JP2004257932A - Optical fiber type displacement gauge - Google Patents

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JP2004257932A
JP2004257932A JP2003050675A JP2003050675A JP2004257932A JP 2004257932 A JP2004257932 A JP 2004257932A JP 2003050675 A JP2003050675 A JP 2003050675A JP 2003050675 A JP2003050675 A JP 2003050675A JP 2004257932 A JP2004257932 A JP 2004257932A
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displacement
optical fiber
cylinder
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shaped member
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JP2003050675A
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Kazuhiko Fujihashi
一彦 藤橋
Masaru Okutsu
大 奥津
Hiroyuki Komatsu
宏至 小松
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber type displacement gauge hardly affected by the external factors such as weather and high-voltage electrical power lines, having high durability, and capable of being monitored from a remote place. <P>SOLUTION: This optical fiber type displacement gauge comprises a plate member receiving the displacement in accordance with the displacement of a measured object, a cylinder mounted on the plate member at least when the measured object is not displaced, a displacement direction converting part for converting the displacement received by the plate member into the displacement in the direction perpendicular to the displacement, and moving the cylinder by the converted displacement, and an optical fiber positioned approximately in parallel with a face of the plate member when the measured object is not displaced, and is pressed from a circular side face part of the cylinder by the movement of the cylinder in accordance with the displacement to be curved, when the measured object is displaced. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、橋梁の橋桁等の大型の土木構造物に設置し、地震動等によるその土木構造物の状態変化、特に変位を監視する場合に好適な光ファイバ式変位計に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、大型の土木構造物の状態変化の監視は、例えば保安要員による巡回点検や、電気式変位計(例えば、非特許文献1乃至3を参照)等によって行われている。
【0003】
【非特許文献1】
”土木・建築用計測機器、変位計”、[online]、株式会社共和電業、[平成15年2月25日検索]、インターネット<URL:http://www.kyowa−ei.co.jp/japanese/product/index_2002−10.htm>
【0004】
【非特許文献2】
”変位計”、[online]、東京測器研究所、[平成15年2月25日検索]、インターネット<URL:http://www.tokyosokki.co.jp/product/transducer/displacement.html>
【0005】
【非特許文献3】
”マルチ変位計”、[online]、株式会社興和、[平成15年2月25日検索]、インターネット<URL:http://www.kowa−net.co.jp/product/multi/multi.htm>
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術のうち、保安要員による巡回点検は、即応性に欠けるとともに安全性に課題があった。
【0007】
また、電気式変位計は、高精度ではあるものの雷害等の影響を受けるほか耐久性や頻繁なメンテナンスを必要とする点に課題があった。
