JP2004077362A - Axial force meter - Google Patents

Axial force meter Download PDF

Info

Publication number
JP2004077362A
JP2004077362A JP2002240350A JP2002240350A JP2004077362A JP 2004077362 A JP2004077362 A JP 2004077362A JP 2002240350 A JP2002240350 A JP 2002240350A JP 2002240350 A JP2002240350 A JP 2002240350A JP 2004077362 A JP2004077362 A JP 2004077362A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strain
optical fiber
axial force
axial
cable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002240350A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3643097B2 (en
Inventor
Eiichi Sugai
菅井　栄一
Kazunori Yamaga
山賀　一徳
Seiichi Fujita
藤田　清一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOA SOKKI KK
NTT Advanced Technology Corp
Tokyo Sokki Kenkyujo Co Ltd
Original Assignee
TOA SOKKI KK
NTT Advanced Technology Corp
Tokyo Sokki Kenkyujo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TOA SOKKI KK, NTT Advanced Technology Corp, Tokyo Sokki Kenkyujo Co Ltd filed Critical TOA SOKKI KK
Priority to JP2002240350A priority Critical patent/JP3643097B2/en
Publication of JP2004077362A publication Critical patent/JP2004077362A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3643097B2 publication Critical patent/JP3643097B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an axial force meter which is correct and capable of stably measuring the axial force. <P>SOLUTION: The axial force meter 1 is composed of a distorter tube 2 formed in a tubular shape and two optical fibers 3, 3 adhered on the outer surface of the distorter tube 2. The distorter tube 2 is positioned on a measuring point of a cable bolt 4, and fixed on its outer circumference with an adhesive 5. At a part of the optical fiber 3, a fiber Bragg grating is written. At a part of the outer circumference of the distorter tube 2, a cut-out part 10 is provided. The optical fiber 3 is fixed with the adhesive 8 on the outer circumference of the distorter 2 so as to corresponding the fiber Bragg grating 7 with the cut-out part 10. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンカーまたはケーブルボルト等の軸力を測定する軸力計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンカーまたはケーブルボルトは、地すべりの監視用に使用されている。例えば、鉱山の坑道やトンネル等の地下空間を堀削するには、図５に示すように、トンネル２０を掘削する際に、先ず先進導坑２１を掘削して地質状況を確認するとともに、地山２２の補強とトンネル２０全体を堀削するために、狭い作業空間である先進導坑２１から全長の長いボルトを容易に施工可能なフレキシブルなケーブルボルト２３が多数本打設されている。
【０００３】
このように施工されたアンカーまたはケーブルボルトは、地山２２の挙動またはアンカーまたはケーブルボルトの補強効果を把握し、工事の安全性を確保するために、アンカーまたはケーブルボルトの全長にわたって発生する軸力の大きさまたは分布を測定する必要がある。
【０００４】
図６は従来のアンカーの軸力を測定する計測例を示す断面図である。これを同図によって説明すると、削孔した穴３０にアンカー３１を挿入し、アンカー３１の定着部３２をコンクリートモルタル３３によって固定した後、アンカー３１の頭部に、定着金具３４、中空状のロードセル３５、コンクリート受圧板３６を順に装着してアンカー３１を緊張させる。このとき、ロードセル３５にアンカー３１の張力、すなわち軸力が計測される。この場合、計測手段としてロードセル３５の替わりにアンカー３１の素線の表面にひずみゲージを直接貼着し、この上に防水材または防護材等をコーティングし、素線のひずみから軸力を換算する方法もある。
【０００５】
これに対して、本願発明者は、特開平０９−００５１８０号公報において、ひずみゲージを用いて軸力を測定する別の方法を提案している。これを図７によって説明すると、被測定物であるケーブルボルト４０の外周部に接着剤４１を介して円筒状に形成された起歪筒４２が固定され、この起歪筒４２の外周部にケーブルボルト４０の軸線方向に延在するようにひずみゲージ４３が貼着されている。これらケーブルボルト４０および起歪筒４２は、充填材４４を介して保護筒４５によって全周が覆われており、保護筒４５は両端部において固定金具４６によってケーブルボルト４０および起歪筒４４に固定されている。４７，４７は出力ケーブル、４８，４８はゴムチューブ、４９は全体を覆う保護チューブである。このように構成されていることにより、ケーブルボルト４０の測定個所に軸線方向の力が作用してひずみが生じると、このひずみによって起歪筒４２にもひずみが生じる。このひずみは、起歪筒４２の外周面に貼着されたひずみゲージ４３によって検出され、この検出データから軸力が計測される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の軸力計においては、被測定物のひずみをひずみゲージ４３によって計測するように構成しているために、水分が混入すると絶縁不良が発生したり、落雷や誘導雷により電気的なノイズを拾ってしまうという問題があった。また、ひずみゲージ４３が接続された出力ケーブル４７の全長が長くなると、出力ケーブル４７の抵抗値を補正する必要があり、測定場所と計測位置とが離れている場合には、測定ができなくなるといる問題もあった。
【０００７】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、正確で安定した軸力の測定を可能にした軸力計を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、棒状に形成された被測定部材の外周部の少なくとも測定部位に接着剤によって固着された起歪部材と、この起歪部材の外周面に、前記被測定部材の軸線方向に延在するように固着された光ファイバとからなり、前記光ファイバにファイバブラッググレーティングが形成されている。
したがって、ファイバブラッググレーティングは、特開２００１−２２１６１５号公報に開示されているように、ひずみ検出用として使用でき、反射もしくは透過する光において、ピーク波長もしくはドロップ波長、すなわちブラッグ波長が変化することにより被測定部のひずみが検出できる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記起歪部材の前記ファイバブラッググレーティングに対応した部位に切欠きを設けたものである。
したがって、ファイバブラッググレーティングが起歪部材の外周面と非接触状態になる。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記起歪部材を円筒状に形成し、この起歪部材の軸線を対称軸とする対称な位置に光ファイバを設けたものである。
したがって、仮に測定個所に曲がりが発生しても対称位置にある光ファイバの一方のファイバブラッググレーティングの伸長と他方のファイバブラッググレーティングの収縮とによって曲がり成分が打ち消される。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、請求項１ないし３に係る発明において、ファイバブラッググレーティングを複数設け、これらファイバブラッググレーティングのブラッグ波長がそれぞれ異なるものである。
したがって、ブラッグ波長を違えることにより、ファイバブラッググレーティングによる検出データを出力する出力ケーブルが１本でよい。
【００１２】
また、請求項５に係る発明は、請求項１ないし４に係る発明において、被測定部材を複数設け、複数のファイバブラッググレーティングのブラッグ波長がそれぞれ異なるものである。
したがって、ブラッグ波長を違えることにより、ファイバブラッググレーティングによる検出データを出力する出力ケーブルが１本でよい。
【００１３】
また、請求項６に係る発明は、請求項１ないし５に係る発明において、前記起歪部材および光ファイバが筒状の保護部材とこの保護部材の両端部を被測定部材に固定する一対の固定部材とによって覆われているものである。
したがって、起歪部材および光ファイバの防湿性に優れているとともに、起歪部材および光ファイバが他部材と接触するのを規制される。
【００１４】
また、請求項７に係る発明は、請求項６に係る発明において、固定部材に光ファイバの導出ケーブルを導出する導出孔を設けたものである。
したがって、光ファイバケーブルが固定部材によって固定される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す構成図である。
同図において、全体を符号１で示すものは本発明に係る軸力計であって、弾性係数の大きいプラスチックによって円筒状に形成した起歪部材としての起歪筒２と、この起歪筒２の外周面に貼着された２本の光ファイバ３，３とによって構成されている。
【００１６】
