JPH1020017A - 超音波を利用した変位計測システムおよび変位計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】落石、崖崩れの災害等を防止するために、超音
波技術を利用して、岩石等被監視対象の微小な変位を計
測する場合、気温、湿度、気圧、風、降雨、降雪、霧な
どの気象条件に左右されることなく常時高精度な観測を
保持する。 【解決手段】２個以上の小型の超音波受信器３，４を被
監視対象物例えば岩石１上に設置し、一定距離離れた点
に置かれた超音波送信器２から超音波を送信する。この
時、送信信号と受信信号との位相差を検出し、この検出
された送信信号と受信信号との位相差から各超音波受信
器間での位相差比較を行い、被監視対象物の微小な傾き
及び変位量を検出し、検出された送信信号との各位相差
から各超音波受信器間での位相差比較を行うことによ
り、気象条件の影響をキャンセルする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波により岩石や
岩盤あるいは橋脚等の構造物の計測を行う変位計測装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】災害の予知、事前警報のため、落石、防
護壁等の被監視対象物の微小な動きを計測する技術とし
て、レーザ技術を利用した測距装置がある。この技術
は、監視する対象物にレーザを反射する反射鏡を設置
し、計測点からこの反射鏡に向けてレーザを発射し、反
射レーザ光を受信して、発射レーザとの時間差により距
離を計測するもので、極めて高精度な計測が可能であ
る。しかし、この装置は価格が高く、降雨、霧等の気象
の影響を受けやすい等の欠点がある。

【０００３】その他の計測装置として、空中超音波技術
が利用されている。この計測方法は、対象物に向けて超
音波を送信し、被監視対象物からの反射音を受信して、
送信、受信の時間差を計測し、それより距離を計測する
ものである。超音波は空気中では気象条件の影響を受け
やすく、気象条件の計測による音速補正の手段が必要と
なってくる。また、被監視対象物表面が平面でない場合
には、反射音の散乱が生じることによる計測精度の劣化
も生じる。

【０００４】このように一般には送信、受信での時間
差、位相差を計測し、距離測定、微小変位計測などがな
されているが、従来技術では気象条件の影響を受けやす
いので、全天候型の微小３次元変位観測は実現が困難で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】超音波技術を利用し、
被監視対象の微小な変位を計測する場合、気温、湿度、
気圧、風、降雨、降雪、霧などの気象条件が超音波の伝
搬に影響を及ぼす。これらの条件に左右されることなく
常時高精度な観測を保持するためには、気象条件の計測
による音速等の補正手段が必要である。また、実際の被
監視対象物の変位は３次元的なものであり、非常に微小
な変位であるため、これらの動きを常時高精度に検出で
きるようにする必要性がある。

【０００６】本特許は、これらの問題点を解決するため
の技術に関するものであり、気象条件による影響を受け
にくい全天候型の計測と、被監視対象物の３次元微小変
位計測手段を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】目的を達成するために、
本発明では、先の発明（特願 平8-49172号）で示した、
送信信号と受信信号の位相差を検出し、位相差と音速の
関係より被監視対象物の変位を計測する方法の代わり
に、複数の受信信号の当該位相差の差を取ることによ
る、被監視対象物の３次元微小変位を観測するための変
位計測方法を提案する。本方式によると、超音波送信器
から送信された超音波が複数の超音波受信器で受信され
るまでの音波伝搬経路の音速差がキャンセルできるた
め、気象条件による影響を受けにくくなる。

【０００８】請求項１、２では、被監視対象物に設置さ
れた２個以上の超音波受信器と、一定の距離だけ離れた
安定した場所に設置された１個の超音波送信器におい
て、超音波送信器の送信信号と、超音波受信器の受信信
号の位相差を検出し、さらに各超音波受信器間でその位
相差の差を求め、変位量および傾きを検出する。また
は、被監視対象物に設置された１個の超音波送信器と、
一定の距離だけ離れた安定した場所に設置された２個の
超音波受信器において、同様の原理により、各超音波受
信器間でその位相差の差を求め、変位量および傾きを検
出する。