【0008】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、天候や高圧電線等の外的要因の影響を受けにくく耐久性にも優れ、なおかつ遠隔で監視可能な光ファイバ式変位計を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、測定対象の変位を検知する光ファイバ式変位計であって、測定対象の変位に追従して変位を受ける板状部材と、少なくとも前記測定対象が変位しないときには前記板状部材に載置される円筒と、前記板状部材が受ける変位を当該変位と直交する方向への変位に変換し、この変換した変位に応じて前記円筒を移動させる変位方向変換部と、前記測定対象が変位しないときには前記板状部材の面と略平行である一方で、前記測定対象が変位するときには当該変位に応じた前記円筒の移動によって当該円筒の環状側面部から押圧され、曲げが加えられる光ファイバとを備えたことを要旨とする。
【0010】
請求項1記載の発明によれば、光ファイバを変位計および信号の伝送路として用いるため、遠隔で監視することが可能となる。また、この発明によれば、変位計の部分に電気的な部品を使用しないので、雷等の天候や高圧電線等による外的要因としての誘導の影響を受けないで済み、耐久性にも優れる。
【0011】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記変位方向変換部は、前記円筒が有する環状側面部に接して前記円筒を板状部材から離間させる略三角柱形状の傾斜部と、前記円筒を内部に収納するとともに前記傾斜部が前記板状部材の変位に伴って前記内部に進入可能な切り欠きを有し、前記円筒の移動方向を前記板状部材の変位方向とは直行する方向に拘束可能なガイド部とから成ることを要旨とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0013】
図1は、本発明の一実施形態に係る光ファイバ式変位計の構成を示す説明図である。同図に示す光ファイバ式変位計1は、光ファイバ11の曲げを利用して測定対象の変位を検知するものである。なお、光ファイバ式変位計1の測定対象として想定されるのは、例えばトンネル、橋梁、ダム、ビル、河川堤防、港湾施設等の大型の土木構造物の地震や経年変化によって生じる変位や、地盤や山岳地帯の斜面における雪氷の崩壊等であるが、必ずしもそれらに限定されるものではないことは勿論である。
【0014】
光ファイバ式変位計1は、自身が設置される測定対象の変位に追従して変位を受けて移動する板状部材12と、この板状部材12の移動を補助するために測定対象に対して固定配置される複数のローラー16とを備えている。測定対象が移動していないときには、板状部材12の上面に円筒15が載置されており、この円筒15は板状部材12の移動方向(図1の左右方向)に対してその側面部が当接している。円筒15は、移動方向を板状部材12の移動方向と直行する方向(図1の上下方向)のみに拘束するためのガイド部13に収納されており、その円筒15上面には初期状態(板状部材12が移動しない状態)において光ファイバ11が1点で接するようにガイド部13を貫通している。
【0015】
図2は、ガイド部13を図1の矢視A方向から見たときの側面図である。同図に示すように、ガイド部13は切り欠き部131を有しており、この切り欠き部131に、略三角柱形状の台座をなして円筒15の側面がその台座の斜面を斜め方向に上昇可能な傾斜部であるスロープ14が配置されている。このため、スロープ14は板状部材12に固定されており、板状部材12の移動に伴ってガイド部13の切り欠き部131からガイド部13内部の空間に進入可能であり、円筒15を板状部材12の移動方向と直交する方向にのみ移動させることができる。
【0016】
次に、以上の構成を有する光ファイバ式変位計1の作用について、図3の説明図を用いて説明する。同図においては、比較のため、測定対象の変位発生前(図3(a))と変位発生後(図3(b))における光ファイバ式変位計1の状態を上下に併記している。
【0017】
図3(a)に示すように、変位発生前の状態(初期状態)では、円筒15は上述したように板状部材12の上に載置されており、スロープ14とは接触していないため、光ファイバ11は板状部材12の面に対して略平行であり、光ファイバ11に生じる曲げ損失は小さいかほとんどない。
【0018】
その後、板状部材12の図で右方向への変位量に応じてスロープ14も移動してガイド部13内部に進入し、これに伴って円筒15が板状部材12から離間して図中の上方向に移動(上昇)すると、円筒15はその環状側面部で接している光ファイバ11を押圧して光ファイバ11に曲げを加えることになる。すなわち、板状部材12の変位がスロープ14を介してガイド部13内に収納された円筒15の上昇に変換される。したがって、図3(a)に示す初期状態では、円筒15の最上端と直線状で接していた光ファイバ11が曲げ応力を受けることになり、この結果、光ファイバ11に入射される光パルスは後述するように曲げ損失を生じることになる。この意味において、板状部材12が受ける変位をその変位と直交する方向への変位に変換し、この変換した変位に応じて円筒15を移動させる変位方向変換部は、少なくともガイド部13およびスロープ14から構成されるものである。
【0019】
このように、本実施形態によれば、板状部材12が変位すると、その変位量を光ファイバ11に生じた曲げ損失により検出することができる。したがって、本実施形態の光ファイバ式変位計1を測定対象部位に設置した上で、光ファイバ11の曲げ損失を測定する曲げ損失測定器を光ファイバ式変位計1に接続し、変位前の初期状態との差分から、測定対象部位の変位量を検知、換算することが可能となる。
【0020】
すなわち、本実施形態によれば、測定対象部位の位置変化(変位)に基づく物理量を電気的に計測するのではなく、位置変化に基づく光ファイバ11の曲げ損失に応じて計測することができるため、例えば雷等の天候変化、高圧電線等の外的要因に対する影響を受けにくくなり、測定精度の向上とともに、耐久性の向上を図ることが可能となる。
【0021】
また、本実施形態によれば、電気的構成要素を用いることなく、測定対象部位の荷重変化に基づく物理量を計測することができるため、光ファイバ式変位計1自体のコストを低減することができる。
【0022】
この結果、光ファイバ式変位計1を測定対象部位の位置変化検出用として最初に設置する場合のコスト(初期設置コスト)および交換時等のメンテナンスに伴う維持コストをそれぞれ低減することが可能になる。