起歪筒２はケーブルボルト４の測定個所に位置決めされ、ケーブルボルト４の中心軸と起歪筒２の中心軸と一致するようにして、接着剤５によってケーブルボルト４の外周上に固着されている。接着剤５は接着力の大きい金属用の高性能接着剤が使用されており、この接着剤５によって起歪筒２がケーブルボルト４に一体化されている。また、接着剤５は弾性接着剤であって、ケーブルボルト４のひずみが正しく起歪筒２に伝達されるように、起歪筒２の弾性係数が接着剤５の弾性係数よりも小さくなるように設定している。
【００１７】
光ファイバ３の一部には、ファイバブラッググレーティング（以下、ＦＢＧと略称する）７が書き込まれており、このＦＢＧ７が上述したケーブルボルト４の測定箇所に対応するように、光ファイバ３が接着剤８によって起歪筒２の外周面に固着されている。このように固着された２本の光ファイバ３，３は、ケーブルボルト４の軸線方向に延在し、かつケーブルボルト４の中心軸を対称軸とする対称の位置に位置付けられている。
【００１８】
このような構成において、軸力計１はケーブルボルト４とともにケーブルボルト打設孔内に挿入され、ケーブルボルト打設孔内に注入されたモルタルによって固定される。ケーブルボルト４に軸線方向の力が作用してひずみが生じると、このひずみは正しく起歪筒２に伝達されるので、ＦＢＧ７がこの起歪筒２のひずみを検出するので、この検出データに基づいて軸力が計測される。
【００１９】
このように、本発明の軸力計１においては、ＦＢＧ７をケーブルボルト４の素線に直接貼着することなく、あらかじめＦＢＧ７を起歪筒２に貼着することにより間接的に測定するようにしている。したがって、ＦＢＧ７を貼着するためケーブルボルト４の素線の表面をサンダーで削る等の加工が不要になるので、軸力計１をケーブルボルト４を設置する現地においてケーブルボルト４に容易に組み込むことができる。また、ケーブルボルト４のひずみを起歪筒２を介して間接的に測定するようにしたことにより、ＦＢＧ７がケーブルボルト４の素線のねじれの影響を受けることがない。
【００２０】
また、ＦＢＧ７をケーブルボルト４の中心軸を対称軸とする対称の位置に位置付けたことにより、ケーブルボルト４の測定個所が曲がり、軸力計１も曲がった場合でも、一方のＦＢＧ７は伸長し、他方のＦＢＧ７は収縮する。したがって、これらの平均値を取ることにより、曲がり成分を打ち消して曲がり成分を是正することができるので、ケーブルボルト４の正確なひずみを検出することができる。なお、この実施の形態においては、光ファイバ３を一対設けたが、二対以上設けてもよく、二対以上設ければいずれの曲がり方向に対してもより正確なひずみを検出することが可能になる。
【００２１】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
この第２の実施の形態では、起歪筒２の外周部であってケーブルボルト４の測定位置に対応した部位に切欠部１０，１０を設け、この切欠部１０にＦＢＧ７を対応させるようにして、光ファイバ３を切欠部１０の端縁に接着剤８によって固定したものである。すなわち、ＦＢＧ７が起歪筒２の外周面に接触することなく、切欠部１０の底面から離間するようにして、ＦＢＧ７の両端部が、このＦＢＧ７が含まれないように起歪筒２の外周部に固定されている。
【００２２】
ここで、上述した第１の実施の形態のように、ＦＢＧ７の全体を起歪筒２の外周面に貼着した場合では、仮に、起歪筒２に生じるひずみが不均一であった場合に、ＦＢＧ７の伸縮ムラが発生する。したがって、反射信号としての波長変化にノイズを与えてしまい、反射波長が均一ではなく複数現れてしまうといった問題が発生する。しかしながら、第２の実施の形態のように、切欠部１０を設け、ＦＢＧ７を起歪筒２の外周面と非接触状態とすることにより、上述したＦＢＧ７にかかるひずみムラの発生を防止することができるので、均一な信号で安定した計測が可能になる。
【００２３】
図３は本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
この第３の実施の形態においては、起歪筒２の両端に位置付けられたリング状の固定金具１２，１２がケーブルボルト４に固定されており、この固定金具１２には、光ファイバ３の出力ケーブル１５を導出する導出孔１３が設けられている。１４は剛性の高い金属によって円筒状に形成された保護筒であって、光ファイバ３および起歪筒２を覆うようにしてケーブルボルトが受ける軸力の影響を与えない程度に固定金具１２に固定されている。出力ケーブル１５には、光コネクタが接続されており、延長用の光ケーブル（いずれも図示せず）をコネクタ接続することにより観測所の機器と接続され、検出データが記録される。したがって、絶縁性、遠隔監視性に優れ、多数箇所の広範囲な計測が可能になる。
【００２４】
このように、起歪筒２と光ファイバ３とが固定金具１２と保護筒１４とによって覆われていることにより、起歪筒２に接触等の外的な要因による局所的なひずみを防止できるとともに、光ファイバ３に障害物等が接触して断線するようなことがない。また、起歪筒２と光ファイバ３の防湿性にも優れている。また、固定金具１２に光ファイバ３の出力ケーブル１５を導出する導出孔１３を設けたことにより、出力ケーブル１５がこの導出孔１３によって固定され、光ファイバ３が保護されているから、出力ケーブル１５に外力が加わったとしても光ファイバ３の断線を防止することができる。
【００２５】
ここで、２つのＦＢＧ７，７のブラッグ波長をそれぞれ異ならせることにより、１本の出力ケーブル１５に複数の検出点を設けることができるから、出力ケーブル１５を１本とすることができるので、配線の処理が容易になる。なお、この場合、被測定物であるケーブルボルト４を複数本設け、これら複数本のケーブルボルト４に対応した複数のＦＢＧ７からの検出データを１本の出力ケーブル１５によって検出することもできる。
【００２６】
図４はケーブルボルト４の引張試験において、本発明に係る軸力計１の出力と引張荷重との関係を示した図である。同図において、横軸に軸力計ひずみ（出力）を表し、縦軸に引張荷重を表しており、破線は、ＰＣ撚り鋼線を用い径が１５．２ｍｍのケーブルボルトの場合の試験結果を示し、実線は、ＰＣ撚り鋼線を用い径が１２．７ｍｍのケーブルボルトの場合の試験結果を示している。これらの図から明らかなように、本発明に係る軸力計による測定データは、実荷重と直線性の良い相関関係が得られることがわかる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、軸力計１をケーブルボルト４の軸力を測定するために用いた例を示したが、ケーブルボルト以外の棒状部材、例えばアンカーやＦＲＰによって形成されたケーブル等種々の棒状部材の軸力を測定することができる。また、ケーブルボルト４に２本の光ファイバ３，３を設けたが、１本の光ファイバでもよい。
【００２８】
【実施例】
起歪筒２をプラスチックによって形成した。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被測定物の軸力を起歪筒により間接的に測定するようにしたことにより、軸力計を現地で組込むことが容易になるばかりではなく、素線のねじれの影響を受けずに安定した正確な軸力を測定することができる。また、光ファイバを使用することにより、水分の混入による絶縁不良を防止でき、かつ電磁ノイズの影響を受けないため雷電対策になるばかりか、長期的な信頼性を維持できる。また、ＦＢＧを起歪筒の軸線を対称軸とする対称の位置に複数個設けたことにより、測定個所に曲げが生じた場合、曲げによる誤差を是正することができる。さらに、ファイバブラッググレーティングによる軸力計によれば、絶縁性、遠隔監視性に優れ、多数箇所の広範囲な計測が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図４】本発明に係る軸力計によって計測された軸力計の出力と引張加重との関係を示す図である。
【図５】ケーブルボルトの使用状態の説明するためのモデル図である。
【図６】アンカーの軸力を測定する従来の計測方法を示す断面図である。
【図７】従来の軸力計の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…軸力計、２…起歪筒、３…光ファイバ、４…ケーブルボルト、５，８…接着剤、７…ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）、１０…切欠部、１２…固定金具、１３…導出孔、１４…保護筒、１５…出力ケーブル。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an axial force meter for measuring an axial force of an anchor or a cable bolt or the like.
[0002]
[Prior art]
Anchors or cable bolts are used for landslide monitoring. For example, to excavate an underground space such as a mine tunnel or a tunnel, as shown in FIG. 5, when excavating a tunnel 20, firstly excavating an advanced shaft 21 to confirm the geological condition, In order to reinforce the mountain 22 and excavate the entire tunnel 20, a large number of flexible cable bolts 23 are installed from the advanced shaft 21, which is a narrow work space, to easily install a long bolt with a full length.
[0003]
Anchor or cable bolts installed in this way can grasp the behavior of the ground 22 or the reinforcing effect of the anchors or cable bolts, and in order to ensure the safety of construction, the axial force generated over the entire length of the anchors or cable bolts It is necessary to measure the size or distribution of.
