JP2002062213A - Optical fiber wettness sensor and wettness measuring device using this sensor - Google Patents

Optical fiber wettness sensor and wettness measuring device using this sensor

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JP2002062213A
JP2002062213A JP2000251281A JP2000251281A JP2002062213A JP 2002062213 A JP2002062213 A JP 2002062213A JP 2000251281 A JP2000251281 A JP 2000251281A JP 2000251281 A JP2000251281 A JP 2000251281A JP 2002062213 A JP2002062213 A JP 2002062213A
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JP
Japan
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optical fiber
wetness
sensor
wettness
holding member
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JP2000251281A
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Japanese (ja)
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Susumu Sasaki
進 佐々木
Keiichi Sudo
佳一 須藤
Eiji Nagai
英二 永井
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Airec Engineering Corp
Original Assignee
Airec Engineering Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber wettness sensor capable of measuring the vertical directional wettness distribution and the horizontal directional wettness distribution with the simple constitution. SOLUTION: A liquid expansible fiber holding member 34 is stuck to a measuring object part arranged in at least a wettness measuring part of an optical fiber 33 to constitute this optical fiber wettness sensor 32. The pulse light is made incident from one end of the optical fiber 33 in this optical fiber wettness sensor 32. The backward scattered light returned in the optical fiber 33 is detected by a light detecting part, and the strain distribution of the measuring object part in the optical fiber 33 is calculated and outputted on the basis of this backward scattered light. Thus, a wettness of a wettness measuring part for arranging the measuring object part of the optical fiber 33 is measured from the outputted strain distribution.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、堤体,土壌等の湿
潤度分布測定やトンネル,地中管路等の壁面からの漏水
検出等に利用される光ファイバ湿潤度センサ及びこのセ
ンサを用いた湿潤度計測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber wetness sensor used for measuring the wetness distribution of a bank, soil, etc., and detecting water leakage from a wall surface of a tunnel, an underground pipe, and the like, and using this sensor. To a wetness measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来は、湿潤度の違いによる土壌熱容量
の変化を検出することで、堤体内の垂直方向の湿潤度分
布を計測するようにした光ファイバ湿潤度センサが知ら
れていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an optical fiber wetness sensor which detects a change in soil heat capacity due to a difference in wetness, thereby measuring a vertical wetness distribution in a bank.

【0003】図7に上記光ファイバ湿潤度センサを用い
た湿潤度計測装置の構成を示す。この装置は、堤体1の
湿潤度計測部位1aに、ヒータ復合型光ファイバケーブ
ル2を円筒3に巻き付けた構造の光ファイバ湿潤度セン
サ4を垂直方向に埋設する。そして、ヒータ電源5によ
り光ファイバ湿潤度センサ4のヒータを加熱し、その加
熱時の光ファイバの温度分布を湿潤度計測部6で測定す
る。また、ヒータを加熱していない冷却時の光ファイバ
の温度分布も湿潤度計測部6で予め測定しておく。しか
して、湿潤度計測部6において、加熱及び冷却時の光フ
ァイバの温度変化幅等から堤体1の湿潤度計測部位1a
における垂直方向の湿潤度分布を算出するものである。
FIG. 7 shows a configuration of a wetness measuring device using the optical fiber wetness sensor. In this apparatus, an optical fiber wetness sensor 4 having a structure in which a heater-combined optical fiber cable 2 is wound around a cylinder 3 is vertically embedded in a wetness measurement portion 1a of a bank body 1. Then, the heater of the optical fiber wetness sensor 4 is heated by the heater power supply 5, and the temperature distribution of the optical fiber during the heating is measured by the wetness measuring unit 6. Further, the temperature distribution of the optical fiber at the time of cooling without heating the heater is also measured in advance by the wetness degree measuring unit 6. In the wetness measuring section 6, the wetness measuring portion 1a of the embankment body 1 is determined based on the temperature change width of the optical fiber during heating and cooling.
Is used to calculate the vertical wetting degree distribution.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の湿潤度計測装置においては、光ファイバ湿潤度
センサ4のヒータを加熱するためのヒータ電源5と、こ
のヒータ電源5からの給電線が必要であった。しかも従
来は、堤体1に対して垂直方向の局所的な計測であった
ので、堤体全長にわたって湿潤度分布を計測するには、
一定の間隔を空けて複数箇所を湿潤度計測部位として設
定し、それぞれに光ファイバ湿潤度センサ4を埋設して
計測しなければならなかった。このため、各湿潤度計測
部位にそれぞれヒータ電源5を用意するか、仮に各湿潤
度計測部位でヒータ電源5を共通に使用できたとして
も、ヒータ電源5から各湿潤度計測部位まで給電線を長
く敷設しなければならないという面倒があった。
However, in this type of conventional wetness measuring device, a heater power supply 5 for heating the heater of the optical fiber wetness sensor 4 and a power supply line from the heater power supply 5 are provided. Was needed. Moreover, conventionally, since the local measurement was performed in the vertical direction with respect to the embankment 1, to measure the wetness distribution over the entire length of the embankment,
A plurality of locations must be set at predetermined intervals as wettability measurement sites, and the optical fiber wetness sensor 4 must be buried in each of them for measurement. For this reason, the heater power supply 5 is prepared for each of the wetness degree measurement parts, or even if the heater power supply 5 can be commonly used in each of the wetness degree measurement parts, the power supply line is connected from the heater power supply 5 to each of the wetness degree measurement parts. The trouble was that it had to be laid long.