【0023】
なお、ガイド部13を上昇する円筒15のかわりとして略球形の物体を用いてもよい。また、スロープ14の長さは、測定対象の許容変位量に応じて決定されることはいうまでもない。
【0024】
図4は、本実施形態に係る光ファイバ式変位計1を複数個用いて測定対象の変位を計測する変位計測システムの概略構成を示す説明図である。同図に示す変位計測システム100は、光ファイバ式変位計1を複数個用いて光ファイバ11に発生した曲げ損失を検知するものである。以後の説明においては、複数の光ファイバ式変位計を1−1、1−2、・・・、1−n(nは2以上の正の整数)と表す。
【0025】
各光ファイバ式変位計1−1、1−2、・・・、1−nは、同一の光ファイバ11を介して直列に接続されており、その各々が、例えば測定対象部位に設置されている。より具体的な例については、図5を用いて後述する。なお、各光ファイバ式変位計1−1、1−2、・・・、1−nのその他の構成要素については、図1を用いて説明した光ファイバ式変位計1と同様であるため、その説明は省略する。
【0026】
また、同一の光ファイバ11を介して直列接続された複数の光ファイバ式変位計1−1、・・・、1−nにおける一端側の光ファイバ式変位計1−1から外側に引き出された光ファイバ11は、その光ファイバ11の曲げ損失を測定して電気的な損失データに変換して出力する曲げ損失測定器20に接続されている。この曲げ損失測定器20は、パーソナルコンピュータ等の電子計算機である計算機30と、LAN、公衆回線、専用線等の通信ネットワークを介して通信可能に接続されている。計算機30は、曲げ損失測定器20から出力された損失データを受信し、受信した損失データに基づいて測定対象の荷重変化量や変化位置を算出し、算出結果に基づいて予め設定された閾値に応じた位置変化発生の有無を判定して警報等を発出する。
【0027】
ここで、曲げ損失測定器20の概略構成について、図4を用いて説明する。図4に示す曲げ損失測定器20は、例えばOTDR(Optical−fiber−Time Domain Reflectometer)方式に基づくものであり、光パルスP1を出力する光源である発光部21と、この発光部21から出力された光パルスP1を光ファイバ11に出力し、自身に戻ってくる後方散乱光B1を分岐して、後述する受光部22に出力するビームスプリッタ23と、受信した後方散乱光B1に基づいて光ファイバ11全体、すなわち、複数の光ファイバ式変位計1−1、・・・、1−n内での光ファイバ11の曲げによる損失分布を測定し、この測定された損失分布を電気的な損失データに変換して計算機30に出力する受光部22とを備えている。
【0028】
次に、変位計測システム100全体の作用を説明する。
【0029】
複数の光ファイバ式変位計1−1、1−2、・・・、1−nには、曲げ損失測定器20から光パルスP1が送出されて光ファイバ11に入射されている。
【0030】
このとき、複数の光ファイバ式変位計1−1、1−2、・・・、1−nのうちで少なくとも一つの光ファイバ式変位計1−j(1≦j≦n;jは整数)が設置された測定対象部位に変位が生じると、この光ファイバ式変位計1−jの円筒15−jに当接する光ファイバ11は、板状部材12−jの変位量に応じて、スロープ14−jを介して上昇した円筒15−jにより曲げ応力が加えられ、この結果光ファイバ11の該当部位(以後、この部位をファイバ部位と称する)に曲げが生じる。ここで、光ファイバ式変位計1−jの構成要素の符号には、すべて「−j」を追加している。
【0031】
光パルスP1は、光ファイバ11を伝搬しながら後方散乱光B1を発生している。特に、光ファイバ11で曲げ応力が加わっているファイバ部位からの後方散乱光には、曲げに起因した曲げ損失が発生している。したがって、測定対象のどこかで変位が生じると、この変位に伴う光ファイバ11の曲げ損失が通常の状態と比較して大きくなるため、この値を曲げ損失測定器20で測定することによって変位の発生を検知することが出来る。
【0032】
このようにして発生した後方散乱光B1は、光ファイバ11内を光パルスP1入射側、すなわち曲げ損失測定器20側に向かって伝播し、ビームスプリッタ23を介して分岐して受光部22に受光される。
【0033】
受光部22では、入射された後方散乱光B1に基づいて曲げ損失分布に対応する電気データ、すなわち発生した曲げ損失を含む損失データが生成される。
【0034】
生成された損失データは、計算機30に送信される。計算機30では、損失データに基づいて解析処理が実行され、測定対象部位の位置変化(変位)が算出される。
【0035】
また、算出された測定対象部位の位置変化に基づいて、予め設定された閾値(例えば、測定対象の許容できる最大の変位レベルを表す)に応じた位置変化発生の有無が判定され、その結果、閾値を超えた位置変化が発生したと判定された場合には、計算機30から警報が出力される。
【0036】
以上述べたように、図1に示す光ファイバ式変位計1と同等のものを複数個用いて変位計測システム100を構成する場合にも、例えば雷等の天候変化、高圧電線等の外的要因からの影響を大幅に低減して測定精度を向上し、さらに、各光ファイバ式変位計1−1、・・・、1−nのコスト低減に基づいて変位計測システム100全体のコストを低減させることができ、初期設置コストおよび維持コストをそれぞれ低減することが可能になる。
【0037】
このような変位計測システム100は、特に大型の測定対象に対して複数箇所で計測する場合に好適である。すなわち、それぞれの測定部位に設けられる光ファイバ式変位計1−1、・・・、1−nと一つの曲げ損失測定器20との間を1本の光ファイバ11を用いて直列に配線することができ、光ファイバ式変位計1−1、・・・、1−n毎に個別に配線する必要がないため、変位計測システム100全体を簡素化することが可能になる。
【0038】
さらに、各光ファイバ式変位計1−1、・・・、1−nに対して電源は不要であり、電源分のコストを低減し、また、電源交換等のメンテナンスも不要になる。
【0039】
そして、上述したように、光ファイバ式変位計1−1、・・・、1−nと曲げ損失測定器20との間を光ファイバ11のみで配線することができるため、曲げ損失測定器20を光ファイバ式変位計1−1、・・・、1−nに対して遠隔配置することに適しており、遠隔側において測定対象部位の位置変化を一元的に監視することができる。