[0004]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a measurement example for measuring the axial force of a conventional anchor. This will be described with reference to the drawing. An anchor 31 is inserted into a drilled hole 30, and a fixing portion 32 of the anchor 31 is fixed by a concrete mortar 33. Then, a fixing bracket 34 and a hollow load cell are mounted on the head of the anchor 31. 35, the concrete pressure receiving plate 36 is sequentially mounted, and the anchor 31 is tensioned. At this time, the tension of the anchor 31, that is, the axial force is measured in the load cell 35. In this case, a strain gauge is directly attached to the surface of the strand of the anchor 31 as a measuring means instead of the load cell 35, and a waterproof material or a protective material is coated thereon, and the axial force is converted from the strain of the strand. There are ways.
[0005]
On the other hand, the inventor of the present application has proposed another method of measuring an axial force using a strain gauge in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-005180. This will be described with reference to FIG. 7. A strain tube 42 formed in a cylindrical shape is fixed to the outer periphery of a cable bolt 40 as an object to be measured via an adhesive 41, and a cable is attached to the outer periphery of the strain tube 42. A strain gauge 43 is attached so as to extend in the axial direction of the bolt 40. The cable bolt 40 and the strain tube 42 are entirely covered by a protection tube 45 with a filler 44 interposed therebetween. The protection tube 45 is fixed to the cable bolt 40 and the strain tube 44 by fixing brackets 46 at both ends. Have been. 47 and 47 are output cables, 48 and 48 are rubber tubes, and 49 is a protective tube covering the whole. With such a configuration, when an axial force acts on a measurement point of the cable bolt 40 to cause a strain, the strain also causes a strain in the strain tube 42. This strain is detected by a strain gauge 43 attached to the outer peripheral surface of the strain tube 42, and the axial force is measured from the detected data.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional axial dynamometer, since the strain of the measured object is measured by the strain gauge 43, if water is mixed, insulation failure occurs, or the electric current is generated by lightning strike or induced lightning. There was a problem of picking up typical noise. In addition, when the total length of the output cable 47 to which the strain gauge 43 is connected becomes long, it is necessary to correct the resistance value of the output cable 47. If the measurement location is far from the measurement position, it becomes impossible to perform measurement. There was also a problem.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an axial force meter capable of accurately and stably measuring an axial force.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, an invention according to claim 1 includes a strain-generating member fixed to at least a measurement site on an outer peripheral portion of a rod-shaped measured member with an adhesive, and an outer peripheral surface of the strain-generating member. And an optical fiber fixed so as to extend in the axial direction of the member to be measured, and a fiber Bragg grating is formed on the optical fiber.
Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-221615, a fiber Bragg grating can be used for strain detection, and in reflected or transmitted light, a peak wavelength or a drop wavelength, that is, a Bragg wavelength is changed. The distortion of the measured part can be detected.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a notch is provided in a portion of the strain generating member corresponding to the fiber Bragg grating.
Therefore, the fiber Bragg grating does not come into contact with the outer peripheral surface of the strain generating member.
[0010]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the strain-generating member is formed in a cylindrical shape, and an optical fiber is provided at a symmetric position with the axis of the strain-generating member as a symmetric axis. It is a thing.
Therefore, even if a bend occurs at the measurement point, the bend component is canceled by the extension of one fiber Bragg grating and the contraction of the other fiber Bragg grating of the optical fiber at the symmetric position.
[0011]
The invention according to claim 4 is the invention according to claims 1 to 3, wherein a plurality of fiber Bragg gratings are provided, and the fiber Bragg gratings have different Bragg wavelengths.
Therefore, only one output cable is required to output detection data by the fiber Bragg grating by changing the Bragg wavelength.
[0012]
The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4, wherein a plurality of members to be measured are provided, and a plurality of fiber Bragg gratings have different Bragg wavelengths.
Therefore, only one output cable is required to output detection data by the fiber Bragg grating by changing the Bragg wavelength.
[0013]
The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 5, wherein the strain generating member and the optical fiber are a pair of fixing members for fixing a cylindrical protection member and both ends of the protection member to a member to be measured. It is covered with a member.