【0005】本発明はこのような事情に基づいてなされ
たもので、その第1の目的とするところは、湿潤度分布
の局所的な計測を簡単な構成で実現できる光ファイバ湿
潤度センサ及びこのセンサを用いた湿潤度計測装置を提
供しようとするものである。また、その第2の目的とす
るところは、簡単な構成で長距離にわたり連続的に湿潤
度分布を計測できる光ファイバ湿潤度センサ及びこのセ
ンサを用いた湿潤度計測装置を提供しようとするもので
ある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to provide an optical fiber wetness sensor capable of realizing local measurement of the wetness distribution with a simple configuration and an optical fiber wetness sensor. An object of the present invention is to provide a wetness measuring device using a sensor. A second object of the present invention is to provide an optical fiber wetness sensor capable of continuously measuring the wetness distribution over a long distance with a simple structure and a wetness measuring device using the sensor. is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバの
片端からパルス光を入射して戻ってきた後方散乱光を検
出し、この後方散乱光に基づいて光ファイバに発生して
いる歪みの分布を計測する技術を利用して湿潤度を計測
することにより上記課題を解決するものである。すなわ
ち本願請求項1対応の発明は、光ファイバの少なくとも
湿潤度計測部位に設置される被計測部に液膨張性または
液収縮性を有するファイバ保持部材を貼り付けてなる光
ファイバ湿潤度センサにある。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, backscattered light which has been returned by inputting pulse light from one end of an optical fiber is detected, and distortion generated in the optical fiber based on the backscattered light is detected. The object is solved by measuring the degree of wetness using a technique for measuring the distribution. That is, the invention corresponding to claim 1 of the present application is an optical fiber wetness sensor in which a fiber holding member having liquid expandability or liquid contraction is attached to a measurement target portion installed at least at a wetness measurement site of an optical fiber. .

【0007】また、本願請求項2対応の発明は、光ファ
イバの少なくとも湿潤度計測部位に設置される被計測部
に液膨張性を有するファイバ保持部材を貼り付けるとと
もに、ファイバ保持部材における光ファイバ貼付け面以
外の面を拘束部材に形成された溝の内面に密接させて嵌
め込んでなる光ファイバ湿潤度センサにある。また、本
願請求項3対応の発明は、光ファイバの少なくとも湿潤
度計測部位に設置される被計測部を液膨張性または液収
縮性を有する棒状または筒状のファイバ保持部材の外周
面に螺旋状に巻回してなる光ファイバ湿潤度センサにあ
る。また、本願請求項4対応の発明は、棒状または筒状
をなすコア部材の外周面に螺旋状に形成された溝内に液
膨張性を有するファイバ保持部材を埋設するとともに、
ファイバ保持部材の表面に光ファイバを貼り付けること
で光ファイバの少なくとも湿潤度計測部位に設置される
被計測部をコア部材の外周面に螺旋状に巻回してなる光
ファイバ湿潤度センサにある。
According to a second aspect of the present invention, a liquid holding member having a liquid swelling property is attached to a portion to be measured which is installed at least in a wetness measuring portion of an optical fiber, and the optical fiber is attached to the fiber holding member. An optical fiber wetness sensor is provided in which a surface other than the surface is closely fitted to an inner surface of a groove formed in a restraining member. In addition, the invention corresponding to claim 3 of the present application is a method in which at least a portion to be measured which is installed at a wettability measurement site of an optical fiber is spirally formed on the outer peripheral surface of a rod-shaped or cylindrical fiber holding member having liquid expansion or contraction. The optical fiber wetness sensor is wound around. Further, the invention corresponding to claim 4 of the present application embeds a fiber holding member having liquid expandability in a spirally formed groove on the outer peripheral surface of a rod-shaped or cylindrical core member,
An optical fiber wetness sensor is formed by attaching an optical fiber to a surface of a fiber holding member and spirally winding a measurement target portion provided at least at a wetness measurement site of the optical fiber around an outer peripheral surface of a core member.

