2014 Fiscal Year Annual Research Report
土木建築構造物の施工・維持管理に向けたアクセシブルレーダ技術の先駆的開発
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26282092
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
三輪 空司 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (30313414)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽賀 望 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (50638476)
小澤 満津雄 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (80313906)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 非破壊検査 / 安全安心 / レーダ / リモートセンシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、レーダから離れた場所の非破壊検査技術の一つとして知られているレーダ技術において、計測対象の近傍を詳細に計測したり、計測対象に近づきながら計測を行うといったMeasurement While Excavating レーダ技術の高度化を目指した研究である。本年度は三つの要素技術について基礎検討を行った。
A.『掘削バケット一体型アンテナによるバケット前方探査レーダの開発』においては、平面状で広帯域なスロットアンテナに指向性を持たせた八木宇田スロットアンテナに着目し、FDTD法による数値電磁界解析によりアンテナ設計、試作を行った。試作したアンテナはバケット地板面と垂直な方向からバケット前方に３０°傾いたビームを有し、前後比１５dBであった。また、地中内での実験によりシミュレーションと同様の結果が得られた。さらに、実機用のバケットを加工し本アンテナを取り付け地中に埋設し、アンテナ特性を計測した結果、地中内で50cm程度の距離の金属パイプからの反射波を計測できた。
B.『RC構造物穿孔用コアドリル前方探査用アクセシブルレーダの開発』においては、同軸上に２重円筒コアドリルを配したアンテナの内円筒先端に周方向にスロットを４点設け、対向する位置のスロットどうしで、逆相２点給電により送信し、その組に直交する方向のスロットの組で逆相で受信する、円筒状のRCレーダ用アンテナを開発し、空中において反射波が計測できることを確認した。
C.『アクセシブルレーダ技術によるRC構造物中の鉄筋腐食評価法の開発』においては、10GHz帯のレーダにより、鉄筋の節の周期性をイメージングした。電食実験により、鉄筋を腐食させることによりその周期的なイメージが失われることがわかり、鉄筋腐食の評価の可能性を示唆した
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究Aに関しては、２７年度に実機のバケットを使って実験を行う予定であったが、アンテナの設計が順調に進んだため、２６年度に前倒して実験を開始した。この点では十分な達成度が得られた。一方、アンテナのアレイ化に関しては、アンテナが大きくなったしまったため、複数のアンテナをバケット上に配するのは困難であり、アンテナ１対での問題点の検討などの基礎的な実験を引き続き行うこととしている。
研究Bに関しては、回転させながら前方計測する方法を採用するため、形状が円筒状のアンテナに限定される。その中で、円筒単体では前方に指向性を向けることが困難であったため、２重円筒構造とし、逆相給電を行うなど煩雑な構成となってしまっている。既存技術では電磁誘導法により2cm前方までしか探査できないが、本技術では空中において40cmまでの鉄筋の反射は見られたため、コンクリート内においても既存技術以上の探査距離の実現は可能ではないかと考えている。
研究Cでは、１０GHz帯のネットワークアナライザにより、より高精度なイメージングが可能となったが、鉄筋の電食による腐食に関するノウハウが不足しており、供試体の作成にも時間がかかることから、再現性の十分な確認を行えなかったため、やや不十分な結果であるが、計測法の最適化は十分行えたため今後の実験は加速していくと考えられる。
これらのことから総合して、本年度の研究目的を十分に達成できたと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究Aに関しては、地中内の実測と、数値解析がよく一致することから、数値解析によりさらに、アンテナの指向性を最適化し、よりバケット前方にビームを向けたアンテナを開発する。さらに、バケットに埋め込むタイプではなく、バケット先端にアタッチメントとして取り付け可能なアンテナ構造についても検討する。また、リアルタイム計測可能なレーダを開発し、波形情報から反射体の存在を識別可能な信号処理法等についても検討する。
研究Bに関しては、本アンテナの設計法について更なる検討を行い、コンクリート内での実験を行う。実際にドリルにアンテナを配することはまだ困難であり、コアドリルにより少しずつ掘削しながらアンテナを挿入して計測する方法により、コンクリート内での反射波計測性能について評価する。また、ドリルに搭載可能な小型レーダを開発し、回転体から無線で計測結果を伝送する手法についても検討する。
研究Cに関しては、鉄筋かぶり、鉄筋径、コンクリート強度の異なるコンクリート供試体に対して、鉄筋腐食による鉄筋節のイメージング結果の違いを測定し、本手法の妥当性を検討していく。また、実フィールドでの実験についても検討を重ねる。
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| Causes of Carryover |
特になし。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
繰越額は少額であるため、使用計画に変更なし
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