Accordingly, the strain-generating member and the optical fiber are excellent in moisture-proof properties, and the contact between the strain-generating member and the optical fiber with other members is restricted.
[0014]
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6, wherein the fixing member is provided with a lead-out hole for leading a lead-out cable for an optical fiber.
Therefore, the optical fiber cable is fixed by the fixing member.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the reference numeral 1 designates an axial force meter according to the present invention, which comprises a strain-generating cylinder 2 as a strain-generating member formed of a plastic having a large elastic coefficient in a cylindrical shape; And two optical fibers 3 and 3 attached to the outer peripheral surface of the optical fiber.
[0016]
The strain tube 2 is positioned at the measuring point of the cable bolt 4, and is fixed on the outer periphery of the cable bolt 4 by an adhesive 5 so as to coincide with the center axis of the cable bolt 4 and the center axis of the strain tube 2. I have. As the adhesive 5, a high-performance adhesive for a metal having a large adhesive strength is used, and the strain-causing cylinder 2 is integrated with the cable bolt 4 by the adhesive 5. The adhesive 5 is an elastic adhesive, and the elastic coefficient of the strain-causing cylinder 2 is smaller than the elastic coefficient of the adhesive 5 so that the strain of the cable bolt 4 is correctly transmitted to the strain-causing cylinder 2. Is set to
[0017]
A fiber Bragg grating (hereinafter abbreviated as “FBG”) 7 is written on a part of the optical fiber 3, and the optical fiber 3 is bonded with an adhesive so that the FBG 7 corresponds to the above-mentioned measuring point of the cable bolt 4. 8 secures the outer peripheral surface of the strain-flexing cylinder 2. The two optical fibers 3 and 3 thus fixed extend in the axial direction of the cable bolt 4 and are positioned at symmetrical positions with the central axis of the cable bolt 4 as a symmetric axis.
[0018]
In such a configuration, the axial force meter 1 is inserted together with the cable bolt 4 into the cable bolt installation hole, and is fixed by mortar injected into the cable bolt installation hole. When a strain occurs due to an axial force acting on the cable bolt 4, the strain is correctly transmitted to the strain tube 2, and the FBG 7 detects the strain of the strain tube 2. The axial force is measured.
[0019]
Thus, in the axial dynamometer 1 of the present invention, the FBG 7 is not directly attached to the strand of the cable bolt 4, but is indirectly measured by attaching the FBG 7 to the strain tube 2 in advance. ing. Therefore, since it is not necessary to cut the surface of the strand of the cable bolt 4 with a sander to attach the FBG 7, the axial force meter 1 can be easily incorporated into the cable bolt 4 at the site where the cable bolt 4 is installed. Can be. Further, since the strain of the cable bolt 4 is indirectly measured through the strain tube 2, the FBG 7 is not affected by the twist of the wire of the cable bolt 4.
[0020]
Also, by positioning the FBG 7 at a symmetrical position with the center axis of the cable bolt 4 as a symmetric axis, even if the measuring point of the cable bolt 4 is bent and the axial force meter 1 is also bent, one FBG 7 is extended, The other FBG 7 contracts. Therefore, by taking these average values, the bending component can be canceled and the bending component can be corrected, so that the accurate distortion of the cable bolt 4 can be detected. In this embodiment, a pair of optical fibers 3 is provided. However, two or more pairs may be provided. If two or more pairs are provided, more accurate strain can be detected in any bending direction. become.
[0021]
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
In the second embodiment, notches 10, 10 are provided in a portion corresponding to the measurement position of the cable bolt 4 on the outer peripheral portion of the strain tube 2, and the FBG 7 is made to correspond to the notch 10. The optical fiber 3 is fixed to the edge of the notch 10 with an adhesive 8. That is, the FBG 7 is separated from the bottom surface of the notch 10 without contacting the outer peripheral surface of the strain tube 2, and the both ends of the FBG 7 are positioned so as not to include the FBG 7. Fixed to.
[0022]
Here, as in the first embodiment described above, in the case where the entire FBG 7 is adhered to the outer peripheral surface of the strain tube 2, if the strain generated in the strain tube 2 is non-uniform, , FBG7 is uneven. Therefore, a problem arises in that noise is given to a change in wavelength as a reflected signal, and a plurality of reflected wavelengths appear not uniformly. However, as in the second embodiment, by providing the notch 10 and keeping the FBG 7 in a non-contact state with the outer peripheral surface of the strain-causing cylinder 2, it is possible to prevent the occurrence of the above-described distortion unevenness of the FBG 7. Therefore, stable measurement can be performed with a uniform signal.