【0040】
本実施形態の変位計測システム100は、例えば橋梁における橋桁の連結部分に設置され、橋桁の移動状態を検知する場合に適用することが出来る。図5は、本実施形態に係る光ファイバ式変位計1を橋桁の連結部分に取り付けた場合の側面図である。同図に示す二つの橋桁41および42は、橋脚51を台座として連結されており、両橋桁41および42には落橋防止装置61が連結して設けられている。
【0041】
この連結部分側面に設置される光ファイバ式変位計に対して便宜上符号1−j(1≦j≦n;jは整数)を付し、その光ファイバ式変位計1−jの各部位の符号にも「−j」を追加して記載する。板状部材12−jは、その右端が橋桁42に固定して取り付けられ、さらに各ローラー16の回転軸も橋桁41または42に取り付けられている。橋桁41には、ガイド部13−jも取り付けられている。したがって、橋桁42が図5の右方向に変位することに伴って板状部材12−jも右方向に変位する。これにより、円筒15が上昇して光ファイバ11に曲げ損失が発生し、橋桁42の変位を検知することが出来る。
【0042】
なお、同図に示す場合には、左方向への変位には対応できないが、これは例えば図の反対側(紙面の向かい側)に同様の光ファイバ式変位計1を設けることによって検知可能にすることが出来る。
【0043】
また、光ファイバ式変位計1−jに対して適宜カバー部材を用いて被覆等の処理を施しておけば、一段と耐久性を増すことが出来る。
【0044】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、天候や高圧電線等の外的要因の影響を受けにくく耐久性にも優れ、なおかつ遠隔で監視可能な光ファイバ式変位計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る光ファイバ式変位計の概略構成を示す説明図である。
【図2】図1の矢視A方向のガイド部の概略構成を示す側面図である。
【図3】変位前後の光ファイバ式変位計の変化を示す説明図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る光ファイバ式変位計を複数個備えた変位計測システムの概略構成を示す説明図である。
【図5】図4に示す変位計測システムの一適用例を示す橋梁の連結部分の側面図である。
【符号の説明】
1、1−1、1−2、・・・、1−n 光ファイバ式変位計
11 光ファイバ
12 板状部材
13 ガイド部
14 スロープ
15 円筒
16 ローラー
20 曲げ損失測定器
21 発光部
22 ビームスプリッタ
23 受光部
20 計算機
41、42 橋桁
51 橋脚
61 落橋防止装置
100 変位計測システム
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber type displacement meter which is suitable for, for example, installing on a large civil engineering structure such as a bridge girder of a bridge and monitoring a state change, particularly a displacement, of the civil engineering structure due to seismic motion or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, state changes of large civil engineering structures have been monitored, for example, by patrol inspections by security personnel, electric displacement meters (for example, see Non-Patent Documents 1 to 3), and the like.
[0003]
[Non-patent document 1]
"Measurement equipment for civil engineering and construction, displacement meter", [online], Kyowa Dengyo Co., Ltd., [searched on February 25, 2003], Internet <URL: http: // www. kyowa-ei. co. jp / japanese / product / index_2002-10. htm>
[0004]
[Non-patent document 2]
"Displacement meter", [online], Tokyo Sokki Laboratory, [searched on February 25, 2003], Internet <URL: http: // www. tokyosoki. co. jp / product / transducer / displacement. html>
[0005]
[Non-Patent Document 3]
"Multi Displacement Meter", [online], Kowa Co., Ltd., [searched on February 25, 2003], Internet <URL: http: // www. kowa-net. co. jp / product / multi / multi. htm>
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Among the above-mentioned prior arts, the patrol inspection by security personnel lacks responsiveness and has a problem in safety.
