JP2001004438A - Ultrasonic vibration detection sensor and ultrasonic vibration measuring method - Google Patents
Ultrasonic vibration detection sensor and ultrasonic vibration measuring methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を水に浸
漬したセンサー(ハイドロフォン)を使って、岩盤(岩
石を含む)が破壊あるいは変形する際に発するAE(ア
コースティック・エミッション=超音波振動)を計測
し、岩盤の崩落を予知するために使用される超音波振動
検出センサーおよび超音波振動計測方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acoustic emission (AE) generated when rock (including rock) is broken or deformed using a sensor (hydrophone) in which a piezoelectric element is immersed in water. The present invention relates to an ultrasonic vibration detecting sensor and an ultrasonic vibration measuring method used for measuring rock mass and predicting a rock collapse.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、急峻な斜面での大規模な岩盤崩壊
事故、特に、トンネルの出入口付近における事故が多発
している。このような事故を防止するために、岩盤内の
微少な破壊や変形の際に放出されるAE(アコースティ
ック・エミッション=超音波振動)を計測する技術とし
て、従来から圧電素子(PZT素子)をセンサーとして
採用したいわゆるAEセンサー19が存在する。この従
来のAEセンサーは、図10に示すように、岩盤Rの表
面に直に接着剤20を用いて取付け、岩盤Rから発せら
れたAEを直に受信するものである。2. Description of the Related Art In recent years, large-scale rock collapse accidents on steep slopes, especially near tunnel entrances, have occurred frequently. In order to prevent such accidents, a piezoelectric element (PZT element) is conventionally used as a sensor to measure AE (Acoustic Emission = Ultrasonic Vibration) emitted at the time of minute destruction or deformation in rock. An AE sensor 19 is used. As shown in FIG. 10, this conventional AE sensor is mounted directly on the surface of a bedrock R using an adhesive 20, and directly receives AE emitted from the bedrock R.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
AEセンサー19には次のような問題点がある。すなわ
ち、このAEセンサー19は、岩盤Rの表面に圧電素子
4を接着剤20によって取付けることによって構成され
ているので、岩盤R表面の凹凸や亀裂の存在などによ
り、岩盤Rに安定して固定することが困難である。この
ため、岩盤Rに対する固着力に欠けたり、あるいは岩盤
Rから外れたりして、AEを正確に計測することができ
難いという問題があった。However, the conventional AE sensor 19 has the following problems. That is, since the AE sensor 19 is configured by attaching the piezoelectric element 4 to the surface of the bedrock R with the adhesive 20, the AE sensor 19 is stably fixed to the bedrock R due to the presence of irregularities and cracks on the surface of the bedrock R. It is difficult. For this reason, there has been a problem that the AE cannot be accurately measured due to lack of fixing force to the bedrock R or detachment from the bedrock R.
【0004】そこで、本発明の目的とするところは、岩
盤Rに安定して取付けられ、その岩盤Rから発せられる
超音波振動を常に正確に計測することのできる超音波振
動検出センサーおよび超音波振動計測方法を提供するこ
とにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic vibration detection sensor and an ultrasonic vibration detection sensor which are stably mounted on a rock mass R and can always accurately measure ultrasonic vibrations emitted from the rock mass R. It is to provide a measuring method.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1に記載の超音波振動検出センサ
ー(1)は、岩盤(R)が破壊や変形する際に発する超
音波振動を電気信号として計測して岩盤(R)の崩落を
予知するために使用されるセンサーであって、岩盤
(R)に穿孔(2)を形成し、穿孔(2)の開口部を閉
塞する蓋材(3)に固定棒(5)を介して固定されしか
も防水加工の施された圧電素子(4)を、穿孔(2)内
に位置させると共に、穿孔(2)内に水(6)を充填し
てなることを特徴とする。In order to achieve the above object, an ultrasonic vibration detecting sensor (1) according to the first aspect of the present invention is an ultrasonic vibration detecting sensor (1) which is generated when a rock (R) breaks or deforms. A sensor used to predict the collapse of a rock (R) by measuring sound wave vibrations as an electric signal, forming a perforation (2) in the rock (R) and closing an opening of the perforation (2). The piezoelectric element (4) fixed to the cover (3) to be fixed via the fixing rod (5) and subjected to waterproofing is positioned in the perforation (2), and the water (6) is introduced into the perforation (2). ) Is filled.
