JPH09257765A - 壁面剥離診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 壁面剥離診断の都度、予め実験によって判定
基準データを入力するといった作業を不要とし、かつ信
頼性の高い剥離診断を行うことを可能とする。 【解決手段】 打撃音センサ２からの打撃音信号は増幅
器３によって増幅されてからＡ／Ｄ変換器４へ送られて
ディジタル信号に変換され、演算処理装置５に入力され
る。この演算処理装置５は、前記ディジタル信号を周波
数分析するＤＳＰ５１とメモリ５２とを備え、メモリ５
２には、現場壁面における健全部を一定回数打撃するこ
とによって得られた打撃音を周波数分析して平均化した
基準スペクトルデータが格納され、剥離の判定は、個別
の判定対象スペクトルデータのスペクトルピーク周波数
と、前記基準スペクトルデータのスペクトルピーク周波
数との偏差及び前記個別のスペクトルデータの一次モー
メントとスペクトルの総和との比較により行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の新築工事
の竣工時あるいは既設建築物の壁面において、外装タイ
ル等の剥離の有無を診断するための壁面剥離診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物の躯体壁面における例えば壁面タ
イル等の剥離の有無を診断する方法としては、ハンマー
等で前記壁面タイル等を軽く叩いて、その時の打撃音か
ら診断作業員の聴覚によって判断する方法が広く採用さ
れて来た。しかし、このような聴覚にのみ依存した打診
方法では、作業員の経験や資質に個人差があるため、剥
離の有無を正確に判定することが困難であった。そこで
近年は、建築物の壁面剥離診断を自動的に行うことがで
きる種々の装置が開発されており、その典型的な従来技
術が、例えば特公平２−５４９０３号公報に開示されて
いる。すなわちこの剥離検知装置は、ハンマによる壁面
打撃部及び打撃音検出用のマイクロフォンを有する移動
体を、建築物の上部から吊り下げて診断対象の壁面に沿
って移動させながらこの壁面を打撃し、採取された打撃
音を分析して、その音のレベル及び振幅を健全部におけ
るデータと比較することによって、剥離の有無を判定す
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置において
は、剥離の有無あるいは深さ等を判定するための基準デ
ータは、剥離のない健全な壁面の打撃音のデータや、あ
るいは剥離の深さ等の異なる種々の壁面の打撃音のデー
タを、予め実験を行うことによってホストコンピュータ
に入力している。しかし、この場合、壁面剥離診断の都
度、予め専門技術者が実験によって基準データを入力す
る必要があり、しかも、実験に用いる壁面では、実際の
現場壁面を忠実に再現することが困難であるため、判定
誤差を生じやすい問題がある。

【０００４】また、上記従来装置による剥離診断におい
ては、基準データと測定データのレベルが最も異なる周
波数（スペクトルピークの周波数）の差と振幅の差が一
定以上である場合に剥離と判定している。しかし、スペ
クトルピークのレベルと周波数は、剥離部の形状、隙間
の違い等によってさまざまに変化するため、ピークの比
較のみでは適切に剥離判定を行うことが困難であり、ま
た、予め剥離部の形状、隙間の違いによるスペクトルパ
ターンを全て登録して剥離の判定に用いることは不可能
である。

【０００５】本発明は、上記のような事情のもとになさ
れたもので、その技術的課題とするところは、壁面剥離
診断の都度、予め実験によって判定基準データを入力す
るといった作業を不要とし、かつ信頼性の高い剥離診断
を行うことの可能な壁面剥離診断装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
本発明によって有効に解決することができる。すなわち
本発明に係る壁面剥離診断装置は、診断対象壁面を打撃
する打撃部と、この打撃部による前記診断対象壁面から
の打撃音を採取する打撃音入力部と、この打撃音入力部
からの打撃音信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換部と、前記ディジタル信号を周波数分析して判定対象
スペクトルデータを得ると共にこの判定対象スペクトル
データと前記壁面の健全部分を一定回数打撃することに
よるスペクトルデータが平均化された基準スペクトルデ
ータとを比較して前記壁面の剥離の有無を判定する演算
処理部と、判定結果を出力表示する出力表示部とを備え
るものである。