[0007]
In addition, although the electric displacement meter has high accuracy, it has problems in that it is affected by lightning damage and the like, and requires durability and frequent maintenance.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an optical fiber type displacement which is hardly affected by external factors such as weather and high voltage electric wires, has excellent durability, and can be monitored remotely. To provide a total.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an optical fiber type displacement meter that detects a displacement of a measurement target, and a plate-shaped member that receives a displacement following the displacement of the measurement target, When the object to be measured is not displaced, the cylinder placed on the plate member and the displacement received by the plate member are converted into a displacement in a direction orthogonal to the displacement, and the cylinder is moved according to the converted displacement. When the measurement object does not displace, the displacement direction conversion unit is substantially parallel to the surface of the plate-shaped member, while when the measurement object displaces, the cylinder moves in accordance with the displacement to move the cylindrical side surface. An optical fiber that is pressed from a portion and is bent is provided.
[0010]
According to the first aspect of the present invention, since the optical fiber is used as a displacement meter and a signal transmission path, it is possible to remotely monitor the optical fiber. Further, according to the present invention, since electric parts are not used for the displacement meter portion, it is not affected by the weather such as thunder or the induction as an external factor by the high voltage electric wire or the like, and the durability is excellent. .
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the displacement direction conversion section is a substantially triangular prism-shaped inclined section that separates the cylinder from the plate-shaped member by contacting an annular side face of the cylinder, The inclined portion has a cutout which can enter the interior with the displacement of the plate member while accommodating the cylinder inside, and the moving direction of the cylinder is perpendicular to the displacement direction of the plate member. And a guide portion that can be restricted in the direction.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an optical fiber displacement meter according to one embodiment of the present invention. The optical fiber type displacement meter 1 shown in FIG. 1 detects the displacement of a measurement target by using the bending of the optical fiber 11. The measurement targets of the optical fiber type displacement meter 1 are, for example, displacements caused by earthquakes or secular changes of large civil engineering structures such as tunnels, bridges, dams, buildings, river embankments, port facilities, and grounds. And the collapse of snow and ice on the slopes of mountainous areas, but it is needless to say that the present invention is not necessarily limited thereto.
[0014]
The optical fiber type displacement meter 1 has a plate-like member 12 that moves by receiving a displacement following a displacement of a measurement target in which the optical fiber-type displacement meter 1 is installed, and a measurement target to assist the movement of the plate-like member 12. A plurality of rollers 16 fixedly arranged. When the object to be measured is not moving, a cylinder 15 is placed on the upper surface of the plate-shaped member 12, and the cylinder 15 has a side surface portion in the moving direction of the plate-shaped member 12 (the left-right direction in FIG. 1). Abut. The cylinder 15 is housed in a guide portion 13 for restraining the moving direction only in a direction (vertical direction in FIG. 1) orthogonal to the moving direction of the plate member 12, and the upper surface of the cylinder 15 has an initial state (plate The optical fiber 11 penetrates the guide portion 13 so that the optical fiber 11 contacts at one point in a state where the member 12 does not move).
[0015]
FIG. 2 is a side view when the guide portion 13 is viewed from the direction of arrow A in FIG. As shown in the figure, the guide portion 13 has a notch 131, and a substantially triangular prism-shaped pedestal is formed on the notch 131, and the side surface of the cylinder 15 rises obliquely on the slope of the pedestal. A slope 14, a possible ramp, is arranged. For this reason, the slope 14 is fixed to the plate-shaped member 12, and can enter the space inside the guide portion 13 from the notch 131 of the guide portion 13 with the movement of the plate-shaped member 12. The member 12 can be moved only in a direction perpendicular to the moving direction.
[0016]
Next, the operation of the optical fiber displacement meter 1 having the above configuration will be described with reference to the explanatory diagram of FIG. In the figure, for comparison, the state of the optical fiber type displacement meter 1 before and after the displacement of the measurement target is generated (FIG. 3A) and after the displacement is generated (FIG. 3B) are also shown above and below.
[0017]
As shown in FIG. 3A, in a state before the occurrence of displacement (initial state), the cylinder 15 is placed on the plate-shaped member 12 as described above, and is not in contact with the slope 14. The optical fiber 11 is substantially parallel to the surface of the plate member 12, and the bending loss generated in the optical fiber 11 is small or almost non-existent.