【0008】さらに、本願請求項5対応の発明は、上記
請求項1乃至4対応の各発明の光ファイバ湿潤度センサ
と、この光ファイバ湿潤度センサにおける光ファイバの
片端からパルス光を入射し戻ってきた後方散乱光を検出
する光検出手段と、この光検出手段で検出される後方散
乱光に基づいて光ファイバにおける被計測部の歪み分布
を算出し出力する歪み分布出力手段とを設け、歪み分布
出力手段により出力される歪み分布から光ファイバの被
計測部が設置される湿潤度計測部位の湿潤度を計測する
ようにした湿潤度計測装置にある。
Further, the invention corresponding to claim 5 of the present invention is the optical fiber wetness sensor according to each of the above-described inventions 1 to 4, and the pulse light is incident from one end of the optical fiber in the optical fiber wetness sensor and returned. Light detecting means for detecting the backscattered light that has come, and strain distribution output means for calculating and outputting the strain distribution of the measured portion in the optical fiber based on the backscattered light detected by the light detecting means. There is provided a wetness measuring device configured to measure a wetness of a wetness measuring portion where a measured portion of an optical fiber is installed from a strain distribution output by a distribution output unit.

【0009】ここで、液膨張性または液収縮性を有する
ファイバ保持部材としては、ゴム,プラスチック等の部
材を用いる。
Here, as the fiber holding member having liquid expandability or liquid contraction, a member such as rubber or plastic is used.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。はじめに、堤体内や崖などの土壌内
の局所的な湿潤度計測に適した第1の実施の形態につい
て、図1乃至図4を用いて説明する。なお、第1の実施
の形態では、堤体内の垂直方向の湿潤度分布を計測する
場合を示すが、土壌内の垂直方向の湿潤度分布を計測す
る場合も同様にして適用できるものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment suitable for local measurement of the degree of wetness in soil such as an embankment or a cliff will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the case where the vertical wetness distribution in the embankment is measured is shown, but the same applies to the case where the vertical wetness distribution in the soil is measured.

【0011】図1は第1の実施の形態における湿潤度計
測装置の構成図であり、堤体11の湿潤度計測部位11
aに、光ファイバケーブル12を円筒状のコア部材13
に螺旋状に巻回した構造の光ファイバ湿潤度センサ14
を垂直方向に埋設している。また、光ファイバケーブル
12の片端を光ファイバの歪み分布測定器15に接続し
ている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a wetness measuring device according to a first embodiment.
a, an optical fiber cable 12 is connected to a cylindrical core member 13;
Fiber wetness sensor 14 having a spirally wound structure
Is buried vertically. One end of the optical fiber cable 12 is connected to an optical fiber strain distribution measuring device 15.

【0012】前記歪み分布測定器15は、パルス光源1
6からパルス光を光ファイバケーブル12内の光ファイ
バに光周波数を可変しながら入射し、光ファイバから戻
ってくる後方散乱光のうちブリルアン散乱光を光検出部
17にて検出する。そして、この光検出部17にて検出
された各光周波数のブリルアン散乱光から信号処理部1
8にてブリルアン散乱光のスペクトラム分布を測定し、
さらにこのスペクトラム分布から光ファイバの長さ方向
のブリルアン周波数シフトを求め、このブリルアン周波
数シフトから光ファイバの長さ方向の歪み分布を得、モ
ニタ18にて確認できるようにしたものである。
The strain distribution measuring device 15 is a pulse light source 1
From 6, the pulse light is incident on the optical fiber in the optical fiber cable 12 while varying the optical frequency, and the Brillouin scattered light of the backscattered light returning from the optical fiber is detected by the light detection unit 17. Then, the signal processing unit 1 uses the Brillouin scattered light of each optical frequency detected by the light detection unit 17.
At 8, measure the spectrum distribution of Brillouin scattered light,
Further, a Brillouin frequency shift in the length direction of the optical fiber is obtained from the spectrum distribution, a strain distribution in the length direction of the optical fiber is obtained from the Brillouin frequency shift, and can be confirmed on the monitor 18.

【0013】ここに、光検出部17は、光ファイバ湿潤
度センサにおける光ファイバの片端からパルス光を入射
し戻ってきた後方散乱光を検出する光検出手段を構成
し、信号処理部18及びモニタ19は、光検出手段(光
検出部17)で検出される後方散乱光に基づいて光ファ
イバにおける被計測部の歪み分布を算出し出力する歪み
分布出力手段を構成する。因みに、前記歪み分布測定器
15としては、既に市販されている片端型の光ファイバ
歪み分布測定器を使用することができる。
Here, the light detecting section 17 constitutes a light detecting means for detecting the back scattered light which has entered the pulse light from one end of the optical fiber in the optical fiber wetness sensor and returned, and has a signal processing section 18 and a monitor. Reference numeral 19 constitutes a strain distribution output unit that calculates and outputs a strain distribution of the measured portion in the optical fiber based on the backscattered light detected by the light detection unit (the light detection unit 17). Incidentally, as the strain distribution measuring device 15, a commercially available single-ended optical fiber strain distribution measuring device can be used.