【０００７】この壁面剥離診断装置によれば、打撃音入
力部で検出された壁面打撃音の打撃音信号は、Ａ／Ｄ変
換器においてディジタル信号に変換されて逐次演算処理
部に送られ、この演算処理部において周波数分析される
と共に基準スペクトルデータとの比較によって剥離の有
無が判定され、その判定結果が出力表示部に出力され
る。判定のための基準スペクトルデータとしては、現場
の診断対象壁面における明らかな健全部分を一定回数打
撃することによる打撃音信号のスペクトルデータを積算
して平均化したデータが登録されるため、診断対象壁面
の条件に適合した基準スペクトルデータが現場で容易に
設定される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る壁面剥離診
断装置の好ましい実施形態を示すシステムブロック図
で、参照符号１は壁面を打撃する打撃部であり、例えば
先端にハンマが設けられた打撃ロッドが、モータで回転
されるカムによる後退動作とバネの反発力による打撃動
作が一定の周期で反復され、診断対象壁面（例えば壁面
タイル）７を打撃するものである。この時の打撃によっ
て発生する打撃音は、打撃位置へ向けて設置された打撃
音センサ２によって検出される。この打撃音センサ２と
しては、広い周波数域に対してフラットな特性を持つコ
ンデンサマイクロフォン、あるいは加速度センサ等が好
適に用いられる。

【０００９】打撃音センサ２からは打撃音の音圧レベル
及び周波数に対応した打撃音信号が出力されるが、この
打撃音信号は極めて微弱であるため、増幅器３によって
増幅してからＡ／Ｄ変換器４へ送られる。Ａ／Ｄ変換器
４は、前記打撃音信号を、所定のサンプリング周期にお
いて、振幅が量子化されたディジタル信号（離散信号）
に変換される。

【００１０】Ａ／Ｄ変換器４からのディジタル信号は、
演算処理装置５に入力される。この演算処理装置５は、
ＤＳＰ（ディジタル信号処理装置）５１と、メモリ５２
と、入出力インターフェイス５３と、これらを連絡する
図示されていない多数のバスラインとを有する。前記Ｄ
ＳＰ５１は、Ａ／Ｄ変換器４から入出力インターフェイ
ス５３を介して逐次入力されるディジタル変換された打
撃音信号のＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数分
析と、周波数分析された一定回数分の打撃音のスペクト
ルデータを平均化する平均値演算と、逐次分析される各
打撃音のスペクトルデータをメモリ５２からの基準スペ
クトルデータと比較する剥離判定とを行うものであり、
前記メモリ５２は、ＤＳＰ５１で演算された平均スペク
トルデータを基準スペクトルデータとして格納するもの
である。剥離の判定は、個別のスペクトルデータのスペ
クトルピーク周波数と、基準スペクトルデータのスペク
トルピーク周波数との周波数域の偏差及び前記個別のス
ペクトルデータの一次モーメントとスペクトルの総和と
の比較により行われる。

【００１１】本発明の壁面剥離診断装置によって、建築
物の壁面におけるタイル剥離等の有無を診断する際に
は、まず、この診断対象壁面７において剥離が存在しな
い健全部分であることが明らかないくつかの箇所を打撃
してその打撃音のスペクトルデータを収集する。図２乃
至図４において、それぞれ（ａ）は打撃音信号で、すな
わち増幅器３で増幅された最大値±３Ｖの打撃音信号を
Ａ／Ｄ変換器４によって１２ビット（符号＋１１ビッ
ト；したがって正負の最大値を２¹¹−１＝２０４７とし
てある）に変換したものであり、（ｂ）はこの信号を周
波数分析することによって得られたパワースペクトルで
ある。図２，図３及び図４に示すパワースペクトルは、
いずれも剥離のない健全な部分を打撃したものである
が、打撃位置によって、スペクトルのピークの位置や高
さが打撃の度に異なるものとなっていることがわかる。
したがってこのようなスペクトルをそのまま剥離判定の
ための基準データとして用いても、適切な判定を行うこ
とが困難である。

【００１２】そこで、前記健全部分の打撃による各スペ
クトルデータは、これを通過周波数帯域の異なる複数の
フィルタによって、図５（ａ）に示すように、いくつか
の帯域（１〜Ｎ）に区分し、一定回数の打撃による打撃
音信号を各区分毎に積算して平均化して

【数１】 とし、メモリ５２に格納する。この場合、前記各フィル
タによる周波数帯域は一定の区分としても良いが、スペ
クトルの特徴に応じて可変区分とすることにより、重み
付け関数を乗じて、例えばレベルが急速に変化する周波
数領域を強調することもできる。また、剥離診断の実行
においては、図５（ｂ）に示すように、打撃によって逐
次入力され分析される打撃音信号の判定対象スペクトル
データを同様に前記帯域（１〜Ｎ）に区分し、その帯域
毎に積算して