[0018]
Thereafter, the slope 14 also moves in accordance with the amount of displacement of the plate member 12 in the right direction in the drawing and enters the inside of the guide portion 13, whereby the cylinder 15 separates from the plate member 12 and When the cylinder 15 is moved upward (upward), the cylinder 15 presses the optical fiber 11 which is in contact with the annular side surface thereof, thereby bending the optical fiber 11. That is, the displacement of the plate-shaped member 12 is converted into the rise of the cylinder 15 housed in the guide portion 13 via the slope 14. Therefore, in the initial state shown in FIG. 3A, the optical fiber 11 that has been in straight contact with the uppermost end of the cylinder 15 receives bending stress, and as a result, the optical pulse incident on the optical fiber 11 is Bending loss will occur as described later. In this sense, the displacement direction converting unit that converts the displacement received by the plate member 12 into a displacement in a direction orthogonal to the displacement and moves the cylinder 15 in accordance with the converted displacement includes at least the guide unit 13 and the slope 14. It is composed of
[0019]
As described above, according to the present embodiment, when the plate member 12 is displaced, the amount of displacement can be detected by the bending loss generated in the optical fiber 11. Therefore, after the optical fiber type displacement meter 1 of the present embodiment is installed at the measurement target site, a bending loss measuring device for measuring the bending loss of the optical fiber 11 is connected to the optical fiber type displacement meter 1, and the initial position before the displacement is measured. From the difference from the state, the displacement amount of the measurement target part can be detected and converted.
[0020]
That is, according to the present embodiment, the physical quantity based on the position change (displacement) of the measurement target portion can be measured not electrically but based on the bending loss of the optical fiber 11 based on the position change. For example, it is less susceptible to weather changes such as lightning and external factors such as high-voltage wires, so that the measurement accuracy can be improved and the durability can be improved.
[0021]
Further, according to the present embodiment, it is possible to measure a physical quantity based on a change in load on a measurement target portion without using an electrical component, and thus it is possible to reduce the cost of the optical fiber displacement meter 1 itself. .
[0022]
As a result, it is possible to reduce the cost (initial installation cost) when the optical fiber displacement meter 1 is first installed for detecting a change in the position of the measurement target site and the maintenance cost involved in maintenance such as replacement. .
[0023]
Note that a substantially spherical object may be used instead of the cylinder 15 that ascends the guide portion 13. Needless to say, the length of the slope 14 is determined according to the allowable displacement amount of the measurement object.
[0024]
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a displacement measurement system that measures displacement of a measurement target using a plurality of optical fiber displacement meters 1 according to the present embodiment. The displacement measuring system 100 shown in FIG. 1 uses a plurality of optical fiber displacement meters 1 to detect a bending loss generated in the optical fiber 11. In the following description, a plurality of optical fiber displacement meters are represented as 1-1, 1-2,..., 1-n (n is a positive integer of 2 or more).
[0025]
Each of the optical fiber displacement meters 1-1, 1-2,..., 1-n is connected in series via the same optical fiber 11, and each of them is installed at, for example, a site to be measured. I have. A more specific example will be described later with reference to FIG. The other components of the optical fiber type displacement meters 1-1, 1-2,..., 1-n are the same as those of the optical fiber type displacement meter 1 described with reference to FIG. The description is omitted.
[0026]
Also, the plurality of optical fiber type displacement meters 1-1,..., 1-n connected in series via the same optical fiber 11 are pulled out from the optical fiber type displacement meter 1-1 on one end side. The optical fiber 11 is connected to a bending loss measuring device 20 which measures the bending loss of the optical fiber 11, converts the bending loss into electrical loss data, and outputs the data. The bending loss measuring device 20 is communicably connected to a computer 30, which is an electronic computer such as a personal computer, via a communication network such as a LAN, a public line, or a dedicated line. The calculator 30 receives the loss data output from the bending loss measuring device 20, calculates a load change amount and a change position of the measurement target based on the received loss data, and sets a predetermined threshold based on the calculation result. The presence or absence of the corresponding position change is determined, and an alarm or the like is issued.
[0027]
Here, a schematic configuration of the bending loss measuring device 20 will be described with reference to FIG. The bending loss measuring device 20 shown in FIG. 4 is based on, for example, an OTDR (Optical-Fiber-Time Domain Reflectometer) method, and includes a light-emitting unit 21 that is a light source that outputs a light pulse P1 and a light-emitting unit 21 that is output from the light-emitting unit 21. The output light pulse P1 is output to the optical fiber 11, the backscattered light B1 returning to itself is branched, and a beam splitter 23 is output to a light receiving unit 22, which will be described later. 11, that is, the loss distribution due to the bending of the optical fiber 11 in the plurality of optical fiber displacement meters 1-1,..., 1-n, and the measured loss distribution is used as electrical loss data. And a light-receiving unit 22 that converts the data into a data and outputs it to the computer 30.