【0014】図2(a)は第1の実施の形態で用いる光
ファイバ湿潤度センサ14の斜視図であり、同図(b)
は光ファイバ湿潤度センサ14の縦断面の一部である。
図示するように、光ファイバ湿潤度センサ14は、金属
からなる円筒状のコア部材13の外周に、吸水すること
で膨張する水膨張性を有するゴム材からなるファイバ保
持部材としてのファイバ保持管21を嵌め込んで固定す
る。そして、このファイバ保持管21の外周面に光ファ
イバケーブル12を螺旋状に巻回して貼り付けたもので
ある。
FIG. 2A is a perspective view of the optical fiber wetness sensor 14 used in the first embodiment, and FIG.
Is a part of the longitudinal section of the optical fiber wetness sensor 14.
As shown in the figure, the optical fiber wetness sensor 14 has a fiber holding tube 21 as a fiber holding member made of a rubber material having a water-swelling property which expands by absorbing water on the outer periphery of a cylindrical core member 13 made of a metal. And fix it. The optical fiber cable 12 is spirally wound around and attached to the outer peripheral surface of the fiber holding tube 21.

【0015】この第1の実施の形態においては、上記構
成の光ファイバ湿潤度センサ14を堤体11内に垂直方
向に埋設して、湿潤度計測部位11aの湿潤度を計測す
るようにしている。そうすると、湿潤度が高い箇所で
は、水膨張性を有するファイバ保持管21が水分吸着に
より体積が膨張してその表面に巻き付けられた光ファイ
バケーブル12を撓ませる。光ファイバケーブル12が
撓むと、その撓んだ部分に新たな歪みが生じるので、歪
み分布測定器15で計測される光ファイバの長さ方向の
歪み分布が変化する。この歪み分布の変化を評価するこ
とにより、光ファイバケーブル12の被計測部が設置さ
れた湿潤度計測部位11aの湿潤度を計測することがで
きる。
In the first embodiment, the optical fiber wetness sensor 14 having the above structure is buried vertically in the bank body 11 to measure the wetness of the wetness measuring portion 11a. . Then, in a location where the degree of wetness is high, the volume of the water-swellable fiber holding tube 21 expands due to moisture adsorption, and the optical fiber cable 12 wound on the surface thereof is bent. When the optical fiber cable 12 bends, a new strain is generated in the bent portion, so that the strain distribution in the length direction of the optical fiber measured by the strain distribution measuring device 15 changes. By evaluating the change in the strain distribution, it is possible to measure the wetness of the wetness measuring portion 11a where the measured portion of the optical fiber cable 12 is installed.

【0016】例えば、今、モニタ19によって確認でき
る光ファイバの長さ方向の歪み分布が図3(a)から同
図(b)に変化したとする。そうすると、光ファイバケ
ーブル12の被計測部が設置される湿潤度計測部位11
aのうち、地点Xで歪み分布が変化していることがわか
る。すなわち、この地点Xより先でファイバ保持管21
が水分吸着により体積が膨張しているのがわかる。
For example, suppose that the strain distribution in the longitudinal direction of the optical fiber, which can be confirmed by the monitor 19, has changed from FIG. 3A to FIG. 3B. Then, the wetness measurement part 11 where the measured part of the optical fiber cable 12 is installed is set.
It can be seen that the distortion distribution changes at point X in a. That is, before the point X, the fiber holding tube 21
It can be seen that the volume has expanded due to moisture adsorption.

【0017】このように第1の実施の形態によれば、ヒ
ータによる加熱を行なわなくても湿潤度分布の局所的な
測定を行なうことができるので、ヒータを加熱するため
のヒータ電源やヒータ電源からの給電線を不要にでき、
構成を簡略化できる。特に、一定の間隔を空けて複数か
所の湿潤度計測部位として設定し、それぞれに光ファイ
バ湿潤度センサ14を埋設して計測するような場合に、
その効果は大である。
As described above, according to the first embodiment, since the local measurement of the wetness distribution can be performed without heating by the heater, the heater power supply for heating the heater or the heater power supply can be used. Power supply line from the
The configuration can be simplified. In particular, in the case of setting as a plurality of wetness measurement sites at a certain interval, and burying the optical fiber wetness sensor 14 for each measurement,
The effect is great.