【数２】 とし、メモリ５２の各アドレスに格納された平均スペク
トルデータの各帯域の積算値と比較する。

【００１３】また、剥離の存在する壁面を打撃すること
によって得られる判定対象スペクトルデータは、剥離部
分が浅いほど表面付近の剛性が低くなるので、その表面
を打撃した時の打撃音には低周波成分が多く含まれる傾
向がある。したがって例えばタイル浮きのように剥離部
分が浅い場合は、図５（ｂ）に示すように、そのスペク
トルのピークが図５（ａ）に示す基準スペクトルデータ
のスペクトルピークよりも周波数の低いほうにずれるの
で、その比較のみで剥離の有無を判定することができ
る。しかしながら、例えば下地浮きのように剥離部分が
深い場合は、表面付近の剛性が大きくなり、その打撃音
のスペクトルが健全部分の打撃音のスペクトルと近似す
るので、そのスペクトルピークの比較は必ずしも明瞭で
はない。したがってこのような判定を定量的に行うため
には、スペクトルの一次モーメント

【数３】 を計算し、その比較から、基準スペクトルデータに対す
る判定対象スペクトルのスペクトルピーク周波数のずれ
を定量的に判断することができる。

【００１４】更に、基準スペクトルデータと判定対象ス
ペクトルデータとのスペクトルピークの距離

【数４】 及び

【数５】 を、予め設定された判定基準値と比較して、この判定基
準値よりも小さい場合を正常とし、大きい場合を剥離と
判定する。またこの場合の比較は、従来行われていた振
幅の比較ではなく、スペクトルの総和を比較することに
より行われる。

【００１５】演算処理装置５による判定結果はランプ等
の表示装置６により表示される。とくに、剥離が判定さ
れた場合は、前記演算処理装置５からの指令によって、
例えば塗料噴射装置等のマーキング装置６ａが動作さ
れ、剥離の存在を診断対象壁面７に直接表示する。

【００１６】

【実施例】以下、図６乃至図９を参照して、本発明によ
る具体的な実施例を説明する。まず図６は二丁掛けタイ
ル壁面について健全部分を任意の５箇所打撃して、それ
ぞれの打撃音のパワースペクトルを平均化した平均パワ
ースペクトル、図７は、前記各パワースペクトルをバン
ドパスフィルタにより４００Ｈｚの一定帯域毎に区分し
て積算し平均値化した基準スペクトルデータである。

【００１７】次に、図８及び図９は、壁面打撃による診
断作業において得られた判定対象のデータであり、それ
ぞれ（ａ）は増幅した打撃音信号、（ｂ）はこの信号を
周波数分析することによって得られたパワースペクト
ル、（ｃ）は４００Ｈｚの一定帯域毎に区分して積算し
た判定対象スペクトルデータである。また、各図（ｃ）
における数値Ａはスペクトルの一次モーメントである。

【００１８】この打撃データを、図６及び図７に示す健
全部分の打撃データによる基準スペクトルデータと比較
すると、図８の場合は、スペクトルのピークが基準スペ
クトルデータのピークよりも低周波領域へ大きく移動し
ており、浅い部分に剥離が発生していることが判定され
るが、図９の場合は、スペクトルピークがそれほど明瞭
ではない。そこで、これをスペクトルの一次モーメント
の計算値Ａによって比較すると、図８のスペクトルは、
Ａ＝１５．９１であり、図９のスペクトルは、Ａ＝１
９．９０である。計算結果、この実施例においては、 Ａ≧２２ ・・・・・・・・・・ 健全部 ２２＞Ａ≧１９ ・・・・ タイル下地浮き １９＞Ａ ・・・・・・・・・・ タイル浮き と判定基準が求められた。したがって図８に示す判定対
象データにおいては、比較的剥離深さの浅いタイル浮き
が発生していることが判定され、図９に示す判定対象デ
ータにおいては、比較的剥離深さの深いタイル下地浮き
が発生していることが判定された。

【００１９】

【発明の効果】本発明に係る壁面剥離診断装置による
と、次のような効果が奏される。 (1) 現場の健全壁面の一定回数の打撃によって剥離診断
の判定基準となるデータを自動的に登録することができ
るため、予め専門技術者が実験により基準データを入力
する必要がない。 (2) 壁面材質、劣化の度合等、現場の壁面の条件に適合
した基準スペクトルデータが得られるため、信頼性の高
い剥離診断を行うことができる。 (3) 前記基準スペクトルデータ及び剥離診断時の壁面打
撃によって得られる判定対象スペクトルデータを規格化
し、複数の帯域フィルタによる周波数区分毎に積算・比
較するため、再現性の良い定量的な判定結果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る壁面剥離診断装置の好ましい実施
形態を示すシステムブロック図である。

