JPH0321046B2 - - Google Patents
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- JPH0321046B2 JPH0321046B2 JP58241683A JP24168383A JPH0321046B2 JP H0321046 B2 JPH0321046 B2 JP H0321046B2 JP 58241683 A JP58241683 A JP 58241683A JP 24168383 A JP24168383 A JP 24168383A JP H0321046 B2 JPH0321046 B2 JP H0321046B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
- G01B11/27—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes
- G01B11/272—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes for testing the alignment of axes using photoelectric detection means
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(3‐1) 産業上の利用分野
本発明はトンネル内空変位を測定する方法に係
り、詳細には基準点から放射されるレーザー光線
を用い、その光線の輝度は光線軸を中心に正規分
布する性質を利用してスポツト径よりやや小さな
通孔とその通孔のまわりに配置した2対の光電変
換素子によつてその光電変換素子の中心点の光軸
との間の変位量を算出し、1対のパルスモーター
によつてその変位量を修正し、その修正量を検出
してトンネル内空変位を測定する方法に関する。[Detailed Description of the Invention] (3-1) Industrial Application Field The present invention relates to a method for measuring displacement inside a tunnel, and more specifically, a laser beam emitted from a reference point is used, and the brightness of the beam is determined by Utilizing the property of normal distribution around the axis, a through hole slightly smaller than the spot diameter and two pairs of photoelectric conversion elements placed around the through hole are used to create a connection between the center point of the photoelectric conversion element and the optical axis. The present invention relates to a method of calculating the amount of displacement of the tunnel, correcting the amount of displacement using a pair of pulse motors, and detecting the amount of correction to measure the displacement in the tunnel.
(3‐2) 従来技術
一般にNATMによりトンネル工事を施工する
に際しては、その周辺の地山の挙動、構造物とし
てのトンネルの挙動を把握することが施工管理上
不可欠であるが、その判断資料としてはトンネル
内空の変位状況が最も重要である。(3-2) Prior art Generally, when constructing a tunnel using NATM, it is essential to understand the behavior of the surrounding ground and the behavior of the tunnel as a structure for construction management. The most important factor is the displacement inside the tunnel.
従来このトンネル内空の変位状況を測定するに
はいわゆるコンパージエンスメジヤーを用いて、
予めトンネル内壁面に取付けられた基点アンカー
間の距離を測定する方法が用いられていたが、こ
の方法は、測定精度が悪く、個人差が入りやす
く、大きなトンネルの場合には測定用の足場が必
要であり、また測定中には他の作業ができなくな
る等の問題点が多く、また人手を多く要し、しか
も連続測定ができない等の欠点があつた。 Conventionally, a so-called comparience measurer was used to measure the displacement situation inside the tunnel.
A method was used to measure the distance between base point anchors that were previously installed on the tunnel inner wall surface, but this method had poor measurement accuracy and was prone to individual differences, and in the case of large tunnels, it was difficult to use scaffolding for measurement. Moreover, there are many problems such as not being able to do other work during measurement, requiring a lot of manpower, and furthermore, there are disadvantages such as not being able to carry out continuous measurement.
また最近レーザー光線を利用した測定方法も用
いられるようになつている。その一つとしてレー
ザー光線をトンネル内に設置された機械の受光板
にあてて、機械の位置を検出し、トンネル内空に
対する機械の位置からトンネル内空の変位を換算
する方法がある。しかしながらこの方法はトンネ
ル内空の変位が直接求められないという欠点があ
つた。また、別の方法としては、トンネルの断面
部にレーザー光を使用した測距儀を設置しこれを
回転しながらトンネルの断面形状を求め、これか
らトンネル内空の変位を算出する方法がある。し
かしながらこの方法もトンネル内空変位を直接求
められないという欠点があり、また、測距儀が高
価であり、人手も必要で、リモートコントロール
ができないという欠点がみられた。 Recently, measurement methods using laser beams have also come into use. One method is to detect the position of the machine by shining a laser beam onto the light receiving plate of a machine installed in the tunnel, and then converting the displacement of the tunnel interior from the machine's position relative to the tunnel interior. However, this method has the disadvantage that the displacement inside the tunnel cannot be directly determined. Another method is to install a rangefinder using a laser beam on the cross section of the tunnel, rotate it to determine the cross-sectional shape of the tunnel, and calculate the displacement of the tunnel interior from this. However, this method also had the disadvantage that the displacement inside the tunnel could not be directly determined, the rangefinder was expensive, required manpower, and remote control was not possible.