[0028]
Next, the operation of the entire displacement measurement system 100 will be described.
[0029]
An optical pulse P1 is transmitted from the bending loss measuring device 20 to the plurality of optical fiber displacement meters 1-1, 1-2,..., 1-n and is incident on the optical fiber 11.
[0030]
At this time, at least one optical fiber displacement meter 1-j (1 ≦ j ≦ n; j is an integer) among the plurality of optical fiber displacement meters 1-1, 1-2,..., 1-n. When a displacement occurs in the measurement target portion on which is installed, the optical fiber 11 which comes into contact with the cylinder 15-j of the optical fiber displacement meter 1-j, the slope 14 according to the displacement of the plate member 12-j. A bending stress is applied by the cylinder 15-j raised through -j, and as a result, bending occurs at a corresponding portion of the optical fiber 11 (hereinafter, this portion is referred to as a fiber portion). Here, "-j" is added to all the reference numerals of the components of the optical fiber type displacement meter 1-j.
[0031]
The light pulse P1 generates the backscattered light B1 while propagating through the optical fiber 11. In particular, bending loss due to bending occurs in the backscattered light from the fiber portion of the optical fiber 11 to which bending stress is applied. Therefore, if a displacement occurs somewhere in the measurement object, the bending loss of the optical fiber 11 accompanying the displacement becomes larger than in a normal state. The occurrence can be detected.
[0032]
The backscattered light B1 generated in this way propagates through the optical fiber 11 toward the light pulse P1 incident side, that is, toward the bending loss measuring device 20, and branches off via the beam splitter 23 to be received by the light receiving unit 22. Is done.
[0033]
The light receiving unit 22 generates electrical data corresponding to the bending loss distribution, that is, loss data including the generated bending loss, based on the incident backscattered light B1.
[0034]
The generated loss data is transmitted to the computer 30. The calculator 30 performs an analysis process based on the loss data, and calculates a position change (displacement) of the measurement target portion.
[0035]
Further, based on the calculated position change of the measurement target part, it is determined whether or not a position change has occurred according to a preset threshold value (for example, representing the maximum allowable displacement level of the measurement target). As a result, When it is determined that a position change exceeding the threshold has occurred, the computer 30 outputs an alarm.
[0036]
As described above, even when the displacement measurement system 100 is configured using a plurality of optical fiber displacement meters 1 shown in FIG. 1, for example, weather changes such as lightning, external factors such as high-voltage wires, etc. , Greatly improve the measurement accuracy, and further reduce the cost of the entire displacement measurement system 100 based on the cost reduction of each of the optical fiber displacement meters 1-1,..., 1-n. And the initial installation cost and the maintenance cost can be reduced.
[0037]
Such a displacement measurement system 100 is particularly suitable for measuring a large measurement target at a plurality of locations. That is, the optical fiber displacement meters 1-1,..., 1-n provided at the respective measurement sites and one bending loss measuring device 20 are wired in series using one optical fiber 11. Since it is not necessary to individually wire each of the optical fiber displacement meters 1-1,..., 1-n, the entire displacement measurement system 100 can be simplified.
[0038]
Further, no power supply is required for each of the optical fiber displacement meters 1-1,..., 1-n, so that the cost for the power supply is reduced, and maintenance such as power supply replacement is also unnecessary.
[0039]
As described above, since the optical fiber type displacement gauges 1-1,..., 1-n and the bending loss measuring device 20 can be wired only by the optical fiber 11, the bending loss measuring device 20 can be used. Is remotely arranged with respect to the optical fiber displacement meters 1-1,..., 1-n, and a change in the position of the measurement target site can be monitored on the remote side.
[0040]
The displacement measurement system 100 according to the present embodiment is installed, for example, at a connecting portion of a bridge girder in a bridge, and can be applied to a case where a moving state of the bridge girder is detected. FIG. 5 is a side view when the optical fiber type displacement meter 1 according to the present embodiment is attached to a connecting portion of a bridge girder. The two bridge girders 41 and 42 shown in the figure are connected with a pier 51 as a pedestal, and both bridge girders 41 and 42 are provided with a fall prevention device 61 connected thereto.
