JPH11237219A - 構造物の変形量測定装置 - Google Patents
構造物の変形量測定装置Info
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- JPH11237219A JPH11237219A JP10166775A JP16677598A JPH11237219A JP H11237219 A JPH11237219 A JP H11237219A JP 10166775 A JP10166775 A JP 10166775A JP 16677598 A JP16677598 A JP 16677598A JP H11237219 A JPH11237219 A JP H11237219A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、局部的な小さな伸縮を検知する。
【解決手段】光ファイバーセンサ１０を任意の区間Ｌ内
で任意の回数だけ往復してトンネル内壁２に敷設し、局
部的な小さな伸縮を検知する。
で任意の回数だけ往復してトンネル内壁２に敷設し、局
部的な小さな伸縮を検知する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば土木建築物
や火力・原子力プラント等の構造物の健全性を評価する
評価システムに関わり、特に構造物の歪み等の変形量を
光ファイバーの伸張により測定する構造物の変形量測定
装置に関する。
や火力・原子力プラント等の構造物の健全性を評価する
評価システムに関わり、特に構造物の歪み等の変形量を
光ファイバーの伸張により測定する構造物の変形量測定
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５はトンネル内空の変形量の測定に適
用した構造物の変形量測定装置の構成図である。
用した構造物の変形量測定装置の構成図である。
【０００３】トンネル１の内壁２には、光ファイバー３
が接着剤等により貼り付けられている。この光ファイバ
ー３の一端には、光ファイバー歪分布計測器４が接続さ
れている。
が接着剤等により貼り付けられている。この光ファイバ
ー３の一端には、光ファイバー歪分布計測器４が接続さ
れている。
【０００４】この光ファイバー歪分布計測器４は、光フ
ァイバー３内にレーザパルス光を照射し、光ファイバー
３の伸縮によりブリルアン散乱光の周波数がシフトする
ことを利用してトンネル内壁２の伸縮量を求め、かつレ
ーザパルス光を照射して後方散乱光が戻ってくるまでの
時間からその位置を測定する機能を有している。
ァイバー３内にレーザパルス光を照射し、光ファイバー
３の伸縮によりブリルアン散乱光の周波数がシフトする
ことを利用してトンネル内壁２の伸縮量を求め、かつレ
ーザパルス光を照射して後方散乱光が戻ってくるまでの
時間からその位置を測定する機能を有している。
【０００５】従って、トンネル内壁２が伸縮すると、こ
れに応じて光ファイバー３が伸縮し、このとき光ファイ
バー歪分布計測器４は、光ファイバー３内にレーザパル
ス光を照射し、光ファイバー３の伸縮によりブリルアン
散乱光の周波数がシフトすることを利用してトンネル内
壁２の伸縮量を求め、かつレーザパルス光を照射して後
方散乱光が戻ってくるまでの時間からその位置を測定す
る。
れに応じて光ファイバー３が伸縮し、このとき光ファイ
バー歪分布計測器４は、光ファイバー３内にレーザパル
ス光を照射し、光ファイバー３の伸縮によりブリルアン
散乱光の周波数がシフトすることを利用してトンネル内
壁２の伸縮量を求め、かつレーザパルス光を照射して後
方散乱光が戻ってくるまでの時間からその位置を測定す
る。
【０００６】このような変形量測定装置であれば、例え
ば、光ファイバー３の長さ２ｍで約０．２ｍｍ以上の伸
縮を検知できる。
ば、光ファイバー３の長さ２ｍで約０．２ｍｍ以上の伸
縮を検知できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如く光ファイバー３の伸縮を利用しての装置では、トン
ネル内壁２に例えばひび割れ５が生じた場合、このひび
割れ５の影響による伸縮範囲が例えば２ｍよりも小さい
局部伸縮であれば、トンネル内壁２の伸縮量を検知する
ことができない。
如く光ファイバー３の伸縮を利用しての装置では、トン
ネル内壁２に例えばひび割れ５が生じた場合、このひび
割れ５の影響による伸縮範囲が例えば２ｍよりも小さい
局部伸縮であれば、トンネル内壁２の伸縮量を検知する
ことができない。
【０００８】又、縮み方向を検出するためには、光ファ
イバー３に予め伸び量を与えて敷設することが必要であ
るが、トンネル１などの足場の不安定な場所に規定の伸