(3‐3) 発明の目的
本発明は以上述べたトンネル内空を測定する従
来の方法の欠点を解消し、人手が不要で従つて経
費が廉く、設備も嵩むことなく、遠隔操作が可能
でまた連続測定が可能なトンネル内空変位の測定
法を提供することを目的としている。(3-3) Purpose of the Invention The present invention eliminates the drawbacks of the conventional method of measuring the inside of a tunnel as described above, and provides a method that does not require manpower, is therefore inexpensive, does not require bulky equipment, and can be remotely controlled. The purpose of this study is to provide a method for measuring displacement inside a tunnel that can be measured continuously.
(3‐4) 発明の構成・作用
本発明は一方向に照射されたレーザー光線は光
源からの距離に応じて所定の大きさのスポツト径
を有しており、その輝度はレーザー光線の光軸を
中心として正規分布をなしていることに着眼して
なされたものであり、次に示すような方法を用い
ることによつて前記目的を達成している。すなわ
ち被測定個所に、その場所におけるスポツト径よ
りやや小さな貫通孔を有しその周囲の上、下、
左、右に2対の光電変換素子を配置した受光装置
を設置し、レーザー光線からの光線を受光し、レ
ーザー光線の光軸と光電変換素子の中心との間の
変位量を電気信号にかえ、さらに変位検出装置に
よつて電気信号のアンバランスをパルス信号に変
換し、パルスモーターによつてレーザー光軸と光
電変換素子の中心とが一致するまで受光装置を移
動させ、その移動量を変位計によつて測定し、ト
ンネル内空の変位を測定する。(3-4) Structure and operation of the invention According to the present invention, a laser beam irradiated in one direction has a spot diameter of a predetermined size depending on the distance from the light source, and the brightness is centered around the optical axis of the laser beam. This was done by paying attention to the fact that , which has a normal distribution, and achieved the above objective by using the following method. In other words, the spot to be measured has a through hole that is slightly smaller than the spot diameter at that location, and the surrounding area is
A light receiving device with two pairs of photoelectric conversion elements arranged on the left and right is installed, receives the light beam from the laser beam, converts the amount of displacement between the optical axis of the laser beam and the center of the photoelectric conversion element into an electric signal, and further A displacement detection device converts the unbalance of the electrical signal into a pulse signal, a pulse motor moves the light receiving device until the laser optical axis and the center of the photoelectric conversion element coincide, and the amount of movement is measured by a displacement meter. Then, the displacement inside the tunnel is measured.
以下図面に基いて本発明に係るトンネル内空変
位の測定法の実施例について説明する。先ず本発
明の原理について述べる。レーザー光線は各種の
物質に電磁波を当てた際の誘導放出によつて発す
る光であるがいわゆるコヒーレンス性が極めて強
く、指向性が非常に鋭い特性がある。すなわちレ
ーザー光源から放射された光は、自然光と異なり
直進する性質が強いが、それでも第1図に示すよ
うに光源1から極めて微少な角θを頂角として円
錐状に拡がりながら進む。したがつて光源1から
距離l1だけ離れた場所においてはレーザー光線は
直径d1(スポツト径と呼ばれる。)を有する円上に
照射され、距離l2ではそのスポツト径はd2にな
る。図示のZ−Zはレーザー光線の光軸である。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the method for measuring displacement inside a tunnel according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the principle of the present invention will be described. Laser beams are light emitted by stimulated emission when electromagnetic waves are applied to various materials, and they have extremely strong coherence and very sharp directivity. That is, unlike natural light, the light emitted from the laser light source has a strong tendency to travel in a straight line, but as shown in FIG. Therefore, at a distance l 1 from the light source 1, the laser beam is irradiated on a circle with a diameter d 1 (called the spot diameter), and at a distance l 2 the spot diameter becomes d 2 . The illustrated Z-Z is the optical axis of the laser beam.
