JP2004037432A

JP2004037432A - 計測器正常性確認試験機能付計測システム

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Publication number: JP2004037432A
Application number: JP2002226719A
Authority: JP
Inventors: Akiyoshi Kajiyama; 梶山　明壽
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】常に各計測器の正常性を確認できる計測システムを提供する。
【解決手段】各計測器の各端子について抵抗値を調べ通知できる計測装置を開発する。あわせて任意の時に試験のみを行える機能も追加する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、傾斜計、変位計、加速度計、沈下計、その他、主に歪みゲージを用いた応力変換器（トランスデューサー）など、いわゆる計測器と呼ばれるものによって、各種の計測データを得る、計測システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば土木工事においては、鋼材の応力、土圧、水圧、構造物や地盤の傾斜、沈下というような、その工事の管理、あるいは維持に必要となる各種の計測データを測定し、土木工事の施工に役立てている。
それら各種の計測データを測定する計測システムには、それぞれのデータを得る計測器として、主に歪みゲージを用いた応力変換器（トランスデューサー）、などが用いられている。これらの計測器は測定対象により、それぞれ応力計、土圧計、水圧計、傾斜計、沈下計、等と、色々な名称で呼ばれているが、構造的には、歪みゲージをセンサーとして使用しているものが多く、最終的にデータを取り込み、解析を行うコンピュータ、及びデータの測定、採集を行うスキャンシステムから見れば、同じものとみなせるものが多い。
そのような従来の計測システムでは、計測器自体、あるいはその接続電線路（伝送路）に異常が発生し、測定データが異常となっても、鋼材の応力、土圧、水圧、構造物や地盤の傾斜、沈下というような計測データそのもが異常となったように見えてしまい、計測システムの方に問題があるにもかかわらず、だれかが計測器自体、あるいはその接続電線路を疑い、それを特別に調査して異常が判明するまでは、応力、水圧などが本当に異常となったのか、計測システムの方に問題があるのかが判別出来ないという重大な問題点があった。
特に、歪みゲージをセンサーとして使用している計測器の場合、通常は長い電線路を通して、微少な電圧の変化を測定するため、経年変化や環境の変動によって、線間抵抗、絶縁抵抗などの値が変わり、正常な動作が出来なくなる場合が多かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の問題点を解決するために、本発明では、各計測器に対する測定動作を行う直前、あるいは直後に、その計測器の正常性を試験する機能を合わせ持つ測定装置を開発し、測定されたデータが常に正常なデータであること確認できる計測システムを提供する。
【０００４】
上記のような各計測器の正常性確認試験を、その計測システムの電源投入時、又は再起動後の再立ち上げ時に初期巡回障害診断試験として、あるいは必要とされる任意の時に、実行できる機能を備えた計測装置を開発し、計測動作とは独立に、いつでも各計測器の正常性を確認できる計測システムを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決のために、本発明では、各計測器に対する歪み測定動作を行う歪み測定装置の中に、テスターの抵抗計と同様の機能を組み込み、各計測器の歪みゲージが持つ四つの端子の、各端子間の線間抵抗値、及び各端子とアース間の絶縁抵抗値を調べる回路を設け、各計測器に対する歪み測定動作を行う直前、あるいは直後に、前記抵抗値の測定を行う試験動作を起動し、その結果を表示あるいは解析を行う装置に通知することにより、最終的には計測データの管理を行う担当者が、各計測器に対する歪み測定動作を行った時に、各計測器の正常性および、障害が発生した場合の故障箇所、原因なども同時に知ることができる計測装置、および計測システムを開発する。