【0018】図4は第1の実施の形態で用いる光ファイ
バ湿潤度センサ14の変形例を示しており、同図(a)
は斜視図、同図(b)は縦断面の一部である。図示する
ように、この光ファイバ湿潤度センサ14′は、円筒状
のコア部材13の外周面に螺旋状の溝20を形成し、こ
の溝20内に水膨張性を有するゴム材からなるファイバ
保持部材22を埋設するとともに、このファイバ保持部
材22の表面に光ファイバケーブル12を貼り付けるこ
とで、光ファイバの少なくとも湿潤度計測部位11aに
設置される被計測部をコア部材13の外周面に螺旋状に
巻回してなるものである。
FIG. 4 shows a modification of the optical fiber wetness sensor 14 used in the first embodiment, and FIG.
1 is a perspective view, and FIG. 1B is a part of a vertical section. As shown in the figure, the optical fiber wetness sensor 14 'has a spiral groove 20 formed on the outer peripheral surface of a cylindrical core member 13, and a fiber holding member made of a rubber material having water expandability is formed in the groove 20. By embedding the member 22 and attaching the optical fiber cable 12 to the surface of the fiber holding member 22, at least the portion to be measured installed at the wetness measurement site 11 a of the optical fiber is spirally wound on the outer peripheral surface of the core member 13. It is wound in a shape.

【0019】このような構成の光ファイバ湿潤度センサ
14′を使用した場合も、湿潤度計測部位11aの湿潤
度が高い箇所では、水膨張性を有するファイバ保持部材
22が水分吸着により体積が膨張して光ファイバケーブ
ル12を撓ませるので、歪み分布測定器15で計測され
る光ファイバの長さ方向の歪み分布が変化し、この歪み
分布の変化を評価することによって、光ファイバケーブ
ル12の被計測部が設置された湿潤度計測部位11aの
湿潤度を計測することができる。
Even when the optical fiber wetness sensor 14 'having such a configuration is used, the volume of the water-swellable fiber holding member 22 expands due to moisture adsorption at the location where the wetness of the wetness measuring portion 11a is high. As a result, the strain distribution in the length direction of the optical fiber measured by the strain distribution measuring device 15 changes, and the change in the strain distribution is evaluated, whereby the covering of the optical fiber cable 12 is evaluated. It is possible to measure the wetness of the wetness measurement site 11a in which the measurement unit is installed.

【0020】この場合も、前述したようにヒータ電源や
給電線が不要なので、構成を簡略化できる。しかも、フ
ァイバ保持部材21が光ファイバケーブル12の貼付面
以外を溝20に密着させているので、光ファイバ貼付面
の膨張率が大きく、図2に示す光ファイバ湿潤度センサ
14と比べて高精度に湿潤度分布を計測できる利点があ
る。
Also in this case, since the heater power supply and the power supply line are unnecessary as described above, the configuration can be simplified. In addition, since the fiber holding member 21 is in close contact with the groove 20 except for the surface to which the optical fiber cable 12 is attached, the coefficient of expansion of the optical fiber attachment surface is large, and the precision is higher than that of the optical fiber wetness sensor 14 shown in FIG. Has the advantage that the wetness distribution can be measured.

【0021】なお、第1の実施の形態の湿潤度測定装置
で用いる光ファイバ湿潤度センサは、図2及び図4に示
した光ファイバ湿潤度センサ14,14′に限定される
ものではない。例えば、図2に示す光ファイバ湿潤度セ
ンサ14において、コア部材13そのものを水膨張性を
有するゴム材で形成して、該コア部材をファイバ保持部
材として機能させるようにしても、第1の実施の形態と
同様な作用効果を奏することができる。
The optical fiber wetness sensors used in the wetness measuring apparatus according to the first embodiment are not limited to the optical fiber wetness sensors 14 and 14 'shown in FIGS. For example, in the optical fiber wetness sensor 14 shown in FIG. 2, even if the core member 13 itself is formed of a rubber material having water expandability, and the core member functions as a fiber holding member, the first embodiment is also applicable. The same operation and effect as those of the embodiment can be obtained.

【0022】また、図2及び図4に示す光ファイバ湿潤
度センサ14,14′の周囲を、浸透水のみ流入するよ
うに構成した管状部材で覆うようにしてもよい。こうす
ることにより、湿潤度計測部位11aに埋設する際に光
ファイバケーブル12を保護できる。
Further, the periphery of the optical fiber wetness sensors 14, 14 'shown in FIGS. 2 and 4 may be covered with a tubular member configured to allow only permeated water to flow. By doing so, the optical fiber cable 12 can be protected when the optical fiber cable 12 is buried in the wetness measurement site 11a.

【0023】また、ファイバ保持管21及びファイバ保
持部材22は、吸水することで収縮する水収縮性を有す
る部材を用いることも可能である。この場合も、湿潤度
計測部位11aの湿潤度が高い箇所では、水収縮性を有
するファイバ保持管21またはファイバ保持部材22が
湿潤度に応じて収縮して光ファイバケーブル12を撓ま
せるので、歪み分布測定器15で計測される光ファイバ
の長さ方向の歪み分布が変化し、この歪み分布の変化を
評価することによって、光ファイバケーブル12の被計
測部が設置された湿潤度計測部位11aの湿潤度を計測
することができる。
Further, as the fiber holding tube 21 and the fiber holding member 22, it is possible to use a member having a water shrinkage property which shrinks by absorbing water. In this case as well, in a location where the wetness of the wetness measurement part 11a is high, the fiber holding tube 21 or the fiber holding member 22 having water shrinkage contracts in accordance with the wetness and deflects the optical fiber cable 12, so that distortion is caused. The strain distribution in the length direction of the optical fiber measured by the distribution measuring device 15 changes, and by evaluating the change in the strain distribution, the wetness measuring portion 11a where the measured portion of the optical fiber cable 12 is installed is measured. Wetness can be measured.