現在測量等に利用されているHe、Neレーザー
光線は、このスポツト径dを持つ円(スポツト円
と呼ぶことにする。)内においてはdの価の如何
にかかわらずその輝度は円の中心すなわち光軸を
最高点とした正規分布となつている。第2図はそ
の状況を示したものである。すなわちスポツト円
2の中心Oを原点とした座標軸X−X、Y−Yを
想定し、軸X−Xに沿つてその輝度を測定してみ
るとイ図またはロ図の下に示すような正規分布曲
線3を得ることができる。軸Y−Yに沿つたもの
も、また中心Oを通る任意の直線に沿つたものも
この曲線3と全く同一のものが得られる。次に太
陽電池等の光電変換素子をこの直線X−Xに沿つ
て移動させ、その発生する電圧を測定してみる。
通常の光電変換素子ではその発生する電圧は受光
する光の輝度と比例するので、その測定値からも
また曲線3と同一の正規分布曲線が得られる。 The He and Ne laser beams currently used for surveying, etc., have a brightness within a circle with a spot diameter of d (hereinafter referred to as a spot circle), regardless of the valence of d. It is a normal distribution with the highest point on the axis. Figure 2 shows the situation. In other words, assuming the coordinate axes X-X and Y-Y with the center O of the spot circle 2 as the origin, and measuring the brightness along the axis X-X, it will be normal as shown in Figure A or Figure B. Distribution curve 3 can be obtained. A curve exactly the same as this curve 3 can be obtained both along the axis Y-Y and along any straight line passing through the center O. Next, a photoelectric conversion element such as a solar cell is moved along this straight line XX, and the voltage generated is measured.
Since the voltage generated by a normal photoelectric conversion element is proportional to the brightness of the received light, a normal distribution curve similar to curve 3 can be obtained from the measured value.
いまスポツト円2の中に任意の円4を想定し、
この円4とX−X軸との交点に光電変換素子5−
1,5−2を設置してみる。第2図イに示すよう
に円4の中心とスポツト円2の中心Oとが一致す
るときは、素子5−1,5−2の発生する電圧
e1、e2とすれば、図示のようにe1=e2である。し
かしながら図ロで示すように、円4の中心O′と
スポツト円2の中心OとがX−X線上でずれてい
るときには、e1≠e2であり、その間に電位差△e
が発生する。この関係はY−Y軸についても同様
であり中心OとO′とがY−Y軸上でずれていれ
ばY−Y軸と円4との交点に設置された光電変換
素子5−3,5−4から発生する電圧e3,e4の間
には電位差△e′が発生する。中心O′がスポツト円
2内の任意の位置において中心Oからずれていれ
ば、電位差△eと△e′とが同時に発生する。この
電位差を利用し、変位検出装置等を用い、トンネ
ル内空変位を測定するのが本発明の原理である。 Now suppose an arbitrary circle 4 in spot circle 2,
A photoelectric conversion element 5- is placed at the intersection of this circle 4 and the X-X axis.
Try installing 1,5-2. When the center of the circle 4 and the center O of the spot circle 2 coincide as shown in FIG. 2A, the voltage generated by the elements 5-1 and 5-2
If e 1 and e 2 are used, e 1 = e 2 as shown. However, as shown in Figure B, when the center O' of the circle 4 and the center O of the spot circle 2 are shifted on the X-X line, e 1 ≠ e 2 and the potential difference △e
occurs. This relationship is the same for the Y-Y axis, and if the centers O and O' are shifted on the Y-Y axis, the photoelectric conversion element 5-3 installed at the intersection of the Y-Y axis and the circle 4, A potential difference Δe' occurs between the voltages e 3 and e 4 generated from 5-4. If the center O' is shifted from the center O at any position within the spot circle 2, potential differences Δe and Δe' occur simultaneously. The principle of the present invention is to utilize this potential difference to measure the displacement inside the tunnel using a displacement detection device or the like.
次に被測定位置に設置された受光装置、変位検
出装置等の構成および作用について説明する。第
3図は受光装置11等の概略の構成を示した図で
ある。同図において、受光装置11はボード12
の中央部に設けられた通孔13、通孔の上下左右
に設けられた2対の光電変換素子5−1,5−
2,5−3,5−4、ボード12に取付けられ、
左右方向に軸を有する雌ねじ14A、上下方向に
軸を有する雌ねじ14Bとから成つている。通孔
13の径はこの被測定位置におけるレーザー光線
のスポツト径よりやや小さく、また2対の光電変
換素子5−1,5−2,5−3,5−4の中心点
を通過する円15の直径はスポツト径と同じかま
たはやや小さい程度となつている。円15の中心
をO′とし、このO′を原点として図上の左右方向
にX−X軸、上下方向にY−Y軸を仮定する。円
15と通孔13は同心円であることが望ましい。 Next, the configuration and operation of the light receiving device, displacement detecting device, etc. installed at the measured position will be explained. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the light receiving device 11 and the like. In the figure, the light receiving device 11 is connected to the board 12.