[0023]
FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
In the third embodiment, ring-shaped fixtures 12, 12 positioned at both ends of the strain-flexing cylinder 2 are fixed to the cable bolt 4, and the output of the optical fiber 3 is attached to the fixture 12. A lead-out hole 13 for leading out the cable 15 is provided. Numeral 14 denotes a protective tube formed of a highly rigid metal in a cylindrical shape and covers the optical fiber 3 and the strain-preventing tube 2 and is fixed to the fixing bracket 12 so as not to affect the axial force applied to the cable bolt. Have been. An optical connector is connected to the output cable 15, and an extension optical cable (neither is shown) is connected to the output cable 15 to be connected to a device at an observatory, and detection data is recorded. Therefore, the insulation property and the remote monitoring property are excellent, and a wide range of measurement can be performed at many places.
[0024]
Since the strain tube 2 and the optical fiber 3 are covered by the fixing fitting 12 and the protection tube 14 in this manner, local strain due to external factors such as contact with the strain tube 2 can be prevented. At the same time, there is no possibility that an obstacle or the like contacts the optical fiber 3 and breaks. Further, the strain-proof cylinder 2 and the optical fiber 3 are also excellent in moisture-proof properties. In addition, since the fixing cable 12 is provided with the lead-out hole 13 for leading the output cable 15 of the optical fiber 3, the output cable 15 is fixed by the lead-out hole 13 and the optical fiber 3 is protected. Can be prevented from breaking even when an external force is applied to the optical fiber 3.
[0025]
Here, by making the Bragg wavelengths of the two FBGs 7 and 7 different from each other, it is possible to provide a plurality of detection points on one output cable 15, so that only one output cable 15 can be used. Processing becomes easy. In this case, a plurality of cable bolts 4 as objects to be measured can be provided, and detection data from a plurality of FBGs 7 corresponding to the plurality of cable bolts 4 can be detected by one output cable 15.
[0026]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the output of the axial dynamometer 1 and the tensile load in a tensile test of the cable bolt 4. In the figure, the abscissa represents the axial dynamometer strain (output), the ordinate represents the tensile load, and the dashed line represents the test results in the case of a cable bolt having a diameter of 15.2 mm using a PC twisted steel wire. The solid line shows a test result in the case of a cable bolt having a diameter of 12.7 mm using a PC twisted steel wire. As is clear from these figures, it is understood that the measurement data obtained by the axial dynamometer according to the present invention can obtain a good linearity correlation with the actual load.
[0027]
In the present embodiment, an example in which the axial force meter 1 is used to measure the axial force of the cable bolt 4 has been described. However, various members such as a rod-shaped member other than the cable bolt, for example, a cable formed by an anchor or FRP, etc. The axial force of the rod-shaped member can be measured. Further, although two optical fibers 3 and 3 are provided in the cable bolt 4, one optical fiber may be used.
[0028]
【Example】
The strain tube 2 was made of plastic.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the axial force of the object to be measured is indirectly measured by the strain tube, it is not only easy to install the axial force meter on site, but also A stable and accurate axial force can be measured without being affected by the twist of the wire. In addition, the use of the optical fiber can prevent insulation failure due to the incorporation of moisture, and is not affected by electromagnetic noise. Further, by providing a plurality of FBGs at symmetrical positions with the axis of the strain tube being a symmetric axis, when bending occurs at a measurement location, an error due to bending can be corrected. Furthermore, according to the axial force meter using the fiber Bragg grating, the insulation property and the remote monitoring property are excellent, and a wide range of measurement can be performed at many places.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the output of the axial dynamometer measured by the axial dynamometer according to the present invention and the tensile load.
FIG. 5 is a model diagram for explaining a use state of a cable bolt.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional measurement method for measuring the axial force of an anchor.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional axial dynamometer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Axial force meter, 2 ... Distortion tube, 3 ... Optical fiber, 4 ... Cable bolt, 5, 8 ... Adhesive, 7 ... Fiber Bragg grating (FBG), 10 ... Notch, 12 ... Fixing bracket, 13 ... Lead-out hole, 14 ... protection cylinder, 15 ... output cable.