び量を与えて敷設したり、光ファイバー３を敷設すると
きの接着剤の乾燥を待つなど光ファイバー１の敷設が困
難であるという問題がある。
イバー３に予め伸び量を与えて敷設することが必要であ
るが、トンネル１などの足場の不安定な場所に規定の伸
び量を与えて敷設したり、光ファイバー３を敷設すると
きの接着剤の乾燥を待つなど光ファイバー１の敷設が困
難であるという問題がある。
【０００９】さらに、上記装置では、伸縮などの検知感
度が低いために、図６に示すように構造物等の測定対象
物の一部が突出した場合、ｌを突出物６の（長さ）大き
さ、ｈを突出物６の高さとすると、この突出物６に対す
る光ファイバー３の伸び量Δｌが例えば Δｌ＝（ｌ2 ＋ｈ2 ）1/2 −ｌ …(1) で表されれば、例えば２ｍの区間で０．２ｍｍを検出す
るには、突出物６の高さｈが ｈ＝｛(2000 ＋0.2)2 −20002 ) ｝1/2 ＝２８．２８ｍｍ …(2) なければ検出できず、これでは測定対象物が大きく変形
するまで検出できないできないという問題がある。
度が低いために、図６に示すように構造物等の測定対象
物の一部が突出した場合、ｌを突出物６の（長さ）大き
さ、ｈを突出物６の高さとすると、この突出物６に対す
る光ファイバー３の伸び量Δｌが例えば Δｌ＝（ｌ2 ＋ｈ2 ）1/2 −ｌ …(1) で表されれば、例えば２ｍの区間で０．２ｍｍを検出す
るには、突出物６の高さｈが ｈ＝｛(2000 ＋0.2)2 −20002 ) ｝1/2 ＝２８．２８ｍｍ …(2) なければ検出できず、これでは測定対象物が大きく変形
するまで検出できないできないという問題がある。
【００１０】そこで本発明は、局部的な小さな伸縮を検
知できる構造物の変形量測定装置を提供することを目的
とする。
知できる構造物の変形量測定装置を提供することを目的
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１によれば、光フ
ァイバーの伸張による歪みに基づいて構造物の変形量を
測定する構造物の変形量測定装置において、光ファイバ
ーを任意の区間内で任意の回数だけ往復して構造物に敷
設する構造物の変形量測定装置である。
ァイバーの伸張による歪みに基づいて構造物の変形量を
測定する構造物の変形量測定装置において、光ファイバ
ーを任意の区間内で任意の回数だけ往復して構造物に敷
設する構造物の変形量測定装置である。
【００１２】請求項２によれば、請求項１記載の構造物
の変形量測定装置において、光ファイバーは、予め所定
の伸び量を持って敷設する。
の変形量測定装置において、光ファイバーは、予め所定
の伸び量を持って敷設する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
いて図面を参照して説明する。
【００１４】図１はトンネル内壁の変形量の測定に適用
した構造物の変形量測定装置の構成図である。
した構造物の変形量測定装置の構成図である。
【００１５】トンネル内壁２には、光ファイバーセンサ
１０が接着剤等により貼り付けられている。この光ファ
イバーセンサ１０は、例えば図２に示すように光ファイ
バー１１を任意の区間内で任意の回数だけ往復してトン
ネル内壁２に敷設してものとなっている。
１０が接着剤等により貼り付けられている。この光ファ
イバーセンサ１０は、例えば図２に示すように光ファイ
バー１１を任意の区間内で任意の回数だけ往復してトン
ネル内壁２に敷設してものとなっている。
【００１６】なお、図２では光ファイバー１１を帯状の
鋼板１２上に敷設してあるものを示してあり、かつこの
鋼板１２は、幅Ｗが光ファイバー１１の曲げによる透過
光量の減衰で歪み計測値に影響を与えないように光ファ
イバー曲げ径に対して余裕を持って決められている。
鋼板１２上に敷設してあるものを示してあり、かつこの
鋼板１２は、幅Ｗが光ファイバー１１の曲げによる透過
光量の減衰で歪み計測値に影響を与えないように光ファ
イバー曲げ径に対して余裕を持って決められている。
【００１７】具体的に光ファイバーセンサ１０は、光フ
ァイバー１１を単位長の区間（例えば４０ｃｍ）Ｌ内で
任意の回数（例えば２．５往復）だけ往復して敷設した
ものとなっている。
ァイバー１１を単位長の区間（例えば４０ｃｍ）Ｌ内で
任意の回数（例えば２．５往復）だけ往復して敷設した
ものとなっている。
【００１８】このような光ファイバー１１の敷設によ
り、光ファイバー１１を単位長の区間Ｌ内に５本分敷
設、すなわち区間Ｌ（＝４０ｃｍ）毎に２ｍの光ファイ
バー１１を敷設したのと等価となっている。
り、光ファイバー１１を単位長の区間Ｌ内に５本分敷
設、すなわち区間Ｌ（＝４０ｃｍ）毎に２ｍの光ファイ
バー１１を敷設したのと等価となっている。
【００１９】これにより、光ファイバーセンサ１０は、
例えば区間Ｌの４０ｃｍ間において約０．２ｍｍ／５本
の伸縮があれば、歪みの検知可能となる。
例えば区間Ｌの４０ｃｍ間において約０．２ｍｍ／５本
の伸縮があれば、歪みの検知可能となる。
【００２０】又、この光ファイバー１１は、設備の完備
した室内環境下で予め規定の伸び量が与えられて作製さ
れ、この規定の伸び量を持った状態でトンネル内壁２に
敷設されている。
した室内環境下で予め規定の伸び量が与えられて作製さ
れ、この規定の伸び量を持った状態でトンネル内壁２に
敷設されている。
【００２１】このような構成であれば、トンネル内壁２
が伸縮すると、これに応じて光ファイバーセンサ１０の
光ファイバー１１が伸縮する。この光ファイバー１１の
伸縮は、単位長の区間Ｌ内に敷設された５本分の光ファ
イバー１１、すなわち区間４０ｃｍ毎に２ｍの光ファイ
バー１１が伸縮するのと等価で伸縮する。
が伸縮すると、これに応じて光ファイバーセンサ１０の
光ファイバー１１が伸縮する。この光ファイバー１１の
伸縮は、単位長の区間Ｌ内に敷設された５本分の光ファ
イバー１１、すなわち区間４０ｃｍ毎に２ｍの光ファイ
バー１１が伸縮するのと等価で伸縮する。
【００２２】このとき光ファイバー歪分布計測器４は、
光ファイバー１１内にレーザパルス光を照射し、光ファ
イバー１１の伸縮によりブリルアン散乱光の周波数がシ
フトすることを利用してトンネル内壁２の伸縮量を求
め、かつレーザパルス光を照射して後方散乱光が戻って
くるまでの時間からその位置を測定する。
光ファイバー１１内にレーザパルス光を照射し、光ファ
イバー１１の伸縮によりブリルアン散乱光の周波数がシ
フトすることを利用してトンネル内壁２の伸縮量を求
め、かつレーザパルス光を照射して後方散乱光が戻って
くるまでの時間からその位置を測定する。
【００２３】又、光ファイバー歪分布計測器４は、歪み
の位置を測定結果から光ファイバー１１の全長に亘る歪
み分布を求めてトンネル内壁２のｙ方向、ｘ方向の各変
形量を得、そして、トンネル内壁２がトンネル１のｘ方
向に変形が生じた場合、光ファイバー１１のｘ方向への
伸縮に応じてシフトする後方散乱光のブリルアン周波数
から歪み量を求め、この歪み量からトンネル内壁２のｘ
方向の変形量を求める機能を付加してもよい。
の位置を測定結果から光ファイバー１１の全長に亘る歪
み分布を求めてトンネル内壁２のｙ方向、ｘ方向の各変
形量を得、そして、トンネル内壁２がトンネル１のｘ方
向に変形が生じた場合、光ファイバー１１のｘ方向への
伸縮に応じてシフトする後方散乱光のブリルアン周波数
から歪み量を求め、この歪み量からトンネル内壁２のｘ
方向の変形量を求める機能を付加してもよい。
【００２４】ところで、我々の実験では、例えば光ファ
イバー長１０００ｍにおいて曲げ半径３０ｍｍ以上を３
００ヶ所作っても、光減衰による歪み計測は殆ど影響が
ないため幅Ｗを約７ｃｍとし、区間Ｌ毎に半径３０ｍｍ
の曲げ径で光ファイバー１１を２．５往復して貼り付け
ている。
イバー長１０００ｍにおいて曲げ半径３０ｍｍ以上を３
００ヶ所作っても、光減衰による歪み計測は殆ど影響が
ないため幅Ｗを約７ｃｍとし、区間Ｌ毎に半径３０ｍｍ
の曲げ径で光ファイバー１１を２．５往復して貼り付け
ている。
【００２５】このような構成により、上記の如く鋼板１
２上における単位長の区間Ｌ（４０ｃｍ）毎の光ファイ
バー１１長は、約２ｍとなり、区間Ｌの４０ｃｍにおい
て０．２ｍｍ／５本の伸縮により局部歪みの検知が可能
となる。
２上における単位長の区間Ｌ（４０ｃｍ）毎の光ファイ
バー１１長は、約２ｍとなり、区間Ｌの４０ｃｍにおい
て０．２ｍｍ／５本の伸縮により局部歪みの検知が可能
となる。
【００２６】一方、図３は本発明装置の光ファイバーセ
ンサ１１の局部変位検出特性試験状況を示したもので、
２枚の鋼板２０、２１の間に光ファイバーセンサ１１を
接着剤で貼り付けて固定している。
ンサ１１の局部変位検出特性試験状況を示したもので、
２枚の鋼板２０、２１の間に光ファイバーセンサ１１を
接着剤で貼り付けて固定している。
【００２７】光ファイバーセンサ１１の一部区間２２
は、２枚の鋼板２０、２１に対して接着されておらず、
その長さは例えば４０ｃｍで、その間にファイバーを
２．５往復しており、ファイバー長さは約２ｍである。
は、２枚の鋼板２０、２１に対して接着されておらず、
その長さは例えば４０ｃｍで、その間にファイバーを
２．５往復しており、ファイバー長さは約２ｍである。
【００２８】又、これら鋼板２０、２１の間には、ギャ
ップ２３が形成されている。
ップ２３が形成されている。
【００２９】なお、光ファイバーセンサ１１の一端側に
は、光ファイバー歪分布計測器４が接続されている。