A through hole 13 provided in the center of the through hole, two pairs of photoelectric conversion elements 5-1, 5- provided above, below, left and right of the through hole.
2, 5-3, 5-4, attached to the board 12,
It consists of a female screw 14A having an axis in the left-right direction and a female screw 14B having an axis in the vertical direction. The diameter of the through hole 13 is slightly smaller than the spot diameter of the laser beam at this measured position, and the diameter of the circle 15 passing through the center points of the two pairs of photoelectric conversion elements 5-1, 5-2, 5-3, and 5-4. The diameter is the same as or slightly smaller than the spot diameter. The center of the circle 15 is assumed to be O', and with this O' as the origin, the X-X axis runs in the horizontal direction on the diagram, and the Y-Y axis runs in the vertical direction on the diagram. It is desirable that the circle 15 and the through hole 13 are concentric circles.
変位検出装置21は変位検出部とパルス発生部
とからなつている(いずれも図示していない)。 The displacement detection device 21 consists of a displacement detection section and a pulse generation section (both not shown).
修正装置31は1対のパルスモーター32、軸
33とから成つており、一のパルスモーター32
Aの軸33Aは軸X−Xと平行に設置されてお
り、かつねじを有しており前記した雌ねじ14A
の螺合している。また他のパルスモーター32B
の軸33Bは軸Y−Yと平行に設置されており雌
ねじ14Bと螺合している。 The correction device 31 consists of a pair of pulse motors 32 and a shaft 33.
The shaft 33A of A is installed parallel to the axis X-X and has a thread, which is the female thread 14A described above.
are screwed together. Also other pulse motor 32B
The shaft 33B is installed parallel to the axis Y-Y and is screwed into the female thread 14B.
いまレーザー光線によつて形成されるスポツト
円2の中心OがX−X線上で左方向にずれていた
とする。当然光電変換素子5−1,5−2から発
生する電圧e1e2はe1>e2で△e=e1−e2が生ずる。
変位検出装置21はこの△eを検出し、パルスモ
ーター32Aに対してその軸33Aの方向からみ
て(図の右方向からみて)反時計回りに回転する
ようなパルスを発生する。パルスモーター32A
および32Bはトンネルの被測定断面の所定位置
において、光軸に直角な平面(第3図においては
図面で示される平面)上の回動が自在であるよう
に枢止されているので、ボード12は図における
左方向に移動する。パルスは△eが0になるまで
発生しつづけるので、終局的に中心OとO′とは
一致する。OがY−Y軸線上にずれているとき
は、パルスはパルスモーター32Bに作用し、ボ
ード12はY−Y軸にそつて移動する。中心Oが
円15内の任意の位置にずれているときは、パル
スモーター32A,32Bが同時に作動し終局的
に中心OとO′とは一致する。変位計41A,4
1Bの本体はパルスモーター32A,32Bと同
様に被測定断面の所定位置に固定されており、そ
の計測端42A,42Bは受光装置のボード12
に接触しているために、ボード12の移動は変位
計41A,41Bによつて計測され、また必要に
応じて記録される。 Assume that the center O of the spot circle 2 formed by the laser beam is shifted to the left on the X--X line. Naturally, the voltage e 1 e 2 generated from the photoelectric conversion elements 5-1 and 5-2 is such that e 1 >e 2 and Δe=e 1 −e 2 .
The displacement detection device 21 detects this Δe and generates a pulse that causes the pulse motor 32A to rotate counterclockwise when viewed from the direction of its shaft 33A (when viewed from the right side in the figure). Pulse motor 32A
and 32B are pivoted at predetermined positions on the cross section of the tunnel to be measured so that they can freely rotate on a plane perpendicular to the optical axis (the plane shown in the drawing in FIG. 3). moves to the left in the figure. Since pulses continue to be generated until Δe becomes 0, the centers O and O' eventually coincide. When O is offset on the Y-Y axis, the pulse acts on the pulse motor 32B and the board 12 moves along the Y-Y axis. When the center O is shifted to an arbitrary position within the circle 15, the pulse motors 32A and 32B operate simultaneously and the centers O and O' eventually coincide. Displacement meter 41A, 4
The main body of 1B is fixed at a predetermined position on the cross section to be measured like the pulse motors 32A and 32B, and its measurement ends 42A and 42B are connected to the board 12 of the light receiving device.