【図２】現場壁面における健全部分を打撃することによ
って得られたデータで、（ａ）は打撃音信号、（ｂ）は
この打撃音信号を周波数分析することによって得られた
パワースペクトルである。

【図３】現場壁面における他の健全部分を打撃すること
によって得られたデータで、（ａ）は打撃音信号、
（ｂ）はこの打撃音信号を周波数分析することによって
得られたパワースペクトルである。

【図４】現場壁面における更に他の健全部分を打撃する
ことによって得られたデータで、（ａ）は打撃音信号、
（ｂ）はこの打撃音信号を周波数分析することによって
得られたパワースペクトルである。

【図５】スペクトルデータを複数の帯域に区分し、各区
分毎に積算したスペクトルデータを示す説明図で（ａ）
は基準スペクトルデータ、（ｂ）は判定対象スペクトル
データである。

【図６】本発明の具体的な実施例において求められた基
準スペクトルデータとしてのパワースペクトルを示す図
である。

【図７】図６のパワースペクトルを複数の帯域に区分
し、各区分毎に積算したデータを示す図である。

【図８】上記実施例においてタイル浮きが発生している
壁面を打撃したデータであり、（ａ）は打撃音信号、
（ｂ）はこの打撃音信号を周波数分析することによって
得られたパワースペクトル、（ｃ）は一定帯域毎に区分
して積算したデータである。

【図９】上記実施例においてタイル下地浮きが発生して
いる壁面を打撃したデータであり、（ａ）は打撃音信
号、（ｂ）はこの打撃音信号を周波数分析することによ
って得られたパワースペクトル、（ｃ）は一定帯域毎に
区分して積算したデータである。

【符号の説明】

１ 打撃部 ２ 打撃音センサ（打撃音入力部） ４ Ａ／Ｄ変換器 ５ 演算処理装置 ５１ ＤＳＰ ５２ メモリ ６ 表示装置（出力表示部） ６ａ マーキング装置（出力表示部） ７ 診断対象壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大井 尚志 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 澤田 凱夫 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 吉田 隆治 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 秩父 顕美 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 綿谷 重規 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 服部 芳朗 名古屋市千種区鹿子殿19−７ (72)発明者 鈴木 祐介 福岡県福岡市西区愛宕一丁目14−35 株式 会社昭和電気研究所内 (72)発明者 原 忠 東京都大田区東矢口二丁目16番14号 株式 会社双電社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 診断対象壁面を打撃する打撃部と、 この打撃部による前記診断対象壁面からの打撃音を採取
   する打撃音入力部と、 この打撃音入力部からの打撃音信号をディジタル信号に
   変換するＡ／Ｄ変換部と、 前記ディジタル信号を周波数分析して判定対象スペクト
   ルデータを得ると共にこの判定対象スペクトルデータと
   前記壁面の健全部分を一定回数打撃することによるスペ
   クトルデータが平均化された基準スペクトルデータとを
   比較して前記壁面の剥離の有無を判定する演算処理部
   と、 判定結果を出力表示する出力表示部と、を備えることを
   特徴とする壁面剥離診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、 演算処理部がＤＳＰ及びメモリを備え、 前記ＤＳＰは、打撃音信号から変換されたディジタル信
   号の周波数分析と、周波数分析された複数のスペクトル
   データを平均化する平均値演算と、逐次分析される各判
   定対象スペクトルデータを前記メモリからの基準スペク
   トルデータとを比較する剥離判定とを行うものであり、 前記メモリは、診断対象壁面における健全部分を一定回
   数打撃することによる各打撃音のスペクトルデータを平
   均化した平均スペクトルデータを基準スペクトルデータ
   として格納するものであることを特徴とする壁面剥離診
   断装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の記載において、 演算処理部が、各判定対象スペクトルデータのスペクト
   ルピークが存在する周波数と基準スペクトルデータのス
   ペクトルピークが存在する周波数との偏差及び前記各判
   定対象スペクトルデータの一次モーメントとスペクトル
   の総和との比較により剥離の有無を判定することを特徴
   とする壁面剥離診断装置。