Claims (7)

棒状に形成された被測定部材の外周部の少なくとも測定部位に接着剤によって固着された起歪部材と、この起歪部材の外周面に、前記被測定部材の軸線方向に延在するように固着された光ファイバとからなり、前記光ファイバにファイバブラッググレーティングが形成されていることを特徴とする軸力計。A strain-generating member fixed with an adhesive to at least a measurement site on an outer peripheral portion of a member to be measured formed in a rod shape, and fixed to an outer peripheral surface of the strain-generating member so as to extend in an axial direction of the member to be measured. An axial dynamometer, comprising: an optical fiber, wherein a fiber Bragg grating is formed on the optical fiber. 請求項１記載の軸力計において、起歪部材のファイバブラッググレーティングに対応した部位に切欠きを設けた特徴とする軸力計。2. The axial dynamometer according to claim 1, wherein a notch is provided in a portion of the strain generating member corresponding to the fiber Bragg grating. 請求項１または２記載の軸力計において、起歪部材を円筒状に形成し、この起歪部材の軸線を対称軸とする対称な位置に光ファイバを設けたことを特徴とする軸力計。3. The axial dynamometer according to claim 1, wherein the strain-generating member is formed in a cylindrical shape, and the optical fiber is provided at a symmetric position with the axis of the strain-generating member as a symmetric axis. . 請求項１ないし３記載の軸力計において、ファイバブラッググレーティングを複数設け、これらファイバブラッググレーティングのブラッグ波長がそれぞれ異なることを特徴とする軸力計。4. The axial dynamometer according to claim 1, wherein a plurality of fiber Bragg gratings are provided, and the fiber Bragg gratings have different Bragg wavelengths. 請求項１ないし４記載の軸力計において、被測定部材を複数設け、複数のファイバブラッググレーティングのブラッグ波長がそれぞれ異なることを特徴とする軸力計。5. The axial dynamometer according to claim 1, wherein a plurality of members to be measured are provided, and a plurality of fiber Bragg gratings have different Bragg wavelengths. 請求項１ないし５記載の軸力計において、起歪部材および光ファイバが筒状の保護部材とこの保護部材の両端部を被測定部材に固定する一対の固定部材とによって覆われていることを特徴とする軸力計。6. The axial dynamometer according to claim 1, wherein the strain generating member and the optical fiber are covered by a cylindrical protection member and a pair of fixing members for fixing both ends of the protection member to the member to be measured. Characteristic axial force meter. 請求項６記載の軸力計において、固定部材に光ファイバの出力ケーブルを導出する導出孔を設けたことを特徴とする軸力計。7. The axial dynamometer according to claim 6, wherein a lead-out hole for leading an output cable of an optical fiber is provided in the fixing member.
JP2002240350A 2002-08-21 2002-08-21 Axial force meter Expired - Fee Related JP3643097B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002240350A JP3643097B2 (en) 2002-08-21 2002-08-21 Axial force meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002240350A JP3643097B2 (en) 2002-08-21 2002-08-21 Axial force meter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004077362A true JP2004077362A (en) 2004-03-11
JP3643097B2 JP3643097B2 (en) 2005-04-27