Since the board 12 is in contact with the board 12, the movement of the board 12 is measured by the displacement meters 41A and 41B, and recorded as necessary.
次に以上説明した装置を用いたトンネル内空変
位の測定方法について手順を追つて説明する。 Next, a method for measuring displacement inside a tunnel using the apparatus described above will be explained step by step.
(a) トンネル内の基準点に設置されたレーザー光
源からトンネルの進行方向(被測定場所のある
方向)に向つてレーザー光線を放射する。基準
点はその性質上不動点(変位を生じない点)で
あることが必要である。しかし変位が小さく、
その変位が何等かの方法で測定できれば、補正
することによつて基準点として使用できる。レ
ーザー光源は、トンネル測量用に現在多用され
ている光源をそのまま用いることができる。(a) A laser beam is emitted from a laser light source installed at a reference point in the tunnel in the direction of tunnel travel (direction of the measurement location). The reference point needs to be a fixed point (a point that does not cause displacement) due to its nature. However, the displacement is small,
If the displacement can be measured by some method, it can be used as a reference point by correcting it. As the laser light source, the light source currently widely used for tunnel surveying can be used as is.
(b) トンネル内の被測定位置に設置されている受
光装置によつてレーザー光線を受光する。受光
装置は1対のパルスモーターを介してトンネル
の被測定断面の所定位置に固定されているか
ら、正確に云えば本方法によつて測定される変
位はその所定位置の変位である。(b) The laser beam is received by a light receiving device installed at the measured position in the tunnel. Since the light receiving device is fixed at a predetermined position on the cross section of the tunnel to be measured via a pair of pulse motors, precisely speaking, the displacement measured by this method is the displacement at the predetermined position.
(c) 変位検出装置によつて変位量が検出されそれ
に基いてパルスが修正装置のパルスモーターに
送られる。(c) The amount of displacement is detected by the displacement detection device, and based on it, a pulse is sent to the pulse motor of the correction device.
(d) 修正装置のパルスモーターによつて、受光装
置の光電変換素子の中心とレーザー光線の光軸
とが一致するまで修正が行なわれる。(d) Correction is performed by the pulse motor of the correction device until the center of the photoelectric conversion element of the light receiving device and the optical axis of the laser beam coincide.
(e) 変位計によつて修正量が測定され、また必要
に応じて記録される。前記したようにレーザー
光線の光源は不動点である基準点に設置されて
いるのでレーザー光線の光軸は不動であり、し
たがつて修正量はそのままトンネル内空の変位
量となる。(e) The amount of correction is measured by a displacement meter and recorded if necessary. As described above, since the light source of the laser beam is installed at a reference point that is a fixed point, the optical axis of the laser beam is immobile, and therefore the amount of correction is the amount of displacement in the tunnel interior.
(3‐5) 前記以外の実施例
以上例示した実施例は主としてトンネル内の被
測定位置が1個所である場合について述べている
が、本発明に係る方法ではその受光装置の中心部
にはレーザー光線のスポツト径よりもやや小さい
通孔が設けられているため、第4図に示すように
トンネル内の複数個所でその内空変位を測定する
ことができる。この際測定個所の数だけ受光装
置、修正装置、変位計が必要であるが、変位検出
装置は必ずしもその数だけ必要ではなく、1個で
も充分である。(3-5) Embodiments other than the above The embodiments exemplified above mainly describe the case where the measurement target position in the tunnel is one place, but in the method according to the present invention, the laser beam is placed in the center of the light receiving device. Since the through hole is provided with a diameter slightly smaller than the spot diameter of the tunnel, the internal displacement can be measured at multiple locations within the tunnel, as shown in FIG. At this time, as many light receiving devices, correction devices, and displacement meters as there are measurement points are required, but the number of displacement detecting devices is not necessarily necessary, and one is sufficient.