【０００９】請求項３では、被監視対象物に設置された
２個以上の超音波受信器と、一定の距離だけ離れた安定
した場所に設置された１個以上の超音波送信器におい
て、上述の各超音波受信器間でその位相差の差を求め、
変位量および傾きを検出する。または、被監視対象物に
設置された１個以上の超音波送信器と、一定の距離だけ
離れた安定した場所に設置された２個の超音波受信器に
おいて、同様の原理により、各超音波受信器間でその位
相差の差を求め、変位量および傾きを検出する。

【００１０】請求項４では、被監視対象物に設置された
２個以上の超音波送信器により超音波を干渉させ、干渉
波を一定の距離だけ離れた安定した場所に設置された１
個以上の超音波受信器で検出し、被監視対象物の変位方
向または変位量を検出する。

【００１１】請求項５では、被監視対象物に設置された
１個以上の超音波受信器と、一定の距離だけ離れた安定
した場所に設置された２個以上の超音波送信器により、
請求項４と同様の原理で干渉波を検出し、被監視対象物
の変位方向または変位量を検出する。

【００１２】請求項６では、上述の超音波を干渉させる
手段において、１個以上の超音波送信器の送信信号の位
相を任意に変化させる手段を設け、あらかじめ設定され
ている検出閾値、または時々事刻記録されている記録信
号と、検出された超音波の干渉波の振幅値あるいは任意
に変化させた位相値を比較し、被監視対象物の変位方向
または変位量を検出する。

【００１３】請求項７では、上述の手段によって得られ
た位相差、振幅値あるいは任意に変化させた位相値よ
り、被監視対象物の変位量および傾きを検出する。

【００１４】請求項８は複数個の超音波受信器あるいは
超音波送信器の被監視対象物に対する配置を変化させる
ことで、被監視対象物の微小変位を３次元で高精度に計
測する。

【００１５】請求項９では、上述の手段により得られた
各超音波受信器間での位相差の差により、変位量および
傾きを検出し、あるいは出力し、あるいは記録し、ある
いは表示する。

【００１６】請求項１０では、上述の手段により得られ
た超音波の干渉波の振幅値、あるいは任意に変化させた
位相値より、被監視対象物の変位量および傾きを検出
し、あるいは出力し、あるいは記録し、あるいは表示す
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】具体的な実施例として、図１に落
石監視システムの事例を示す。このシステムは、例え
ば、被監視対象物である岩石１上に超音波受信器３、４
を固定設置し、一定距離離れた安定した地盤上に超音波
送信器２を設置する。超音波送信器２から送信した超音
波信号を超音波受信器３、４にて受信するような構成と
なっている。

【００１８】図２に示すように、超音波送信器２からの
送信信号１３を基準とすると、超音波受信器３、４での
受信信号１４、１５と送信信号１３との位相差はθ１、
θ２となる。この位相差θ１、θ２は超音波送信器２と
超音波受信器３、４間の距離が変化すると変化するの
で、この変化を計測することで岩石１の微小な変位を検
出するのが、従来の方法である。本発明においてはθ
１、θ２そのものではなく、θ１とθ２の差の変化と超
音波受信器３と超音波受信器４の距離等から、岩石１の
微小な傾き及び変位量を検出する方法を取る点に特徴が
ある。

【００１９】ここで、任意の計測時間において、超音波
送信器２と超音波受信器３との間の距離をＬ１、超音波
送信器２と超音波受信器４との間の距離をＬ２とし、こ
のときの音速をｃ０とする。次に任意時間後の計測時に
おいて、岩石１が元の位置より変動していたとすると、
超音波送信器２と超音波受信器３との間の距離はＬ１か
らＬ１＋△ Ｌ１へ、超音波送信器２と超音波受信器４
との間の距離はＬ２からＬ２＋△ Ｌ２へと変化し、そ
のときの音速が前回計測時より、音速変動分△ｃだけ変
化したとすると、 音速ｃ１＝ ｃ０＋△ｃとなる。用い
る周波数をｆとすると、上記の送信信号１３と受信信号
１４、１５との位相差θ１、θ２の時間的変化量を、θ
１、θ２として表すと次式となる。

【００２０】

【数１】

【００２１】超音波受信器３での受信信号と超音波送信
器２による送信信号との位相差θ１、θ２を計測するこ
とで、岩石１の微小変位を求めることができるが、θ
１、θ２は右辺第２項で示すように、音速の変動分△ｃ
が超音波送信器２と超音波受信器３との間の距離Ｌ１あ
るいは超音波送信器２と超音波受信器４との間の距離Ｌ
２のオーダーで大きく変化する。

【００２２】ここで、上記で求めた送信信号１３と受信
信号１４、１５との位相差θ１、θ２から、その差θ１
−θ２を求めると、次式のようになる。

【００２３】

【数２】

【００２４】最初、超音波受信器３、４が超音波送信器
２から等距離、すなわちＬ１＝ Ｌ２であるとすると、
右辺第２項はキャンセルされる。あるいは、右辺第２項
で表される音速変動による変化分は、Ｌ１−Ｌ２のオー
ダーで変化することから、無視し得るほど小さくなる。
また、θ１−θ２を用いることで、使用周波数付近より
低い周波数の外来ノイズの影響を受けにくくなる。

【００２５】このθ１−θ２の値から、岩石１の微小な
変位量および傾きを求めると、例えば、岩石１の傾き△
ψは次式で表される。

【００２６】

【数３】

【００２７】ここで、ｄは超音波受信器３、４間の距離
である。式中の右辺の音速ｃ０＋△ｃの影響は、上述の
式より、計測して求められたθ１−θ２に含まれる音速
ｃ０＋△ｃの影響分とキャンセルすることになるので、
音速等の気象条件の補正を行う必要がなくなる。

【００２８】図３は請求項１、２において、岩石１上に
超音波受信器を取り付け、そこより一定の距離だけ離れ
た安定した場所に、超音波送信器を取り付けたときの実
施例を組み合わせたものを示す。

【００２９】超音波送信器２は超音波送波器２０１、超
音波送信回路２０２で構成されている。また、超音波受
信器３、４、５は超音波受波器３０１、４０１、５０１
と超音波受信回路３０２、４０２、５０２で構成されて
いる。請求項１では超音波送波器２０１より発した超音
波の送信信号１３は、超音波受波器３０１、４０１にて
受信信号１４、１５として受信される。超音波受信器
３、４で得られた受信信号１４、１５は、受信信号ケー
ブル３０３、４０３を介して信号処理装置７に伝送され
る。請求項２（超音波受信器を３個とした場合）では上
記に加えて、超音波受信器５で得られた受信信号１６
が、受信信号ケーブル５０３を介して信号処理装置７に
送られる。

【００３０】また、超音波送信器２からは送信信号１３
に同期した送信同期信号１７が同期ケーブル２０３を通
して変位計測装置７に伝送される。上記においては、変
位計測装置７への信号の伝送は、受信信号ケーブル３０
３、４０３、５０３や同期ケーブル２０３などの有線ケ
ーブルを用いているが、これに代わり、公知技術である
無線技術を利用することもできる。

【００３１】変位計測装置７に伝送された各信号は変位
計測装置７内の信号処理回路９に入力されて、送信同期
信号１７と受信信号１４、１５、１６との位相差検出、
各超音波受信器３、４、５間での位相差比較及び岩石１
の微小な傾き、変位量の検出が行われた後、各データが
一時記憶装置１１に格納されるとともに、例えば、被監
視対象物の位相差や変位量やあるいは傾きや干渉縞の時
間的変化等をデータ表示装置１２に表示させる。このと
き、一時記憶装置１１内にある前回測定したデータとの
比較が行われる。また、得られたデータはデータ伝送ケ
ーブル１０を介して記憶装置８に伝送され、格納され
る。

