を改良して，同様の実験を行うことを繰り返している．現在3回目の改良中であり，最終結果を得るまでには観測データが不足している．また，コンクリート内部診断用に利用しているVNA装置が故障し，現在修理中である．このため，十分な実験結果を得ることができていないので研究期間の延長を希望した。
コンクリート内部の電気定数分布の測定が可能であることを前年度までに証明した．今後も電気定数のモニタリングを継続する．また，最も浅い1cmのプローブが抜けてしまった．また，最も長い10cmのプローブがコンクリートの木枠を取り外す際に曲がってしまった．これらのことを踏まえて，精度の良い試験体とプローブを作成する予定である．
従って，プローブの作成，試験体の作成に必要な経費に用いる．更に投稿した論文が採録決定され，6月に掲載される．論文別刷り代としても残金を使用する．
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[Presentation] コンクリート壁中の空洞探査2013
Author(s)
田中雄喜，徳竹剛志，田中俊幸，竹中隆，森山敏文
Organizer
電子情報通信学会九州支部学生会講演会
Place of Presentation
熊本大学(熊本市中央区黒髪)
Year and Date
20130923-20130923
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