またトンネル内の作業場所には粉塵が発生しや
すく、作業環境を害する場合があるが、これを改
善するためには粉塵の発生量を測定することが必
要である。レーザー光線は粉塵によつて吸収拡散
されるので、受光部分の輝度の絶対値は粉塵の濃
度によつて左右される。したがつて粉塵濃度と輝
度との関係を実験的に求めておけば本発明に係る
方法で、トンネル内空の変位と、粉塵濃度を同時
に測定することができる。 In addition, dust is likely to be generated in work areas inside tunnels, which can harm the working environment, but in order to improve this problem, it is necessary to measure the amount of dust generated. Since the laser beam is absorbed and diffused by dust, the absolute value of the brightness of the light-receiving area depends on the concentration of the dust. Therefore, if the relationship between dust concentration and brightness is determined experimentally, the displacement of the tunnel interior and the dust concentration can be measured simultaneously using the method according to the present invention.
(3‐6) 発明の効果
本発明はレーザー光線、光電変換素子、パルス
モーター等を使用し、受光装置の中心をレーザー
光線軸と絶えず一致するように修正し、その修正
量を記録することによつて次に記すような多くの
すぐれた効果を奏するものである。(3-6) Effects of the Invention The present invention uses a laser beam, a photoelectric conversion element, a pulse motor, etc. to constantly correct the center of the light receiving device so that it coincides with the laser beam axis, and records the amount of correction. It has many excellent effects as described below.
現在トンネル内で使用されている測量用のレ
ーザー光源がそのまま用いられるので設備費を
廉くすることができる。 Since the surveying laser light source currently used inside the tunnel can be used as is, equipment costs can be reduced.
多点測定ができる。 Multi-point measurement is possible.
トンネル壁面のはらみ、変形等とトンネルの
沈下を同時に測定できる。 It is possible to simultaneously measure the swelling, deformation, etc. of the tunnel wall and the subsidence of the tunnel.
連続測定、連続記録が可能であり、また遠隔
測定が可能である。またコンピユーターによる
記録処理が容易である。 Continuous measurement, continuous recording, and remote measurement are possible. Furthermore, recording processing by a computer is easy.
測定に人手が不要であり、したがつて運転経
費を節減できる。 No manpower is required for measurements, thus reducing operating costs.
トンネル内の適宜の位置に設置できるため、
トンネル内の作業に無関係に測定が可能であ
る。 Since it can be installed at an appropriate location within the tunnel,
Measurement is possible regardless of the work inside the tunnel.
粉塵濃度の測定が同時に行ないうる。 Measurements of dust concentration can be made simultaneously.
沈下、断面変形等の長期にわたる変位の測定
と同時に発破や機械、車両等の通過による振動
等も測定記録することが可能であり、これによ
つて遠隔地においてトンネル内作業を監視で
き、トンネル内の工程管理に資することができ
る。 At the same time as measuring long-term displacement such as subsidence and cross-sectional deformation, it is also possible to measure and record vibrations caused by blasting and the passage of machinery, vehicles, etc. This makes it possible to monitor tunnel work from a remote location, making it possible to This can contribute to process control.
以上要する本発明はトンネル工事の作業の効
率化、作業安全の確保、工事費の低減等に大き
な役割を果している。 The present invention as described above plays a major role in increasing the efficiency of tunnel construction work, ensuring work safety, and reducing construction costs.
第1図はレーザー光線の進行状況を示した図、
第2図は本発明の原理を示したもので、スポツト
円内におけるレーザー光線の輝度の分布と、スポ
ツト円内に置かれた光電変換素子の発生する電圧
との関係を示しており、イは2個の光電変換素子
の中心とスポツト円の中心とが一致した場合、ロ
はそれがずれた場合を示した図、第3図は受光装
置等の概略の構成を示した図、第4図は本発明の
別の実施例を示した図である。
1……レーザー光源、2……スポツト円、3…
…正規分布曲線、4……任意の円、5−1,5−
2,5−3,5−4……光電変換素子、11……
受光装置、12……ボード、13……通孔、14
A,14B……雌ねじ、15……円、21……変
位検出装置、31……修正装置、32A,32B
……パルスモーター、33A,33B……軸、4
1A,41B……変位計、42A,42B……計
測端。
Figure 1 shows the progression of the laser beam.
Figure 2 shows the principle of the present invention, and shows the relationship between the luminance distribution of the laser beam within the spot circle and the voltage generated by the photoelectric conversion element placed within the spot circle. When the center of each photoelectric conversion element and the center of the spot circle match, B shows the case where they deviate, FIG. FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 1... Laser light source, 2... Spot circle, 3...
...normal distribution curve, 4...arbitrary circle, 5-1, 5-
2, 5-3, 5-4... photoelectric conversion element, 11...