Family

ID=32023168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002240350A Expired - Fee Related JP3643097B2 (en) 2002-08-21 2002-08-21 Axial force meter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3643097B2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007113991A (en) * 2005-10-19 2007-05-10 Shimizu Corp Crack detector and installation method therefor
JP2008191077A (en) * 2007-02-07 2008-08-21 Chishin Go Wind force monitor
GB2456830A (en) * 2008-01-28 2009-07-29 Schlumberger Holdings Monitoring loads on pipes using collars and connecting elements with strain sensors
CN101782444A (en) * 2010-03-04 2010-07-21 昆明理工大学 Method for measuring stress of cable fence type flexible safety fence by using fiber Bragg gratings
CN102797491A (en) * 2012-08-04 2012-11-28 河南理工大学 System and method for monitoring dynamic disaster of coal mine with fiber bragg gratings
CN103630083A (en) * 2012-08-28 2014-03-12 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 Strain measuring device
JP2015004672A (en) * 2013-06-19 2015-01-08 春足 楊 Sensitive screw device and system enabling simultaneous pre tension to fiber grating and bolt
CN104526602A (en) * 2014-12-01 2015-04-22 山东省田庄煤矿 Full-section rube seam anchor rod tension meter connection device and machining method thereof
JP2016003895A (en) * 2014-06-14 2016-01-12 伸興電線株式会社 Axial force measuring instrument
JPWO2016002321A1 (en) * 2014-06-30 2017-04-27 株式会社日立製作所 Wind power generation facility, wind power generation facility monitoring system, and wind power generation facility monitoring method
CN110409524A (en) * 2019-09-02 2019-11-05 中冶建筑研究总院有限公司 A kind of fiber grating strain measurement model for ground enlarging anchor rod
WO2021014602A1 (en) 2019-07-24 2021-01-28 中国電力株式会社 Strain detection device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102589767B (en) * 2012-02-24 2013-08-07 山东大学 Rock core internal stress field test instrument and use method thereof
CN102706492A (en) * 2012-06-29 2012-10-03 山东大学 Anchor rod dynamometer and dynamometry method for underground engineering model experiment