【0006】また、請求項2に記載の超音波振動検出セ
ンサー(1)は、請求項1に記載の発明において、穿孔
(2)の壁面を、壁材(12)で覆ってなることを特徴
とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic vibration detecting sensor according to the first aspect, wherein the wall surface of the perforation is covered with a wall material. And
【0007】さらに、請求項3に記載の超音波振動検出
センサー(1)は、岩盤(R)が破壊や変形する際に発
する超音波振動を電気信号として計測して岩盤(R)の
崩落を予知するために使用されるセンサーであって、岩
盤(R)に穿孔(2)を形成し、穿孔(2)内に筒部
(13)を挿入組付けするもので、筒部(13)内に
は、筒部(13)の上端部を閉塞する蓋部(14)に固
定棒(5)を介して固定されしかも防水加工の施された
圧電素子(4)が位置させられると共に水(6)が充填
されていることを特徴とする。Further, the ultrasonic vibration detecting sensor (1) according to the third aspect measures the ultrasonic vibration generated when the rock (R) is broken or deformed as an electric signal, and detects the collapse of the rock (R). A sensor used for prediction, in which a perforation (2) is formed in a rock (R), and a cylinder (13) is inserted and assembled into the perforation (2). A water-cooled piezoelectric element (4), which is fixed via a fixing rod (5) to a lid (14) for closing the upper end of the cylindrical part (13) via a fixing rod (5), is positioned in the water (6). ) Is filled.
【0008】また、請求項4に記載の超音波振動計測方
法は、岩盤(R)に水(6)を介在させて防水加工の施
された圧電素子(4)を取付け、岩盤(R)が破壊や変
形する際に発する超音波振動を水を介して圧電素子
(4)で受信させて電気信号として計測することを特徴
とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic vibration measuring method, wherein a waterproof piezoelectric element (4) is attached to a rock (R) with water (6) interposed therebetween. It is characterized in that the ultrasonic vibration generated at the time of destruction or deformation is received by the piezoelectric element (4) via water and measured as an electric signal.
【0009】なお、カッコ内の記号は、図面および後述
する発明の実施の形態に記載された対応要素または対応
事項を示す。Symbols in parentheses indicate corresponding elements or matters described in the drawings and the embodiments of the invention described later.
【0010】本発明の請求項1に記載の超音波振動検出
センサーによれば、岩盤に形成された穿孔内に水を介し
て防水加工の施された圧電素子を取付けるので、岩盤に
対してセンサーを確実に取付けることができる。従っ
て、岩盤から発せられる超音波振動を正確に計測するこ
とができる。According to the ultrasonic vibration detecting sensor according to the first aspect of the present invention, since the piezoelectric element which has been subjected to waterproof processing is attached to the perforation formed in the rock through water, the sensor is mounted on the rock. Can be securely mounted. Therefore, the ultrasonic vibration emitted from the rock can be accurately measured.
【0011】また、この超音波振動検出センサーは、圧
電素子を水に浸漬したセンサーであるハイドロフォンを
使用しているので超音波振動を、より正確に計測するこ
とができる。すなわち、従来のAEセンサーは圧電素子
を接着剤を介して直に岩盤に取付けているので、騒音を
拾い易く、よって超音波振動の計測に弊害となるが、ハ
イドロフォンは、圧電素子を水に浸漬しているので不要
な騒音を拾い難い。また、一般的に、水は超音波振動波
の伝導性に優れていることが知られており、ハイドロフ
ォンを利用した本発明に係る超音波振動検出センサーに
よれば、より正確に超音波振動を計測することができ
る。Further, since the ultrasonic vibration detection sensor uses a hydrophone, which is a sensor in which a piezoelectric element is immersed in water, it is possible to measure ultrasonic vibration more accurately. That is, the conventional AE sensor attaches the piezoelectric element directly to the bedrock via an adhesive, so that it is easy to pick up noise, and this has an adverse effect on the measurement of ultrasonic vibration. It is difficult to pick up unnecessary noise because it is immersed. In addition, it is generally known that water has excellent conductivity of ultrasonic vibration waves, and according to the ultrasonic vibration detection sensor according to the present invention using a hydrophone, the ultrasonic vibration is more accurately detected. Can be measured.
【0012】本発明の発明者は、本発明に係る超音波振
動検出センサーと従来のAEセンサーを使って、その感
度を比較する実験を行った。この実験では、図7に示す
ように、本発明に係る超音波振動検出センサー1と従来
のAEセンサー19を岩盤にRセットし、その岩盤Rの
両方のセンサー1、19から等距離の箇所でビーズ玉1
8を割り、その波形を計測した。図8のグラフにその結
果を示す。図8(a)が本発明に係る超音波振動検出セ
ンサー1によるもので、(b)が従来のAEセンサー1
9によるものである。このグラフから明らかなように、
本発明に係る超音波振動検出センサー1による計測で
は、従来のAEセンサー19のものより波形の最大振幅
が大きく、また波形が明確であるので、感度が優れてい
ることが分かる。これにより、本発明に係る超音波振動
検出センサー1は、従来のAEセンサー19より岩盤R
に確実に設置することができることを含めて、センサー
としてより優れていることが実証できた。The inventor of the present invention conducted an experiment to compare the sensitivity of the ultrasonic vibration detection sensor according to the present invention with the conventional AE sensor. In this experiment, as shown in FIG. 7, the ultrasonic vibration detection sensor 1 according to the present invention and the conventional AE sensor 19 are R-set on the rock, and the rock R is equidistant from both sensors 1 and 19 at the same position. Beaded ball 1
8 was divided and the waveform was measured. The results are shown in the graph of FIG. FIG. 8A shows the ultrasonic vibration detection sensor 1 according to the present invention, and FIG. 8B shows the conventional AE sensor 1.
9. As is clear from this graph,
In the measurement by the ultrasonic vibration detection sensor 1 according to the present invention, since the maximum amplitude of the waveform is larger and the waveform is clearer than that of the conventional AE sensor 19, it can be seen that the sensitivity is excellent. As a result, the ultrasonic vibration detection sensor 1 according to the present invention has a higher rock mass R than the conventional AE sensor 19.
It was proved that it was more excellent as a sensor, including that it could be installed reliably.
【0013】また請求項2に記載の発明によれば、請求
項1に記載の発明の作用効果に加えて、穿孔の壁面を壁
材で覆ったので、岩盤に割れ等が生じていても穿孔内の
水を漏らすことなく保つことができる。これにより、防
水加工の施された圧電素子を常に水に浸漬させることが
でき、超音波振動を正確に計測することができる。According to the second aspect of the present invention, in addition to the effects of the first aspect, the wall surface of the perforation is covered with a wall material, so that even if a crack or the like occurs in the rock, the perforation is performed. You can keep the water inside without leaking. Thus, the waterproofed piezoelectric element can always be immersed in water, and the ultrasonic vibration can be accurately measured.
【0014】さらにまた請求項3に記載の発明によれ
ば、請求項1または2に記載の発明の作用効果に加え
て、岩盤に形成した穿孔内に筒部を挿入組付けし、その
筒部内に圧電素子を位置させると共に水を充填している
ので、防水加工の施された圧電素子を水に浸漬した状態
をさらに確実に維持することができる。よって、より正
確な超音波振動の計測が可能となる。According to a third aspect of the present invention, in addition to the functions and effects of the first or second aspect, a cylindrical portion is inserted and assembled into a hole formed in the rock, and the inside of the cylindrical portion is formed. Since the piezoelectric element is located at the same time and filled with water, it is possible to more reliably maintain the state in which the waterproofed piezoelectric element is immersed in water. Therefore, more accurate measurement of the ultrasonic vibration becomes possible.
【0015】また、請求項4に記載の発明によれば、岩
盤に水を介在させて圧電素子を取付け、岩盤が破壊や変
形する際に発する超音波振動を、水を介して圧電素子で
受信させることとしているので、岩盤から発せられた超
音波振動は、伝導性に優れる水を伝って圧電素子に達す
る。従って、超音波振動を正確に計測することができ
る。According to the fourth aspect of the present invention, the piezoelectric element is attached to the bedrock with water interposed therebetween, and the ultrasonic vibration generated when the bedrock is broken or deformed is received by the piezoelectric element via the water. Therefore, the ultrasonic vibration emitted from the rock reaches the piezoelectric element through water having excellent conductivity. Therefore, the ultrasonic vibration can be accurately measured.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】図1を参照して、本発明の第一実
施形態に係る超音波振動検出センサー1および超音波振
動計測方法について説明する。図1(a)は超音波振動
検出センサー1を岩盤Rに設置した状態を示す正面断面
図、(b)はその平面図、(c)はその圧電素子4部分
を示す断面斜視図である。従来例で示したものと同一部
分には同一符号を付した。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ultrasonic vibration detecting sensor 1 and an ultrasonic vibration measuring method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1A is a front sectional view showing a state in which the ultrasonic vibration detection sensor 1 is installed on a rock R, FIG. 1B is a plan view thereof, and FIG. 1C is a sectional perspective view showing a piezoelectric element 4 portion thereof. The same parts as those shown in the conventional example are denoted by the same reference numerals.
【0017】この超音波振動検出センサー1は、岩盤R
が破壊や変形する際に発する超音波振動(=AE)を電
気信号として計測して岩盤Rの崩落を予知するものであ
って、岩盤Rに円筒状の穿孔(ボアホール)2を形成
し、その穿孔2の上端開口部を閉塞する蓋材3に固定棒
5を介して固定した圧電素子4を位置させると共に、穿
孔2内に水6を充填したものである。This ultrasonic vibration detection sensor 1 is a rock mass R
Is to measure the ultrasonic vibration (= AE) generated at the time of breaking or deformation as an electric signal to predict the collapse of the rock R, and to form a cylindrical hole (bore hole) 2 in the rock R, A piezoelectric element 4 fixed via a fixing rod 5 to a lid member 3 closing an upper end opening of the perforation 2 is located, and water 6 is filled in the perforation 2.
【0018】圧電素子4は、ステンレス製の収納体7内
にエポキシ系接着剤8で固定されていて、防水加工が施
されている。このように防水加工を施すのは、圧電素子
4が直に水6と触れることで電気が水6を介して外に流
れることを防ぎ、外から入る信号を効率よく受け取るよ
うにするためである。この収納体7が固定棒5に連結さ
れている。固定棒5内には同軸線9がプリアンプ25を
介して配され、その先端部が圧電素子4に接続されてい
る。蓋材3はゴム製で成形され、その下部を穿孔2の上
端開口部に嵌入して上端開口部を閉塞することとしてい
る。なお、圧電素子4の部分の形状は、図1に示すよう
な円盤状のものでも、あるいは図2に示すような球状の
ものでもよい。The piezoelectric element 4 is fixed in a stainless steel housing 7 with an epoxy-based adhesive 8 and is waterproofed. The reason why the waterproof processing is performed in this way is to prevent electricity from flowing outside through the water 6 when the piezoelectric element 4 comes into direct contact with the water 6 and to efficiently receive a signal coming from outside. . The housing 7 is connected to the fixing rod 5. A coaxial cable 9 is disposed in the fixed rod 5 via a preamplifier 25, and the distal end thereof is connected to the piezoelectric element 4. The lid member 3 is made of rubber, and its lower part is fitted into the upper end opening of the perforation 2 to close the upper end opening. The shape of the portion of the piezoelectric element 4 may be a disk shape as shown in FIG. 1 or a spherical shape as shown in FIG.
【0019】本実施形態に係る超音波振動検出センサー
1は、岩盤Rに確実に取付けることができているので、
岩盤Rから発せられる超音波振動を正確に計測すること
ができる。また、この超音波振動検出センサー1は、圧
電素子4を水6に浸漬したセンサーであるハイドロフォ
ンを使用しているので、騒音を受信し難く、かつ超音波
振動波を効果的に受信することができ、よって超音波振
動を正確に計測することができる。なお、穿孔2の上端
開口部は蓋材3によって閉塞されているので、穿孔2内
の水6は蒸発し難く、長期間にわたってその量が一定に
維持される。Since the ultrasonic vibration detection sensor 1 according to the present embodiment can be securely mounted on the bedrock R,
Ultrasonic vibration emitted from the bedrock R can be accurately measured. Further, since the ultrasonic vibration detection sensor 1 uses a hydrophone, which is a sensor in which the piezoelectric element 4 is immersed in water 6, it is difficult to receive noise and effectively receive ultrasonic vibration waves. Therefore, the ultrasonic vibration can be accurately measured. In addition, since the upper end opening of the perforation 2 is closed by the lid member 3, the water 6 in the perforation 2 hardly evaporates, and the amount thereof is maintained constant for a long period of time.
【0020】図3を参照して、本発明の第二実施形態に
係る超音波振動検出センサー1および超音波振動計測方
法について説明する。図3(a)は超音波振動検出セン
サー1を示す正面断面図で、(b)はその平面図であ
る。この超音波振動検出センサー1の特徴は、ゴム製蓋
材3の上面に、ステンレス製やプラスチック製のカバー
10を、ボルト11で固定して被覆したことである。こ
うすることによって、太陽熱等によって損傷し易いゴム
製の蓋材3を保護し、蓋材3のはたらきを長期にわたっ
て良好に維持できるようにしている。Referring to FIG. 3, an ultrasonic vibration detecting sensor 1 and an ultrasonic vibration measuring method according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3A is a front sectional view showing the ultrasonic vibration detection sensor 1, and FIG. 3B is a plan view thereof. The ultrasonic vibration detecting sensor 1 is characterized in that a cover 10 made of stainless steel or plastic is fixed on the upper surface of the rubber lid member 3 with bolts 11 and covered. By doing so, the rubber-made lid member 3 that is easily damaged by solar heat or the like is protected, and the function of the lid member 3 can be favorably maintained for a long period of time.