【００３２】図４には請求項９の変位計測装置の実施例
を示す。変位計測装置７内での岩石１の変位量計測の処
理フローを示す。変位計測装置７での処理フローは、ま
ず、入力信号から、図２で示したように送信同期信号１
７と受信信号１４、１５、１６との位相差θ１、θ２、
θ３を検出するステップ１、次に各超音波受信器３、
４、５間での位相差比較を行うステップ２、ステップ２
で得た値と各超音波受信器３、４、５間の距離等から、
岩石１の微小な傾き及び変動を検出するステップ３、そ
の結果をデータ表示装置１２に表示するステップ４、結
果を一時記憶装置１１及び記憶装置８に伝送するステッ
プ５から成り立っている。このとき、ステップ２の操作
を行わずに位相差θ１、θ２、θ３から岩石１の微小な
傾き及び変位を求めると、気象条件の補正等の手段が必
要となってくる。そこで、ステップ２の操作を行うこと
で、位相差θ１、θ２、θ３に含まれる気象条件による
誤差分をキャンセルできるため、ステップ３での岩石１
の微小な傾き及び変位が、気象条件の補正を行わずに、
すなわち請求項７に示す気象条件に左右されずに常時計
測できることになる。また、ステップ２でθ１とθ２、
θ１とθ３のように位相差を比較することで、ステップ
３において岩石１の３次元的な変位量を求めることがで
きる。

【００３３】図５には、図３とは逆に、請求項１、２に
おいて、岩石１上に超音波送信器を取り付け、そこより
一定の距離だけ離れた安定した場所に、超音波受信器を
取り付けたときの実施例を組み合わせたものを示す。こ
のとき、装置の構成、処理フロー等は超音波送信器と超
音波受信器の配置が異なるのみで図３、４で示したもの
と同じである。

【００３４】図６には請求項３において、岩石１上に複
数個の超音波受信器を取り付け、そこより一定の距離だ
け離れた安定した場所に、複数個の超音波送信器を取り
付けたときの実施例を示す。逆に、岩石１上に複数個の
超音波受信器を取り付け、そこより一定の距離だけ離れ
た安定した場所に、複数個の超音波送信器を取り付けた
場合も、超音波送信器と超音波受信器の配置が異なるだ
けで同じである。これは請求項１、２の実施例、図３、
５で示したものと原理的には同じであるが、複数個の超
音波送信器を用いるため、送信周波数の異なる超音波送
信器を使用すると、様々なオーダーでの被監視対象物の
変位量を計測できる。

【００３５】つぎに、超音波の干渉波を利用する場合に
は、２個以上の超音波送信器あるいは受信器を用いるの
で、音波伝搬経路での気象の影響が送信信号あるいは受
信信号に等しく影響するため、気象条件の影響を受けに
くくなる。例えば、２個の超音波送信器２、６の送信信
号をｐ１、ｐ２、振幅をＥ、送信信号ｐ１とｐ２の遅延
量をτ１とすると、送信信号ｐ１、ｐ２は次式で表され
る。

【００３６】

【数４】

【００３７】任意の計測時間において、超音波送信器２
と超音波受信器３との間の距離をＬ１、超音波送信器６
と超音波受信器３との間の距離をＬ２とし、このとき、
近接する音波伝搬経路での音速および伝搬損失は等しい
として、音速をｃ０とすると、超音波受信器３での受信
信号ｓ１は、送信信号ｐ１、ｐ２の重ね合わせとなるの
で、次式で表される。

【００３８】

【数５】

【００３９】この受信信号ｓ１の包絡線検波を行い、キ
ャリア成分を取り除くと、包絡線検波信号ａ１は次式と
なる。

【００４０】

【数６】

【００４１】この包絡線検波信号ｓ２が０となるような
式中の送信信号ｐ１とｐ２の遅延量τ１を検出すると次
式となる。

【００４２】

【数７】

【００４３】また、次に任意時間後の計測時において、
岩石１が元の位置より変動していたとすると、超音波送
信器２と超音波受信器３との間の距離はＬ１からＬ１＋
△Ｌ１へ、超音波送信器２と超音波受信器４との間の距
離はＬ２からＬ２＋△ Ｌ２へと変化し、そのときの音
速が前回計測時より、音速変動分△ｃだけ変化したとす
ると、 音速ｃ１＝ ｃ０＋△ｃとなり、超音波送信器
２、６の送信信号ｐ３、ｐ４の振幅をＥ、遅延量をτ２
とすると、送信信号ｐ３、ｐ４と超音波受信器３での受
信信号ｓ２は次式となる。