は、光ファイバー歪分布計測器４が接続されている。
【００３０】このような構成で各鋼板２０、２１のギャ
ップ２３を伸縮すると、光ファイバーセンサ１１は、２
ｍで０．２ｍｍの歪み検知感度があるので、４０ｃｍ区
間に２ｍの光ファイバーを２．５往復したものを伸縮す
ると、 （４０ｃｍ／２００ｃｍ）×０．２ｍｍ ＝（４００ｍｍ／２０００ｍｍ）×０．２ｍｍ ＝０．０４ｍｍ …(3) の伸縮が検知でき、５倍検知感度が向上する。
ップ２３を伸縮すると、光ファイバーセンサ１１は、２
ｍで０．２ｍｍの歪み検知感度があるので、４０ｃｍ区
間に２ｍの光ファイバーを２．５往復したものを伸縮す
ると、 （４０ｃｍ／２００ｃｍ）×０．２ｍｍ ＝（４００ｍｍ／２０００ｍｍ）×０．２ｍｍ ＝０．０４ｍｍ …(3) の伸縮が検知でき、５倍検知感度が向上する。
【００３１】光ファイバーセンサ１１は、ギャップ２３
の０．０４ｍｍの伸縮が検知できる。
の０．０４ｍｍの伸縮が検知できる。
【００３２】図４は上記ギャップ２３を変更したときの
試験結果を示し、Ｘ軸にギャップ長、Ｙ軸に歪み検知出
力を示している。同図に示すように区間４０ｃｍにおい
て約０．０４ｍｍの伸縮が検知できることが分かる。
試験結果を示し、Ｘ軸にギャップ長、Ｙ軸に歪み検知出
力を示している。同図に示すように区間４０ｃｍにおい
て約０．０４ｍｍの伸縮が検知できることが分かる。
【００３３】又、図６に示すような突出物６のような凹
凸の変形や曲がりに対する測定では、上記４０ｃｍの単
位長の区間Ｌ（すなわちｌ＝４０ｃｍ）毎に固定すれ
ば、光ファイバーセンサ１１の感度が５倍となつている
ので、０．０４ｍｍの伸び（Δｌ＝０．０４ｍｍ）に対
して検出可能となり、突出物６の高さｈに対しては上記
式(1) から ｈ＝｛(400＋ 0.04)2 − 4002 ｝1/2 ＝５．６５７ｍｍ …(4) が検出可能となり、従って、５倍の感度で検出が可能と
なる。
凸の変形や曲がりに対する測定では、上記４０ｃｍの単
位長の区間Ｌ（すなわちｌ＝４０ｃｍ）毎に固定すれ
ば、光ファイバーセンサ１１の感度が５倍となつている
ので、０．０４ｍｍの伸び（Δｌ＝０．０４ｍｍ）に対
して検出可能となり、突出物６の高さｈに対しては上記
式(1) から ｈ＝｛(400＋ 0.04)2 − 4002 ｝1/2 ＝５．６５７ｍｍ …(4) が検出可能となり、従って、５倍の感度で検出が可能と
なる。
【００３４】このように上記一実施の形態においては、
光ファイバーセンサ１０を任意の区間Ｌ内で任意の回数
だけ往復してトンネル内壁２に敷設したので、局部的な
小さな伸縮を検知できる。すなわち、光ファイバーセン
サ１０は、光ファイバー１１の曲げによる光透過減衰が
歪み計測に影響を与えない範囲で２ｍ長の光ファイバー
１１を単位長の区間Ｌ（例えば４０ｃｍ）内に往復さ
せ、局部歪みの検知能力を向上している。
光ファイバーセンサ１０を任意の区間Ｌ内で任意の回数
だけ往復してトンネル内壁２に敷設したので、局部的な
小さな伸縮を検知できる。すなわち、光ファイバーセン
サ１０は、光ファイバー１１の曲げによる光透過減衰が
歪み計測に影響を与えない範囲で２ｍ長の光ファイバー
１１を単位長の区間Ｌ（例えば４０ｃｍ）内に往復さ
せ、局部歪みの検知能力を向上している。
【００３５】このように単位長の区間Ｌを短くし、局部
歪みに対する検知能力を高めることで、凹凸の変形や曲
がりのような突出物６をも検知できる。
歪みに対する検知能力を高めることで、凹凸の変形や曲
がりのような突出物６をも検知できる。
【００３６】又、光ファイバーセンサ１０の光ファイバ
ー１１を規定の伸び量を持ってトンネル内壁２に貼り付
けるので、トンネル内壁２の伸縮の両方に対して歪みの
検知ができる。
ー１１を規定の伸び量を持ってトンネル内壁２に貼り付
けるので、トンネル内壁２の伸縮の両方に対して歪みの
検知ができる。
【００３７】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく、次の通り変形してもよい。
されるものでなく、次の通り変形してもよい。
【００３８】例えば、トンネル内壁２の歪みの計測に限
らず各種の構造物、例えば曲面を持った構造物の変形量
の計測に適用できることは言うまでもない。
らず各種の構造物、例えば曲面を持った構造物の変形量
の計測に適用できることは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１、
２によれば、局部的な小さな伸縮を検知できる構造物の
変形量測定装置を提供できる。
２によれば、局部的な小さな伸縮を検知できる構造物の
変形量測定装置を提供できる。
【図１】本発明に係わる構造物の変形量測定装置の第１
の実施の形態を示す構成図。