【0021】図4を参照して、本発明の第三実施形態に
係る超音波振動検出センサー1および超音波振動計測方
法について説明する。図4は超音波振動検出センサー1
を示す正面断面図である。この超音波振動検出センサー
1は、岩盤Rに形成した穿孔2の壁面を、セメントや泥
等を塗って形成した壁材12で覆っている。これによ
り、岩盤Rに割れ等が生じていても穿孔2内の水6を漏
らすことなく保つことができ、圧電素子4を常に水6に
浸漬させて、超音波振動を正確に計測することができ
る。Referring to FIG. 4, an ultrasonic vibration detecting sensor 1 and an ultrasonic vibration measuring method according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows an ultrasonic vibration detection sensor 1
FIG. In the ultrasonic vibration detection sensor 1, the wall surface of the perforation 2 formed in the rock R is covered with a wall material 12 formed by applying cement, mud, or the like. Thus, even if cracks or the like occur in the rock R, the water 6 in the perforations 2 can be maintained without leaking, and the ultrasonic vibration can be accurately measured by always immersing the piezoelectric element 4 in the water 6. it can.
【0022】図5を参照して、本発明の第四実施形態に
係る超音波振動検出センサー1について説明する。図5
(a)は超音波振動検出センサー1を示す正面断面図
で、(b)はその平面図ある。この超音波振動検出セン
サー1は、岩盤Rに穿孔2を形成し、その穿孔2内に筒
部13を挿入組付けし、筒部13内に、その筒部13の
上端開口部を閉塞する蓋部14に固定棒5を介して固定
した圧電素子4を位置させると共に、水6を充填して構
成したものである。圧電素子4は収納体7内に収納され
ている。本実施形態において、筒部13はステンレス製
で、蓋部14はステンレス製またはプラスチック製の外
装材15の内部にゴム製の内装材16を嵌め込んで構成
している。なお、穿孔2の壁面と筒部13との間にセメ
ントやシリコン等を流し込んで、筒部13を壁面に固定
すると良い。Referring to FIG. 5, an ultrasonic vibration detecting sensor 1 according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG.
(A) is a front sectional view showing the ultrasonic vibration detection sensor 1, and (b) is a plan view thereof. This ultrasonic vibration detection sensor 1 has a lid formed by forming a perforation 2 in a bedrock R, inserting and assembling a tubular portion 13 into the perforated hole 2, and closing the upper end opening of the tubular portion 13 in the tubular portion 13. The piezoelectric element 4 is fixed to the portion 14 via the fixing rod 5 and is filled with water 6. The piezoelectric element 4 is housed in a housing 7. In the present embodiment, the cylindrical portion 13 is made of stainless steel, and the lid portion 14 is configured by fitting an interior material 16 made of rubber into an exterior material 15 made of stainless steel or plastic. Note that it is preferable that the cylinder 13 is fixed to the wall by pouring cement, silicon, or the like between the wall of the perforation 2 and the cylinder 13.
【0023】この超音波振動検出センサー1は、岩盤R
に形成した穿孔2内に筒部13を挿入組付けし、その筒
部13の上端開口部を蓋部14で閉塞しているので、所
定量の水6を、減らすことなくさらに長期にわたって維
持することができ、よって、より正確に超音波振動を計
測することが可能である。This ultrasonic vibration detection sensor 1 is a rock mass R
The cylindrical portion 13 is inserted and assembled into the perforation 2 formed in the above, and the upper end opening of the cylindrical portion 13 is closed by the lid portion 14. Therefore, the predetermined amount of water 6 is maintained for a long time without reducing. Therefore, it is possible to more accurately measure the ultrasonic vibration.
【0024】図6を参照して、本発明の第五実施形態に
係る超音波振動検出センサー1および超音波振動計測方
法について説明する。図6は超音波振動検出センサー1
を示す正面断面図である。この超音波振動検出センサー
1の特徴は、圧電素子4を収納している収納体7の上端
部を固定棒5に連結するのみでなく、その下端部も支持
棒17に連結し、支持棒17の下端部を筒部13の底壁
に螺合組付けしていることである。こうすることによっ
て、圧電素子4をさらに安定姿勢で筒部13内に位置さ
せることができ、より正確な超音波振動の測定が可能と
なる。なお、収納体7と固定棒5との結合、および収納
体7と支持棒との結合は、共に螺合によって達成してい
る。Referring to FIG. 6, an ultrasonic vibration detecting sensor 1 and an ultrasonic vibration measuring method according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows an ultrasonic vibration detection sensor 1
FIG. The feature of this ultrasonic vibration detection sensor 1 is that not only the upper end of the housing 7 housing the piezoelectric element 4 is connected to the fixed rod 5 but also the lower end is connected to the support rod 17. Is screwed to the bottom wall of the cylindrical portion 13. By doing so, the piezoelectric element 4 can be positioned in the cylindrical portion 13 in a more stable posture, and more accurate ultrasonic vibration measurement can be performed. The connection between the housing 7 and the fixing rod 5 and the connection between the storage body 7 and the support rod are both achieved by screwing.
【0025】本発明に係る超音波振動検出センサー1を
使用して岩盤Rの崩落を予知するモニタリングシステム
の一例を、図9に示す。このシステムにおいては、岩盤
Rに四機の超音波振動検出センサー1(ch1〜ch
4)を取付け、センサー1が受信した超音波振動に対応
した電気信号を現場に設けたパソコン22に送信する。
このパソコン22は、送信された電気信号を処理し、そ
のデータを発信器21によって管理室の受信器23に送
信し、そのデータを当該管理室のパソコン22で処理す
る。そして、岩盤Rに崩落の危険性がある場合は、所定
の危険信号を発信し、その旨を知らせる。これにより、
岩盤R崩落による事故を未然に回避するものである。FIG. 9 shows an example of a monitoring system for predicting the collapse of the rock R using the ultrasonic vibration detection sensor 1 according to the present invention. In this system, four ultrasonic vibration detection sensors 1 (ch1 to ch)
4) is attached, and an electric signal corresponding to the ultrasonic vibration received by the sensor 1 is transmitted to the personal computer 22 provided at the site.
The personal computer 22 processes the transmitted electric signal, transmits the data to the receiver 23 in the control room by the transmitter 21, and processes the data in the personal computer 22 in the control room. Then, when there is a risk of the rock R falling down, a predetermined danger signal is transmitted to notify that effect. This allows
This is to avoid accidents due to rock R collapse.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上のとおり、本発明の請求項1に記載
の超音波振動検出センサーによれば、岩盤に形成された
穿孔内に水を介して防水加工の施された圧電素子を取付
けるので、岩盤に確実に取付けることができ、岩盤から
発せられる超音波振動を正確に計測することができる。
これにより、岩盤の崩落をより正確に予知して、岩盤崩
落事故を未然に防止することが可能となる。As described above, according to the ultrasonic vibration detecting sensor according to the first aspect of the present invention, since the piezoelectric element which has been subjected to waterproof processing is attached to the hole formed in the rock through water. It can be reliably mounted on the rock and can accurately measure the ultrasonic vibration emitted from the rock.
This makes it possible to more accurately predict the collapse of the rock mass and prevent the accident of the rock mass collapse.
【0027】また、この超音波振動検出センサーは、圧
電素子を水に浸漬したセンサーであるハイドロフォンを
使用したので、水が超音波振動波の伝導性に優れている
ことにより、超音波振動をより正確に計測することがで
きる。従って、岩盤崩落事故をより未然に防止すること
ができる。Further, since the ultrasonic vibration detection sensor uses a hydrophone, which is a sensor in which a piezoelectric element is immersed in water, the ultrasonic vibration is detected by the water having excellent conductivity of ultrasonic vibration waves. It can measure more accurately. Therefore, the rock collapse accident can be prevented beforehand.
【0028】また請求項2に記載の発明によれば、請求
項1に記載の発明の作用効果に加えて、穿孔の壁面を壁
材で覆ったので、岩盤に割れ等が生じていても穿孔内の
水を漏らすことなく保つことができる。これにより、防
水加工の施された圧電素子を常に水に浸漬させることが
でき、超音波振動を正確に計測することができ、岩盤崩
落事故の未然防止に貢献する。According to the second aspect of the present invention, in addition to the function and effect of the first aspect of the present invention, the wall surface of the perforation is covered with the wall material, so that the perforation can be performed even if a crack or the like occurs in the rock. You can keep the water inside without leaking. Thereby, the waterproofed piezoelectric element can be always immersed in water, and the ultrasonic vibration can be measured accurately, which contributes to prevention of rock accident.