【００４４】

【数８】

【００４５】

【数９】

【００４６】この受信信号ｓ２の包絡線検波を行い、キ
ャリア成分を取り除くと、包絡線検波信号ａ２は次式と
なる。

【００４７】

【数１０】

【００４８】この包絡線検波信号ａ２が０となるような
式中の送信信号ｐ３とｐ４の遅延量τ２を検出すると次
式となる。

【００４９】

【数１１】

【００５０】ここで、各遅延量τ１、τ２の差をとると
次式となる。

【００５１】

【数１２】

【００５２】上式は、（数２）で示した式と同様な形と
なり、右辺第２項が十分小さくなって気象条件の影響を
受けにくくなる。

【００５３】請求項４と請求項１０を組み合わせた実施
例を、１例として図７に示す。本実施例では岩石１に２
個の超音波送信器２と６を取付固定している。超音波受
信器３は、この２個の超音波送信器を結んだ直線に対す
る垂直２等分線の線上の任意の位置に設置する。

【００５４】超音波送信器２と６の送信波形は最初、図
８で示すように同位相で同振幅で、ある一定間隔の不連
続信号１８と１９を送信している。設置位置の関係よ
り、図７の超音波受信器２に到達する受信波形は、図８
の２０の波形となる。受信信号は超音波送信器３と４と
超音波受信器２の距離より、一定時間後ｔ１において受
信波形２０のａｔ１の振幅値を得る。

【００５５】ここで、図９のように、岩石１が元あった
位置ＡよりＢに移動すると、１例として、超音波送信器
２と６の送信波形を変化させなくとも、超音波受信器２
に到達する受信波形は見かけ上、図１０の２１および２
２の波形が合成された波形２３になる。受信信号は超音
波送信器２と６と超音波受信器３の移動後の距離より、
一定時間後ｔ２において受信波形２３の振幅値ａｔ２を
得る。

【００５６】図７および図９の変位計測装置７は、超音
波受信器３が受信するこの不連続信号の最初に到達する
振幅値ａｔ１、およびａｔ２を検出し、一時記憶装置１
１またはデータ記憶装置８に記憶し、一時記憶装置１１
またはデータ記憶装置８に記憶されている干渉パターン
による振幅値と変位方向または変位量の関係を、信号処
理回路９により比較、照合し、得られた変位方向または
変位量をデータ記憶装置８、あるいはデータ表示装置１
２へ出力する。

【００５７】請求項５と請求項６を組み合わせた実施例
を図１１に示す。この実施例では超音波受信器３を岩石
に１個取付け、超音波送信器２と６を結ぶ直線の垂直２
等分線の線上に、超音波受信器３を設置しているだけ
で、後は上述の実施例と全く同一である。

【００５８】請求項４と請求項１０を組み合わせた実施
例に請求項６を加えた実施例を図１２に示す。本実施例
では、変位計測装置７によって、検出、記憶される不連
続信号の最初に到達する振幅値ａｔ１、およびａｔ２を
信号処理回路９によって比較検出し、信号処理回路９は
この振幅値の差を検出すると送信波形制御装置２４に送
信波形の位相を変化させるよう命令を出す。送信波形制
御装置２４は超音波送信器２または６の片方、あるいは
超音波送信器２と６の両方の送信波形の位相を時間と共
に変化させる。一時記憶装置１１に記憶されているａｔ
１の振幅値と検出、記憶を継続しているａｔ２の振幅値
を比較し、ａｔ１とａｔ２が再び同一振幅となったら信
号処理回路９は、送信波形制御装置２４に送信波形の位
相の変化を止めるよう命令を出す。このとき、送信波形
制御装置２４は自動的あるいは信号処理回路９の要求に
より送信波形の位相情報を信号処理回路９に出力する。
信号処理回路９は送信波形制御装置２４より入力された
位相情報および、一時記憶装置１１またはデータ記憶装
置８に記憶している振幅値ａｔ１および過去のａｔ２の
値より変位方向または変位量を検出し、得られた変位方
向または変位量をデータ記憶装置８、あるいはデータ表
示装置１２へ出力する。