【０００６】
上記に述べられているような新設の、計測器正常性確認試験およびその通知機能を、計測システムの電源投入時、又は再起動後の再立ち上げ時に初期巡回障害診断試験として、あるいは必要とされる任意の時に、実行できる機能回路を備えた計測装置を開発し、計測動作とは独立に、いつでも各計測器の正常性、および障害が発生した場合の故障箇所、原因なども同時に知ることができる計測装置、および計測システムを開発する。
【０００７】
【発明の実施例】
図１は、本発明の実施にとって重要な、計測器の試験方法に関する概念図である。図１は、計測器が一つしかない場合を想定しており、計測器が多数あるシステムの場合は、スキャナーが、各計測器を順次切り替えて、同様の動作を行ってゆく。
以下、図１に従って動作の説明を行う。
通常、歪みゲージを用いた計測器の内部にあるセンサー部は、図１の符号１に示すような抵抗器（歪みゲージ）のブリッジ回路である。
測定動作を行う際は、遠方の歪み測定器（測定回路）３の電圧付加回路１３より、端子４、６間、即ち歪みゲージのブリッジ回路の入力側に微弱な電圧をかけ、端子５、７間、即ち歪みゲージのブリッジ回路の出力側に現れる電圧を電圧測定回路１４にて測定、増幅する。
被測定物の応力、即ち歪みの変化は、歪みゲージの抵抗値の変化、即ち上記の出力電圧の変化となるため、歪み測定器（測定回路）３は、１４にて測定した電圧の値を、変換回路１５にて、歪みの値（マイクロストレイン）に変換し、通知や表示の制御回路１６を介して、表示１７、印刷１８、あるいはコンピュータシステムへの通知１９などを行うのである。
この時、計測器の歪みゲージブリッジ回路１とそこまでの電線路２に、断線や短絡（ショート）、接触抵抗値の増大、絶縁の低下、などの障害が存在した場合、当然、測定電圧の異常、即ち測定した歪み値の異常となって現れ、それが被測定物の応力などの真の値であるとみなされてしまう可能性がある。
そこで本発明では、歪み測定動作または試験動作の切り替え回路８、および各端子間の線間抵抗測定回路１１、及び各端子とアース間の絶縁測定回路１２を含む試験動作回路９を追加し、必要時に随時測定、通知できるようにする。
歪みゲージブリッジ回路の各端子間の線間抵抗値、および各端子とアース間の絶縁値は、計算された常に一定の値を示すはずであり、変化の値を測るわけではないので、歪みの測定に比べれば、はるかに容易である。これらの値が、ある一定の範囲を超えた場合、その計測器１あるいは電線路２に異常が発生したとみなすことができる。また、これらの値を総合的に解析することにより、例えば、何処そこの断線、というように障害の箇所と原因を特定することができる。
【０００８】
図２は、本発明の実施例の一つである回路のブロックダイアグラムである。
通常の計測システムでは、多数の計測器を使用して観測を行うのがほとんどであり、また歪み測定装置２３の内部時計によって一定間隔おき（例えば１時間毎）に計測動作を行うのが通例である。
各計測器２１からの信号は、スキャナー装置２２によって順次切り替えられ、選択されて歪み測定装置２３に入る。この２３は、図１の歪み測定器（測定回路）３と同じであり、そのほか、２６が図１の８に、２７が図１の１３、１４、１５に、２８が図１の１６、１７、１８に、３０が図１の９に、それぞれ相当している。従って、２６、２７、２８、３０の各動作は、前記図１の説明と、同様である。
２９は、歪み測定動作を起動し、各種の制御を行う制御回路である。前記の内部時計（インターバルタイマ）の信号などによって、歪み測定および変換回路２７を起動、制御する。３１は、試験動作を起動し制御する回路であり、この部分全体２４については、詳細を後述する。２５は、最終的に計測データのすべてを蓄積、表示するコンピュータシステムである。
図２の符号３０から３６までの部分が本発明によって追加された主な部分である。