Light receiving device, 12... Board, 13... Through hole, 14
A, 14B... Female thread, 15... Circle, 21... Displacement detection device, 31... Correction device, 32A, 32B
...Pulse motor, 33A, 33B...Axis, 4
1A, 41B...Displacement meter, 42A, 42B...Measurement end.
Claims (1)
空変位の測定方法。 (a) トンネル内の基準点に設置されたレーザー光
源からトンネルの進行方向に向つて円錐状のレ
ーザー光線を放射する (b) トンネル内の被測定位置に設置され、前記レ
ーザー光線のスポツト径よりやや小さな通孔
と、該通孔の上下左右に設けられた2対の光電
変換素子を有する受光素子によつて前記レーザ
ー光線を受光する (c) 変位検出装置によつて前記2対の光電変換素
子から送られた電気信号を解析し2対の光電変
換素子の中心点とレーザー光線軸との間の上下
および左右の変位量を検出し、この変位量に基
くパルス信号を発する (d) 前記各被測定場所のトンネル内壁面の所定場
所に前記レーザー光線に直交する平面上の回動
が自在であるように枢支された1対のパルスモ
ーターと、該パルスモーターの軸に連結され、
かつ前記受光装置に取付けられた雌ねじに螺合
する雄ねじとを有する修正装置によつて前記パ
ルス信号に基ずき受光装置の位置を前記変位量
が0となるまで修正する (e) トンネル内空と前記受光装置の相対運動を検
出する1対の変位計によつて前記修正量すなわ
ちトンネル内空変位を測定する 2 前記受光装置はトンネル内の複数個所に設け
られしたがつて複数の個所の内空変位を1個の光
源によつて同時に測定することを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のトンネル内空変位の測定
方法。 3 前記光電変換素子の発生する電気信号とトン
ネル内の浮遊粉塵濃度との関係をあらかじめ実験
的に求めておくことにより、トンネル内空変位の
測定と同時にトンネル内の粉塵濃度を測定するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のトン
ネル内空変位の測定方法。[Claims] 1. A method for measuring displacement inside a tunnel, which is carried out by the following steps (a) to (e). (a) A laser light source installed at a reference point inside the tunnel emits a conical laser beam in the direction of tunnel travel. (b) A conical laser beam is installed at a measurement point inside the tunnel and is slightly smaller than the spot diameter of the laser beam. (c) The laser beam is received by a light receiving element having a through hole and two pairs of photoelectric conversion elements provided on the upper, lower, left and right sides of the through hole. Analyze the electrical signals received, detect the amount of vertical and horizontal displacement between the center point of the two pairs of photoelectric conversion elements and the laser beam axis, and emit a pulse signal based on this amount of displacement (d) Each of the above-mentioned locations to be measured a pair of pulse motors pivotally supported at predetermined locations on the inner wall surface of the tunnel so as to be rotatable on a plane perpendicular to the laser beam; and a pair of pulse motors connected to the axis of the pulse motors;
and correcting the position of the light receiving device based on the pulse signal until the amount of displacement becomes 0 using a correction device having a male screw threaded into the female thread attached to the light receiving device. and a pair of displacement meters that detect the relative movement of the light receiving device to measure the amount of correction, that is, the displacement in the tunnel. 2. The method for measuring spatial displacement in a tunnel according to claim 1, characterized in that the spatial displacement is measured simultaneously by one light source. 3. The dust concentration inside the tunnel is measured at the same time as the displacement inside the tunnel by experimentally determining the relationship between the electric signal generated by the photoelectric conversion element and the concentration of suspended dust inside the tunnel. A method for measuring displacement inside a tunnel according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24168383A JPS60133314A (en) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | Method for measuring displacement of inner space in tunnel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24168383A JPS60133314A (en) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | Method for measuring displacement of inner space in tunnel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60133314A JPS60133314A (en) | 1985-07-16 |
| JPH0321046B2 true JPH0321046B2 (en) | 1991-03-20 |
Family
ID=17077960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24168383A Granted JPS60133314A (en) | 1983-12-21 | 1983-12-21 | Method for measuring displacement of inner space in tunnel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60133314A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112540375B (en) * | 2020-12-04 | 2022-03-29 | 山东科技大学 | A suspended roadway displacement observation device and method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5411583B2 (en) * | 1971-09-20 | 1979-05-16 |
-
1983
- 1983-12-21 JP JP24168383A patent/JPS60133314A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60133314A (en) | 1985-07-16 |
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