【００５９】図１３に請求項８の実施例を示す。被監視
対象物に対して、正面方向の超音波送信器と超音波受信
器の配置Ｃとそれと直交する超音波送信器と超音波受信
器の配置Ｄにより構成されている。正面方向の超音波送
信器と超音波受信器の配置Ｃでは被監視対象物のずれに
よる前後方向の変位に対して測定が困難であるが、超音
波送信器と超音波受信器の配置Ｃと直行する超音波送信
器と超音波受信器の配置Ｄを用いた計測を行うことで、
上記の前後方向のずれを計測することが可能である。ま
た、他の方向に対しても超音波送信器と超音波受信器の
配置を変えることで同様なことがいえる。

【００６０】

【発明の効果】本発明にて提供する技術によって、従来
技術と比較して、気温、湿度、気圧、風、降雨、降雪、
霧の気象条件の影響を受けにくいので、全天候型の観測
を行うことができる。また、被監視対象物の３次元微小
変位計測を簡単な構成により実現できるため、低価格な
システムの実現が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で、落石監視システムの概念
図である。

【図２】図１に示した送信超音波信号と受信超音波信号
との関係を示す説明図である。

【図３】本発明の一実施例である。

【図４】本発明における信号処理回路を有する変位計測
装置内の処理フローである。

【図５】図３で示した超音波送信器と超音波受信器の配
置を換えた場合の一実施例である。

【図６】図３に関連し、複数個の超音波送信器と超音波
受信器を用いる場合の一実施例である。

【図７】本発明で、超音波の干渉波を利用する場合の一
実施例である。

【図８】図７での送信超音波信号と受信超音波信号との
関係を示す説明図である。

【図９】本発明で、超音波の干渉波を利用する場合の一
実施例である。

【図１０】図９での送信超音波信号と受信超音波信号と
の関係を示す説明図である。

【図１１】本発明で、超音波の干渉波を利用する場合の
一実施例である。

【図１２】本発明で、超音波の干渉波を利用する場合の
一実施例である。

【図１３】本発明で被監視対象物に対する超音波送信器
と超音波受信器の配置を変えた場合の一実施例である。

【符号の説明】

１：被監視対象物 ２：超音波送信器 ２０１：超音波送波器 ２０２：超音波送信回路 ２０３：同期ケーブル ３、４、５：超音波受信器 ３０１、４０１、５０１：超音波受波器 ３０２、４０２、５０２：超音波受信回路 ３０３、４０３、５０３：受信信号ケーブル ６：超音波送信器 ６０１：超音波送波器 ６０２：超音波送信回路 ６０３：同期ケーブル ７：変位計測装置 ８：データ記憶装置 ９：信号処理回路 １０：データ伝送ケーブル １１：一時記憶装置 １２：データ表示装置 １３、１８、１９、２１、２２：送信信号 １４、１５、１６、２０、２３：受信信号 １７：同期信号 ２４：送信波形制御装置 θ１、θ２：送信信号と受信信号との位相差 ａｔ１、ａｔ２；受信信号の振幅値 Ａ、Ｂ：岩石１の位置 Ｃ、Ｄ：超音波送信器と超音波受信器の被監視対象物に
対する位置 ｔ、ｔ１、ｔ２：時間 ｃ０、ｃ１：音速、△ｃ：音速変動分 Ｌ１：超音波送信器２と超音波受信器３間の距離 △ Ｌ１：超音波送信器２と超音波受信器３間の距離の
変化分 Ｌ２：超音波送信器２と超音波受信器４間の距離 △ Ｌ２：超音波送信器２と超音波受信器４間の距離の
変化分 ｆ：周波数、Ｅ：振幅値、ｄ：超音波受信器３、４間の
距離 ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４：送信信号 ｓ１、ｓ２：受信信号、ａ１、ａ２：包絡線検波信号 τ１、τ２： 送信信号ｐ１とｐ２の遅延量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片倉 景義 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 深見 明久 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 神田 義信 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 伏見 仁志 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】監視を要する対象物（岩石、防護壁、岩