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007113991A (en) * 2005-10-19 2007-05-10 Shimizu Corp Crack detector and installation method therefor
JP2008191077A (en) * 2007-02-07 2008-08-21 Chishin Go Wind force monitor
GB2456830A (en) * 2008-01-28 2009-07-29 Schlumberger Holdings Monitoring loads on pipes using collars and connecting elements with strain sensors
GB2456830B (en) * 2008-01-28 2012-03-14 Schlumberger Holdings Structural load monitoring using collars and connecting elements with strain sensors
CN101782444A (en) * 2010-03-04 2010-07-21 昆明理工大学 Method for measuring stress of cable fence type flexible safety fence by using fiber Bragg gratings
CN102797491A (en) * 2012-08-04 2012-11-28 河南理工大学 System and method for monitoring dynamic disaster of coal mine with fiber bragg gratings
CN103630083A (en) * 2012-08-28 2014-03-12 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 Strain measuring device
JP2015004672A (en) * 2013-06-19 2015-01-08 春足 楊 Sensitive screw device and system enabling simultaneous pre tension to fiber grating and bolt
JP2016003895A (en) * 2014-06-14 2016-01-12 伸興電線株式会社 Axial force measuring instrument
JPWO2016002321A1 (en) * 2014-06-30 2017-04-27 株式会社日立製作所 Wind power generation facility, wind power generation facility monitoring system, and wind power generation facility monitoring method
CN104526602A (en) * 2014-12-01 2015-04-22 山东省田庄煤矿 Full-section rube seam anchor rod tension meter connection device and machining method thereof
WO2021014602A1 (en) 2019-07-24 2021-01-28 中国電力株式会社 Strain detection device
CN110409524A (en) * 2019-09-02 2019-11-05 中冶建筑研究总院有限公司 A kind of fiber grating strain measurement model for ground enlarging anchor rod
CN110409524B (en) * 2019-09-02 2024-04-02 中冶建筑研究总院有限公司 Fiber bragg grating strain measurement model for rock-soil body-expanding anchor rod

Also Published As

Publication number Publication date
JP3643097B2 (en) 2005-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3643097B2 (en) Axial force meter
CA1318522C (en) Resistance wire tension measuring gauge
CN103411713B (en) Wide range is based on the reinforcing steel corrosion monitoring sensor of fiber grating sensing technology
JPH0921661A (en) Apparatus for monitoring underground state of anchor construction part
JP2004512492A (en) Cable monitoring system
KR100793857B1 (en) Anchoring device capable to be one body with measuring object and monitoring system using fiber optical sensor
JP5487441B2 (en) Bolt type strain detector
KR20210073881A (en) Prestressing force monitoring system of prestressins strand using smart anchoring plate based on distributed optical fiber sensor, and method for the same
KR20060042611A (en) Array with a built-in multi-point fiber bragg grating(fbg) sensor for the strain measurement of concrete piles
JP2009020016A (en) Optical fiber sensor cable
KR20050107383A (en) Fine adjustable housing for fiber bragg grating sensors
JP2002317451A (en) Optical fiber stretching system for observation of ground deformation
EP3842766A1 (en) Apparatus for measuring displacement of slope surface by using optical fiber bragg grating sensor
JP2002081061A (en) Load control method for ground anchor
JPH095180A (en) Axial tension gauge
JP2001304822A (en) Optical fiber sensor and monitoring system
KR200404652Y1 (en) Device for Strain Measurement of Concrete Structures using Fiber Bragg Grating Sensor
JP2001318011A (en) Method of measuring strain or tensile force of tension steel member
JP2008139238A (en) Optical fiber sensor cable
JP2017211266A (en) Foundation and bedrock distortion measurement device, and foundation and bedrock measurement method
JP2008185498A (en) Underground displacement measurement device
JP4865423B2 (en) Optical fiber sensor and strain measurement method using the same
CN103376066B (en) For monitoring the installation method of the distributed sensing fiber of timber structure strain
KR20080035145A (en) Diagnosis method for expandable reinforcing member using optical fiber cable sensor
CN2716315Y (en) Anchor cable with sensing optical fibers and cables

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041026

A521 Written amendment

Effective date: 20041227

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Effective date: 20050125

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050126

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees