近赤外尝贰顿?カメラによる土の含水比测定装置の开発

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近赤外尝贰顿?カメラによる土の含水比测定装置の开発

お知らせ2022年10月04日

－一般土工事における品质管理の省力化－

当社は、西华デジタルイメージ株式会社（东京都港区、社长：福里克彦）と共同で、一般土工事などに使用される土砂の含水比测定方法について、近赤外线尝贰顿と近赤外线カメラを用いて现场で迅速かつ简易に测定できる含水比测定装置を开発しました。本装置の开発により、土工事に使用する土砂の含水比を迅速かつ简易に高精度で计测でき、一般土工事の品质管理业务の精度向上?省力化を図ります。
　　　

■背景
一般土工事などに使用する土砂は、施工现场では日常管理として含水比测定が必须となっており、含水比测定は品质管理において最も重要な项目となっています。现在、现场の含水比测定は、主に搁滨（ラジオアイソトープ）を用いた透过型の搁滨法が用いられています。しかし、搁滨法は、非常に微量な放射线同位体を使用することから、现场导入时に手続きが必要なことや测定时の準备、计测に労力と时间がかかるため、より迅速かつ简便な测定方法が求められていました。

■开発の概要
そこで、当社は、西华デジタルイメージ株式会社と共同で、现场での土砂の含水比を迅速かつ简易に测定できる含水比测定装置を开発しました（写真-1）。
开発した装置は、水が吸収する波长帯の近赤外线尝贰顿と光の吸収状况を测定する近赤外线カメラ（计测部）、および撮影画像を解析する笔颁で构成され、水が特定の光の波长帯を吸収する特性（図1）を利用し、土砂の含水比を测定します。日常の测定では、準备、测定に要する时间は2～3分程度（1试料当たり）であり、従来方法と比较して大幅に时间を短缩（约50%削减）できます。また、本装置の计测部は、光の照射に特定波长帯の近赤外线尝贰顿を使用することで、コンパクトかつ軽量化されており、装置自体が持ち运び易い装置となっています。

具体的な测定手顺は、以下の通りです。
１．事前に测定対象となる土砂の含水比と装置から得られる吸光度※2の関係を求める（図-3）。
２．得られた関係から使用している现场の土砂を採取し测定を行う。
上记の通り、事前に含水比と吸光度の関係を求めることで、现场で简単に测定することができます。従来の近赤外线を用いた测定は，同一土砂での吸光度の変化が何に影响しているのかわかりませんでした。本装置は、含水比を画像から算出するため、従来の近赤外线法ではわからなかった测定状况を可视化することで、土砂の含水比の変化の原因などを简単に把握することができます。（写真-2、写真-3）

含水比测定装置の特长を以下にまとめます。
●现场で迅速かつ简易に测定が可能
事前に求めた含水比-吸光度の関係から、土砂の含水比を数分で测定することが可能となり、日常の含水比测定にかかる时间（约50％削减）と手间を短缩することができます。
●非接触による测定が可能
测定手法は近赤外线の照射とカメラによる撮影のため、测定対象物に触れることなく计测が可能です。（図-２参照）
●含水比データの可视化
含水比データが撮影画像から算出されるため、测定対象に関する不具合の原因（砾や浮き水など）や试料の含水比分布を可视化することができます。（写真-2、写真-3参照）
●可搬性に优れた装置
装置は可搬性を考虑し现场内への持ち运びが可能な重量、サイズとなっており、现场内の必要な场所に持ち运び、测定ができます。

※1 炉乾燥法：乾燥炉を用いて試料の乾燥前と乾燥後の質量により含水比を測定する方法。
※２吸光度：試料に近赤外線を当て、その反射光の減衰量を数値化したもの。

■今后の展开
今后、现场での実証试験を行い、各现场に応じた测定、活用方法を确立し、実用化および普及?展开を进めていく予定です。