【0029】さらにまた請求項3に記載の発明によれ
ば、請求項1または2に記載の発明の作用効果に加え
て、岩盤に形成した穿孔内に筒部を挿入組付けし、その
筒部内に圧電素子を位置させると共に水を充填している
ので、防水加工の施された圧電素子を水に浸漬した状態
をさらに確実に維持することができる。よって、より正
確な超音波振動の計測が可能となり、事故の未然防止に
つながる。According to the third aspect of the present invention, in addition to the functions and effects of the first or second aspect of the present invention, a tubular portion is inserted and assembled into a bore formed in the rock, and Since the piezoelectric element is located at the same time and filled with water, it is possible to more reliably maintain the state in which the waterproofed piezoelectric element is immersed in water. Therefore, it is possible to more accurately measure ultrasonic vibration, which leads to prevention of accidents.
【0030】また請求項4に記載の発明によれば、岩盤
に水を介在させて圧電素子を取付け、岩盤が破壊や変形
する際に発する超音波振動を、水を介して圧電素子で受
信させることとしているので、岩盤から発せられた超音
波振動は、伝導性に優れる水を伝って圧電素子に達す
る。従って、超音波振動を正確に計測することができ、
これによっても岩盤崩落事故をより未然に防止すること
ができる。According to the fourth aspect of the present invention, the piezoelectric element is attached to the bedrock with water interposed therebetween, and the ultrasonic vibration generated when the bedrock is broken or deformed is received by the piezoelectric element via the water. Therefore, the ultrasonic vibration emitted from the rock reaches the piezoelectric element through water having excellent conductivity. Therefore, the ultrasonic vibration can be measured accurately,
This also makes it possible to prevent a rock collapse accident from occurring.
【図1】本発明の第一実施形態に係る、超音波振動検出
センサーを示すもので、(a)はその正面断面図、
(b)は平面図、(c)はその圧電素子部分を示す断面
斜視図である。FIG. 1 shows an ultrasonic vibration detection sensor according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) is a front sectional view thereof,
(B) is a plan view, and (c) is a cross-sectional perspective view showing the piezoelectric element portion.
【図2】本発明の第一実施形態に係る、超音波振動検出
センサーの別の圧電素子部分を示す断面斜視図である。FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing another piezoelectric element portion of the ultrasonic vibration detection sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第二実施形態に係る、超音波振動検出
センサーを示すもので、(a)はその正面断面図、
(b)は平面図である。3A and 3B show an ultrasonic vibration detection sensor according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG.
(B) is a plan view.
【図4】本発明の第三実施形態に係る、超音波振動検出
センサーを示す正面断面図である。FIG. 4 is a front sectional view showing an ultrasonic vibration detection sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第四実施形態に係る、超音波振動検出
センサーを示すもので、(a)はその正面断面図、
(b)は平面図ある。5A and 5B show an ultrasonic vibration detection sensor according to a fourth embodiment of the present invention, wherein FIG.
(B) is a plan view.
【図6】本発明の第五実施形態に係る、超音波振動検出
センサーを示す正面断面図である。FIG. 6 is a front sectional view showing an ultrasonic vibration detection sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の超音波振動検出センサーと従来のAE
センサーの感度実験の手法を示す斜視図である。FIG. 7 shows an ultrasonic vibration detection sensor of the present invention and a conventional AE.
It is a perspective view which shows the technique of the sensitivity experiment of a sensor.
【図8】図6に示す感度実験の結果を示すグラフであ
り、(a)は本発明の超音波振動検出センサーによるも
の、(b)は従来のAEセンサーによるものである。FIGS. 8A and 8B are graphs showing the results of the sensitivity experiment shown in FIG. 6, in which FIG. 8A shows the result of the ultrasonic vibration detection sensor of the present invention, and FIG. 8B shows the result of the conventional AE sensor.
【図9】本発明に係る、超音波振動検出センサーを使用
して岩盤の崩落を予知するモニタリングシステムの一例
を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing an example of a monitoring system for predicting a rock collapse using an ultrasonic vibration detection sensor according to the present invention.
【図10】従来のAEセンサーを示す正面断面図であ
る。FIG. 10 is a front sectional view showing a conventional AE sensor.