   盤、橋梁等の構造物）の表面に、２個の超音波受信器を
   取り付け、そこより一定の距離だけ離れた安定した場所
   に、１個の超音波送信器を取り付ける。そのとき、２個
   の超音波受信器で得られる受信信号と送信信号との位相
   差を検出し、比較することで被監視対象物の微小な傾き
   および変位量を計測する。あるいは逆に１個の超音波送
   信器を被監視対象物に取り付け、２個の超音波受信器を
   一定の距離だけ離れた安定した場所に設置して被監視対
   象物の微小な傾きおよび変位量を計測する、超音波を利
   用した変位計測システム。
2. 【請求項２】被監視対象物に、複数個の超音波受信器を
   取り付け、そこより一定の距離だけ離れた安定した場所
   に、１個の超音波送信器を取り付ける。あるいは逆に１
   個の超音波送信器を被監視対象物に取り付け、複数個の
   超音波受信器を一定の距離だけ離れた安定した場所に設
   置して、被監視対象物の微小な３次元の傾き及び変位量
   を計測する、請求項１の超音波を利用した変位計測シス
   テム。
3. 【請求項３】被監視対象物に、複数個の超音波受信器を
   取り付け、そこより一定の距離だけ離れた安定した場所
   に、複数個の超音波送信器を取り付けて、被監視対象物
   の微小な傾き及び変位量を計測する、請求項１、２の超
   音波を利用した変位計測システム。
4. 【請求項４】被監視対象物に、２個以上の超音波送信器
   を取り付け、そこより一定の距離だけ離れた安定した場
   所に、超音波受信器を１箇所以上取り付ける。その時、
   各々の超音波送信器より送信され合成された超音波の干
   渉波の振幅値信号を検出することで、被監視対象物の微
   少な変位方向または変位量を計測し、記録する超音波を
   利用した変位計測システム。
5. 【請求項５】被監視対象物に、１個以上の超音波受信器
   を取り付け、そこより一定の距離だけ離れた安定した場
   所に、超音波送信器を２箇所以上取り付ける。その時、
   各々の超音波送信器より送信され合成された超音波の干
   渉波の振幅値信号を検出することで、被監視対象物の微
   小な変位方向または変位量を計測し、記録する、請求項
   ４の超音波を利用した変位計測システム。
6. 【請求項６】請求項４又は５の変位計測システムにおい
   て、２個またはそれ以上の、超音波送信器にて送信され
   る送信信号の位相を任意に変化させる手段を有し、超音
   波受信器で得られた超音波の干渉波の振幅値信号とあら
   かじめ設定された検出閾値、または時々刻々記録されて
   いる記録信号とを比較する手段を有し、被監視対象物の
   変位方向または変位量を計測し、記録することを特徴と
   する変位計測システム。
7. 【請求項７】時々刻々変化する気温、湿度、気圧、風、
   降雨、降雪、霧等の気象の影響を受けにくく、全天候型
   の計測を可能とすることを特徴とする、請求項１、２、
   ３、４、５、６のいずれかの超音波を利用した変位計測
   システム。
8. 【請求項８】超音波送信器および超音波受信器の被監視
   対象物に対する配置を変化させることで、被監視対象物
   の３次元的変位を観測することを特徴とする、請求項
   １、２、３、４、５、６、７のいずれかの変位計測シス
   テム。
9. 【請求項９】超音波受信器にて受信された受信信号を入
   力信号とし、送信信号と受信信号との位相差を求め、超
   音波受信器間での位相差を比較することで、気象条件の
   影響を受けずに、被監視対象物の微少な傾き及び変位量
   を検出、出力、記録、表示することを特徴とする変位計
   測装置。
10. 【請求項１０】超音波受信器にて受信された受信信号を
    入力信号とし、その振幅値信号と、あらかじめ設定され
    た検出閾値、または時々刻々記録されている記録信号と
    を比較する手段を有し、被監視対象物の変位方向また変
    位量を検出し、出力、記録、表示することを特徴とす
    る、請求項９の変位計測装置。