の実施の形態を示す構成図。
【図２】同装置における光ファイバーセンサの具体的な
構成図。
構成図。
【図３】同装置の光ファイバーセンサの局部変位検出特
性試験状況を示す図。
性試験状況を示す図。
【図４】ギャップを変更したときの歪み検知出力の試験
結果を示す図。
結果を示す図。
【図５】従来の構造物の変形量測定装置の構成図。
【図６】構造物等における突出物に対する検出作用を説
明するための図。
明するための図。
１…トンネル、 ２…トンネル内壁、 ４…光ファイバー歪分布計測器、 １０…光ファイバーセンサ、 １１…光ファイバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉村 忠士 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 塚野 正純 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内
Claims (2)
- 【請求項１】 光ファイバーの伸張による歪みに基づい
て構造物の変形量を測定する構造物の変形量測定装置に
おいて、 前記光ファイバーを任意の区間内で任意の回数だけ往復
して前記構造物に敷設することを特徴とする構造物の変
形量測定装置。 - 【請求項２】 前記光ファイバーは、予め所定の伸び量
を持って敷設することを特徴とする請求項１記載の構造
物の変形量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16677598A JP3553374B2 (ja) | 1997-12-17 | 1998-06-15 | 構造物の変形量測定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34785997 | 1997-12-17 | ||
| JP9-347859 | 1997-12-17 | ||
| JP16677598A JP3553374B2 (ja) | 1997-12-17 | 1998-06-15 | 構造物の変形量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11237219A true JPH11237219A (ja) | 1999-08-31 |
| JP3553374B2 JP3553374B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=26491037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16677598A Expired - Fee Related JP3553374B2 (ja) | 1997-12-17 | 1998-06-15 | 構造物の変形量測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3553374B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002116009A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Jgc Corp | ２点間鉛直変位差測定装置 |
| JP2008175747A (ja) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光ファイバセンサおよびその製造方法 |
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| CN106500614A (zh) * | 2016-10-19 | 2017-03-15 | 重庆大学 | 一种隧道运行期变形监测预报系统及方法 |
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| JP2024049136A (ja) * | 2022-09-28 | 2024-04-09 | 鹿島建設株式会社 | 変位計測構造 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102472693B1 (ko) * | 2020-09-25 | 2022-12-01 | (주)에프비지코리아 | 광섬유 격자센서를 이용한 신축이음장치의 감지장치 및 방법 |
-
1998
- 1998-06-15 JP JP16677598A patent/JP3553374B2/ja not_active Expired - Fee Related
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