1 超音波振動検出センサー 2 穿孔 3 蓋材 4 圧電素子 5 固定棒 6 水 7 収納体 8 エポキシ系接着剤 9 同軸線 10 カバー 11 ボルト 12 壁材 13 筒部 14 蓋部 15 外装材 16 内装材 17 支持棒 18 ビーズ玉 19 AEセンサー 20 接着剤 21 発信器 22 パソコン 23 受信器 25 プリアンプ R 岩盤 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic vibration detection sensor 2 Perforation 3 Cover material 4 Piezoelectric element 5 Fixing rod 6 Water 7 Container 8 Epoxy adhesive 9 Coaxial wire 10 Cover 11 Bolt 12 Wall material 13 Tube part 14 Cover part 15 Exterior material 16 Interior material 17 Support rod 18 Bead ball 19 AE sensor 20 Adhesive 21 Transmitter 22 Personal computer 23 Receiver 25 Preamplifier R Bedrock
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳谷 俊 京都府宇治市五ヶ庄 京都大学防災研究所 地震予知研究センター内 Fターム(参考) 2D001 PA06 PC03 PF11 2F076 BB08 BD02 BD12 2G047 AA10 BA05 BB06 BC03 GE02 GE05 GH05 2G064 AB01 AB02 AB24 AB29 BA02 BD18 BD35 BD61 DD05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shun Yanagiya, Gokasho, Uji, Kyoto Prefecture F-term in the Earthquake Prediction Research Center, Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University GE05 GH05 2G064 AB01 AB02 AB24 AB29 BA02 BD18 BD35 BD61 DD05
Claims (4)
振動を電気信号として計測して岩盤の崩落を予知するた
めに使用されるセンサーであって、岩盤に穿孔を形成
し、穿孔の開口部を閉塞する蓋材に固定棒を介して固定
されしかも防水加工の施された圧電素子を、穿孔内に位
置させると共に、穿孔内に水を充填してなることを特徴
とする超音波振動検出センサー。1. A sensor used for predicting a collapse of a rock by measuring an ultrasonic vibration generated when the rock breaks or deforms as an electric signal, wherein a hole is formed in the rock and an opening of the hole is formed. Ultrasonic vibration detection, characterized in that a piezoelectric element, which is fixed via a fixing rod to a cover material for closing the part and is subjected to waterproof processing, is located in the perforation and filled with water. sensor.
とを特徴とする請求項1に記載の超音波振動検出センサ
ー。2. The ultrasonic vibration detection sensor according to claim 1, wherein a wall surface of the perforation is covered with a wall material.
振動を電気信号として計測して岩盤の崩落を予知するた
めに使用されるセンサーであって、岩盤に穿孔を形成
し、該穿孔内に筒部を挿入組付けするもので、筒部内に
は、該筒部の上端部を閉塞する蓋部に固定棒を介して固
定されしかも防水加工の施された圧電素子が位置させら
れると共に水が充填されていることを特徴とする超音波
振動検出センサー。3. A sensor which is used for predicting a collapse of a rock by measuring ultrasonic vibrations generated when the rock breaks or deforms as an electric signal, wherein a perforation is formed in the rock and the perforation is formed in the rock. A piezoelectric element which is fixed via a fixing rod to a lid for closing the upper end of the cylindrical part via a fixing rod and is subjected to waterproofing is positioned inside the cylindrical part, and water is provided inside the cylindrical part. Ultrasonic vibration detection sensor characterized by being filled.
た圧電素子を取付け、前記岩盤が破壊や変形する際に発
する超音波振動を水を介して前記圧電素子で受信させて
電気信号として計測することを特徴とする超音波振動計
測方法。4. A waterproof piezoelectric element is attached to a bedrock with water interposed therebetween, and an ultrasonic vibration generated when the bedrock is broken or deformed is received by the piezoelectric element via water to generate an electric signal. An ultrasonic vibration measurement method characterized in that measurement is performed as an ultrasonic wave.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11177342A JP2001004438A (en) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | Ultrasonic vibration detection sensor and ultrasonic vibration measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11177342A JP2001004438A (en) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | Ultrasonic vibration detection sensor and ultrasonic vibration measuring method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001004438A true JP2001004438A (en) | 2001-01-12 |
Family
ID=16029300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11177342A Pending JP2001004438A (en) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | Ultrasonic vibration detection sensor and ultrasonic vibration measuring method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001004438A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6931929B2 (en) * | 2002-04-10 | 2005-08-23 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Filler detection method and filler detection device |
-
1999
- 1999-06-23 JP JP11177342A patent/JP2001004438A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6931929B2 (en) * | 2002-04-10 | 2005-08-23 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Filler detection method and filler detection device |
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