【0024】次に、トンネルや地中管路等の内壁面や土
壌内の湿潤度分布を水平方向に連続して計測することで
漏水等を検出するのに適した第2の実施の形態につい
て、図5乃至図6を用いて説明する。なお、第2の実施
の形態では、トンネル内壁面の水平方向の湿潤度分布を
計測する場合を示すが、地中管路等の内壁面や土壌内の
水平方向の湿潤度分布を計測する場合も同様にして適用
できるものである。
Next, a second embodiment suitable for detecting a water leak or the like by continuously measuring the wetness distribution in the inner wall surface of a tunnel or an underground pipe or the like in the horizontal direction. This will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the case where the horizontal wetness distribution of the inner wall surface of the tunnel is measured is shown. However, the case where the horizontal wettability distribution of the inner wall surface such as an underground pipeline or the soil is measured. Can be similarly applied.

【0025】図5は第2の実施の形態における湿潤度計
測装置の構成図であり、トンネル31の内壁面に沿った
湿潤度計測部位31aに光ファイバ湿潤度センサ32を
水平方向に埋設している。また、光ファイバ湿潤度セン
サ32から延伸される光ファイバケーブル33の片端
を、第1の実施の形態と同様に機能する光ファイバの歪
み分布測定器15に接続している。
FIG. 5 is a configuration diagram of a wetness measuring device according to the second embodiment. An optical fiber wetness sensor 32 is buried in a horizontal direction at a wetness measuring portion 31a along the inner wall surface of a tunnel 31. I have. Further, one end of the optical fiber cable 33 extended from the optical fiber wetness sensor 32 is connected to the optical fiber strain distribution measuring device 15 which functions in the same manner as in the first embodiment.

【0026】図6(a)は前記光ファイバ湿潤度センサ
32の斜視図であり、同図(b)は同図(a)中のA−
A矢視断面図である。図示するように、光ファイバ湿潤
度センサ32は、光ファイバケーブル33の全長のう
ち、少なくともトンネル内の湿潤度計測部位31に設置
される被計測部に、水膨張性を有するゴム材からなる板
状のファイバ保持部材34を貼り付けるとともに、ファ
イバ保持部材34における光ファイバ貼付け面以外の面
を、金属等からなる拘束部材35に形成された溝36の
内面に密接させて嵌め込んだものである。
FIG. 6A is a perspective view of the optical fiber wetness sensor 32, and FIG.
It is arrow A sectional drawing. As shown in the figure, the optical fiber wetness sensor 32 includes a plate made of a rubber material having a water swelling property, at least in a portion to be measured installed at the wetness measurement portion 31 in the tunnel in the entire length of the optical fiber cable 33. The fiber holding member 34 is adhered, and the surface of the fiber holding member 34 other than the optical fiber attachment surface is closely fitted to the inner surface of the groove 36 formed in the restraining member 35 made of metal or the like. .

【0027】この第2の実施の形態においては、上記構
成の光ファイバ湿潤度センサ32を、トンネル31の内
壁面に沿って水平に取り付けて、湿潤度計測部位31a
の湿潤度を計測するようにしている。なお、センサの取
り付け方法としては、壁面に拘束部材35の底面を固定
するか、壁面に拘束部材35が収容できる程度の溝を水
平方向に形成し、この溝に拘束部材35を底面から収容
して取り付ける。
In the second embodiment, the optical fiber wetness sensor 32 having the above structure is mounted horizontally along the inner wall surface of the tunnel 31, and the wetness measuring portion 31a is provided.
Is measured. As a method of mounting the sensor, the bottom surface of the restraining member 35 is fixed to the wall surface, or a groove is formed in the wall surface so that the restraining member 35 can be accommodated in the horizontal direction. And attach it.

【0028】そうすると、湿潤度が高い箇所(漏水して
いる箇所)では、水膨張性を有するファイバ保持部材3
4が水分吸着により膨潤して、その表面に巻き付けられ
た光ファイバケーブル33を撓ませる。光ファイバケー
ブル33が撓むと、その撓んだ部分に新たな歪みが生じ
るので、第1の実施の形態と同様に歪み分布測定器15
で計測される光ファイバの長さ方向の歪み分布が変化す
る。この歪み分布の変化を評価することにより、光ファ
イバケーブル12の被計測部が設置された湿潤度計測部
位11aの湿潤度を計測することができる。
Then, in a location having a high degree of wetness (a location where water is leaking), the fiber holding member 3 having water swellability is used.
4 swells due to moisture adsorption, and deflects the optical fiber cable 33 wound around its surface. When the optical fiber cable 33 bends, a new strain is generated in the bent portion, so that the strain distribution measuring device 15 is used similarly to the first embodiment.
The strain distribution in the length direction of the optical fiber measured by the above changes. By evaluating the change in the strain distribution, it is possible to measure the wetness of the wetness measuring portion 11a where the measured portion of the optical fiber cable 12 is installed.