通常は、歪み測定動作に伴う試験動作起動信号３２によって、３１は、歪み測定動作の前後に試験動作回路３０を起動し、前記の図１の説明にあるような試験を行い、試験動作の完了と試験結果の報告３６を、歪み測定動作起動制御回路２９および、通知、表示、印刷制御回路２８に通知する。この動作をスキャンとともに繰り返すわけである。
そしてもし、正常でない箇所が発見された場合、最終的にコンピュータシステムに通知、表示され、担当者に知らされることになる。
【０００９】
図２の２４は、請求項２に関する実施例の一つである試験動作起動制御部全体のブロックダイアグラムである。
試験動作起動制御回路３１は、信号３２以外にも、電源投入（パワーオン）信号３３、システム再起動（リセット）信号３４、キーまたは、コマンドによる試験動作起動信号３５、などによって、試験動作回路３０を起動して、歪み測定とはまったく独立に、試験動作を行い、試験動作の完了と試験結果の報告を、２８に通知する。この動作を前記同様スキャンとともに繰り返して、すべての計測器の試験が一巡すれば一回の試験が終了する。
これによって、電源投入あるいは、再起動時に初期診断を行ったり、あるいはキーまたはコマンドによって、任意の時に全計測器のチェックを行うことができる。
【００１０】
【発明の効果】
計測動作時に計測器の正常性も同時に確認でき、異常データがあった場合にその計測器および電線路に問題があるのかどうかを直ちに判別することができる。
また、障害の箇所や原因を特定することもできる。（
【請求項１】）
【００１１】
計測システムの電源投入時、又は再起動後の再立ち上げ時、あるいは必要とされる任意の時に、計測動作時とは独立に、計測システム全体の正常性を常に確認することができる。また、異常があった場合、障害の箇所や原因を特定すること
もできる。（
【請求項２】）
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施にとって重要な、計測器の試験方法に関する概念図である。
【図２】本発明の実施例の一つである回路のブロックダイアグラムである。
【符号の説明】
１　計測器の内部センサー部（歪みゲージブリッジ回路）
２　電線路（伝送路）
３　歪み測定器（測定回路）
４　歪みゲージブリッジ回路の電圧入力端子プラス側
５　歪みゲージブリッジ回路の電圧出力端子プラス側
６　歪みゲージブリッジ回路の電圧入力端子マイナス側
７　歪みゲージブリッジ回路の電圧出力端子マイナス側
８　歪み測定動作と試験動作の切り替え回路（試験動作側切り替え状態）
９　試験動作回路
１０　試験測定端子切り替え回路（４、５端子間測定状態を示す）
１１　各端子間の線間抵抗測定回路
１２　各端子とアース間の絶縁測定回路
１３　電圧付加回路
１４　電圧測定回路
１５　電圧−歪み値変換回路
１６　通知、表示、印刷制御回路
１７　表示回路
１８　印刷回路
１９　コンピュータシステムへの通知出力
２０　アース端子
２１　各計測器
２２　スキャナー装置
２３　歪み測定装置
２４　試験動作起動制御部（全体）
２５　コンピュータシステム
２６　歪み測定動作と試験動作の切り替え回路
２７　歪み測定および変換回路
２８　通知、表示、印刷制御回路
２９　歪み測定動作起動制御回路
３０　試験動作回路
３１　試験動作起動制御回路
３２　歪み測定動作に伴う試験動作起動信号
３３　電源投入（パワーオン）信号
３４　システム再起動（リセット）信号
３５　キーまたは、コマンドによる試験動作起動信号
３６　試験動作の完了と試験結果の報告信号

Claims

歪みゲージを用いた応力変換器（トランスデューサー）など、いわゆる計測器と呼ばれるものを用いて、計測を行うシステムにおいて、計測動作の直前あるいは直後に、各計測器の各端子間の抵抗等を測定し、各計測器の正常性を確認する計測装置、および計測システム。
上記、請求項１に述べられたような各計測器の正常性確認試験を、計測システムの電源投入時、又は再起動後の再立ち上げ時に初期巡回障害診断試験として、あるいは必要とされる任意の時に、実行できる機能を備えた計測装置、および計測システム。