建造物診断におけるケプストラム比に基づく最適分析窓長の決定手法

摘要

本報告は，雑音振動を用いた建造物のヘルスモニタリング手法について論じるものである．風や交通騒音等による僅か妄振動を利用した建造物の診断は，試験信号を用いないことから建造物のヘルスモニタリングとして有効とされている．しかしながら，雑音振動を利用したパッシブな診断手法では，音源の特性と伝達特性にあわせて最適な分析窓長を選択することが重要な鍵となる．本報告ではケプストラム比とそれに基づく最適な分析窓長の選択方法を提案した．環境雑音の調披構造は変動しているのに対し，建造物の固有周波数は常に一定である．従って，ケプストラムのフレーム平均は建造物の振動特性を，標準偏差は環境雑音の特性を表現していると考えることができる．そこで，SNRと同様の考え方に基づいて，ケプストラムのフレーム平均と標準偏差の割合をケプストラム比として表現すると，分析区間における建造物の振動特性の優位性を評価できる．本報告で行った模型実験では，ケプストラム比の上昇に伴って，建造物の固有周波数の推定誤差が減少することが示された．また，ケプストラム比が0dB以上では，固有周波数の推定誤差が標準偏差の範囲に収まることが確認された．