【0029】このように第2の実施の形態においても、
ヒータによる加熱を行なわなくても湿潤度分布の局所的
な測定を行なうことができるので、ヒータを加熱するた
めのヒータ電源やヒータ電源からの給電線を不要にで
き、構成を簡略化できるのは勿論のこと、光ファイバケ
ーブル33の長さ方向に水平方向の湿潤度分布を計測で
きるので、光ファイバケーブル33の長さに応じて長距
離(広範囲)にわたり連続的に湿潤度分布を計測できる
ようになる。
As described above, also in the second embodiment,
Since the local measurement of the wetness distribution can be performed without heating by the heater, a heater power supply for heating the heater and a power supply line from the heater power supply can be eliminated, and the configuration can be simplified. Of course, the wetting degree distribution in the horizontal direction can be measured in the length direction of the optical fiber cable 33, so that the wetting degree distribution can be continuously measured over a long distance (wide range) according to the length of the optical fiber cable 33. become.

【0030】また、ファイバ保持部材34が光ファイバ
ケーブル33の貼付面以外を拘束部材35の溝36に密
着させているので、光ファイバ貼付面の膨張率が大き
く、高精度に水平方向の湿潤度分布を計測することがで
きる。
Further, since the fiber holding member 34 is in close contact with the groove 36 of the restraining member 35 except for the surface to which the optical fiber cable 33 is attached, the expansion coefficient of the optical fiber attachment surface is large, and the degree of horizontal wetting is accurately determined. The distribution can be measured.

【0031】なお、拘束部材35を用いずに、ファイバ
保持部材34をトンネル31の内壁面に直接固定して、
湿潤度計測部位31aの湿潤度を計測することも可能で
ある。また、光ファイバ湿潤度センサ32の周囲を浸透
水のみ流入するように構成した管状部材で覆うことによ
り、光ファイバケーブル12を保護するようにしてもよ
い。
The fiber holding member 34 is directly fixed to the inner wall surface of the tunnel 31 without using the restraining member 35,
It is also possible to measure the wetness of the wetness measurement site 31a. Alternatively, the optical fiber cable 12 may be protected by covering the periphery of the optical fiber wetness sensor 32 with a tubular member configured to allow only permeated water to flow.

【0032】また、ファイバ保持部材34として、水収
縮性を有する部材を用いることも可能である。また、フ
ァイバ保持部材34として、水以外の液体,例えば油を
吸うことにより膨張または収縮する部材を用いることに
よって、油もれセンサとして使用することも可能であ
る。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
実施可能であるのは勿論である。
As the fiber holding member 34, a member having water shrinkage can be used. Further, by using a member that expands or contracts by sucking a liquid other than water, for example, oil, as the fiber holding member 34, it is possible to use the fiber holding member 34 as an oil leak sensor. In addition, it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
湿潤度分布の局所的な計測を簡単な構成で実現できる光
ファイバ湿潤度センサ及びこのセンサを用いた湿潤度計
測装置を提供できる。また、簡単な構成で長距離にわた
り連続的に湿潤度分布を計測できる光ファイバ湿潤度セ
ンサ及びこのセンサを用いた湿潤度計測装置を提供でき
る。
As described in detail above, according to the present invention,
An optical fiber wetness sensor capable of realizing local measurement of the wetness distribution with a simple configuration and a wetness measuring device using the sensor can be provided. Further, it is possible to provide an optical fiber wetness sensor capable of continuously measuring the wetness distribution over a long distance with a simple configuration and a wetness measuring device using the sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態である湿潤度計測
装置の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a wetness measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 同第1の実施の形態で用いる光ファイバ湿潤
度センサの構造図。
FIG. 2 is a structural diagram of an optical fiber wetness sensor used in the first embodiment.

【図3】 同第1の実施の形態での湿潤度計測結果を示
す図。
FIG. 3 is a diagram showing a measurement result of wetness in the first embodiment.

【図4】 同第1の実施の形態で用いる光ファイバ湿潤
度センサの変形例を示す図。
FIG. 4 is a view showing a modification of the optical fiber wetness sensor used in the first embodiment.

【図5】 本発明の第2の実施の形態である湿潤度計測
装置の構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram of a wetness measuring device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 同第2の実施の形態で用いる光ファイバ湿潤
度センサの構造図。
FIG. 6 is a structural diagram of an optical fiber wetness sensor used in the second embodiment.

【図7】 従来の湿潤度計測装置の構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional wetness measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…堤体 12,33…光ファイバケーブル 13…コア部材 14,14′,32…光ファイバ湿潤度センサ 15…歪み分布測定器 21…ファイバ保持管(ファイバ保持部材) 22,34…ファイバ保持部材 35…拘束部材 11 ... embankment body 12, 33 ... optical fiber cable 13 ... core member 14, 14 ', 32 ... optical fiber wetness sensor 15 ... strain distribution measuring instrument 21 ... fiber holding tube (fiber holding member) 22, 34 ... fiber holding member 35 ... restraint member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 英二 東京都台東区元浅草三丁目18番10号 アイ レック技建株式会社内 Fターム(参考) 2G040 AB01 AB07 BA29 BB04 CA02 CA12 CA23 FA09 FA10 GA01 HA11 ZA05 2G067 AA11 BB16 CC02 DD27 EE08 EE09  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Eiji Nagai Inventor F-term (reference) 2G040 AB01 AB07 BA29 BB04 CA02 CA12 CA23 FA09 FA10 GA01 HA11 3-18-10 Motoasakusa, Taito-ku, Tokyo ZA05 2G067 AA11 BB16 CC02 DD27 EE08 EE09

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ファイバの少なくとも湿潤度計測部位
に設置される被計測部に液膨張性または液収縮性を有す
るファイバ保持部材を貼り付けてなることを特徴とする
光ファイバ湿潤度センサ。
1. An optical fiber wetness sensor comprising: a liquid holding member having liquid expandability or liquid contraction attached to a measurement target portion provided at least in a wetness measurement portion of an optical fiber.
【請求項2】 光ファイバの少なくとも湿潤度計測部位
に設置される被計測部に液膨張性を有するファイバ保持
部材を貼り付けるとともに、前記ファイバ保持部材にお
ける前記光ファイバ貼付け面以外の面を拘束部材に形成
された溝の内面に密接させて嵌め込んでなることを特徴
とする光ファイバ湿潤度センサ。
2. A liquid holding member having a liquid swelling property is attached to a measurement target portion of the optical fiber which is installed at least at a wetness measurement site, and a surface of the fiber holding member other than the optical fiber attachment surface is restricted. An optical fiber wetness sensor characterized by being fitted in close contact with an inner surface of a groove formed in the optical fiber.
【請求項3】 光ファイバの少なくとも湿潤度計測部位
に設置される被計測部を液膨張性または液収縮性を有す
る棒状または筒状のファイバ保持部材の外周面に螺旋状
に巻回してなることを特徴とする光ファイバ湿潤度セン
サ。
3. An optical fiber in which at least a portion to be measured installed at a wetness measurement site is spirally wound around an outer peripheral surface of a rod-shaped or cylindrical fiber holding member having liquid expandability or liquid contraction. An optical fiber wetness sensor characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 棒状または筒状をなすコア部材の外周面
に螺旋状に形成された溝内に液膨張性を有するファイバ
保持部材を埋設するとともに、前記ファイバ保持部材の
表面に光ファイバを貼り付けることで前記光ファイバの
少なくとも湿潤度計測部位に設置される被計測部を前記
コア部材の外周面に螺旋状に巻回してなることを特徴と
する光ファイバ湿潤度センサ。
4. A fiber holding member having liquid expandability is embedded in a spirally formed groove on the outer peripheral surface of a rod-shaped or cylindrical core member, and an optical fiber is attached to the surface of the fiber holding member. An optical fiber wetness sensor, wherein a part to be measured installed at least at a wetness measurement part of the optical fiber is spirally wound around the outer peripheral surface of the core member.
【請求項5】 請求項1乃至4項のうちいずれか1項記
載の光ファイバ湿潤度センサと、この光ファイバ湿潤度
センサにおける光ファイバの片端からパルス光を入射し
戻ってきた後方散乱光を検出する光検出手段と、この光
検出手段で検出される後方散乱光に基づいて前記光ファ
イバにおける被計測部の歪み分布を算出し出力する歪み
分布出力手段とを具備し、前記歪み分布出力手段により
出力される歪み分布から前記光ファイバの被計測部が設
置される湿潤度計測部位の湿潤度を計測することを特徴
とする湿潤度計測装置。
5. An optical fiber wetness sensor according to claim 1, wherein the backscattered light that has entered pulse light from one end of the optical fiber and returned from the optical fiber in the optical fiber wetness sensor. Light detecting means for detecting, and a strain distribution output means for calculating and outputting a strain distribution of the measured portion in the optical fiber based on the backscattered light detected by the light detecting means, wherein the strain distribution output means Measuring the wetness of the wetness measurement site where the measured portion of the optical fiber is installed from the strain distribution output by the method.
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