[0041]
For convenience, the reference numeral 1-j (1 ≦ j ≦ n; j is an integer) is given to the optical fiber type displacement meter installed on the side surface of the connecting portion, and the reference number of each part of the optical fiber type displacement meter 1-j. "-J" is additionally described. The right end of the plate member 12-j is fixedly attached to the bridge girder 42, and the rotating shaft of each roller 16 is also attached to the bridge girder 41 or 42. The guide part 13-j is also attached to the bridge girder 41. Accordingly, the plate member 12-j is also displaced rightward as the bridge girder 42 is displaced rightward in FIG. As a result, the cylinder 15 rises and bending loss occurs in the optical fiber 11, and the displacement of the bridge girder 42 can be detected.
[0042]
In the case shown in the figure, the displacement in the left direction cannot be dealt with, but this can be detected, for example, by providing the same optical fiber type displacement meter 1 on the opposite side of the figure (opposite the paper surface). I can do it.
[0043]
If the optical fiber type displacement meter 1-j is subjected to a treatment such as coating using a cover member as appropriate, the durability can be further increased.
[0044]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, there is provided an optical fiber type displacement meter which is hardly affected by external factors such as weather and high voltage wires, has excellent durability, and can be remotely monitored. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an optical fiber displacement meter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration of a guide section in the direction of arrow A in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a change of an optical fiber type displacement meter before and after displacement.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a displacement measurement system including a plurality of optical fiber displacement meters according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a side view of a connecting portion of a bridge showing one application example of the displacement measurement system shown in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
, 1-n, 1-2,..., 1-n Optical fiber displacement meter 11 Optical fiber 12 Plate member 13 Guide part 14 Slope 15 Cylinder 16 Roller 20 Bending loss measuring instrument 21 Light emitting part 22 Beam splitter 23 Light receiving unit 20 Computer 41, 42 Bridge girder 51 Bridge pier 61 Falling prevention device 100 Displacement measurement system

Claims (2)

測定対象の変位を検知する光ファイバ式変位計であって、
測定対象の変位に追従して変位を受ける板状部材と、
少なくとも前記測定対象が変位しないときには前記板状部材に載置される円筒と、
前記板状部材が受ける変位を当該変位と直交する方向への変位に変換し、この変換した変位に応じて前記円筒を移動させる変位方向変換部と、
前記測定対象が変位しないときには前記板状部材の面と略平行である一方で、前記測定対象が変位するときには当該変位に応じた前記円筒の移動によって当該円筒の環状側面部から押圧され、曲げが加えられる光ファイバと
を備えたことを特徴とする光ファイバ式変位計。
An optical fiber displacement meter that detects a displacement of a measurement object,
A plate-shaped member that receives a displacement following the displacement of the measurement target,
At least when the measurement object is not displaced, a cylinder placed on the plate-shaped member,
A displacement direction conversion unit that converts the displacement received by the plate-shaped member into a displacement in a direction orthogonal to the displacement, and moves the cylinder according to the converted displacement,
When the object to be measured is not displaced, while being substantially parallel to the surface of the plate-shaped member, when the object to be measured is displaced, it is pressed from the annular side surface of the cylinder by the movement of the cylinder in accordance with the displacement, and the bending is performed. An optical fiber type displacement meter comprising an optical fiber to be added.
前記変位方向変換部は、
前記円筒が有する環状側面部に接して前記円筒を板状部材から離間させる略三角柱形状の傾斜部と、
前記円筒を内部に収納するとともに前記傾斜部が前記板状部材の変位に伴って前記内部に進入可能な切り欠きを有し、前記円筒の移動方向を前記板状部材の変位方向とは直行する方向に拘束可能なガイド部と
から成ることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ式変位計。
The displacement direction conversion unit,
A substantially triangular prism-shaped inclined portion that contacts the annular side surface portion of the cylinder and separates the cylinder from the plate-like member,
The inclined portion has a notch which can enter the interior with the displacement of the plate-shaped member while accommodating the cylinder inside, and the moving direction of the cylinder is orthogonal to the displacement direction of the plate-shaped member. 2. The optical fiber displacement meter according to claim 1, further comprising a guide portion that can be restrained in a direction.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007120178A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Ntt Data Corp Bridge-monitoring system, bridge-monitoring method, and its program
CN107620259A (en) * 2017-09-30 2018-01-23 中铁二局第四工程有限公司 Construction protection method for bridge under a kind of high-voltage line
CN110514125A (en) * 2019-09-30 2019-11-29 西南石油大学 A kind of double steel disc bridge displacement monitoring methods

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007120178A (en) * 2005-10-28 2007-05-17 Ntt Data Corp Bridge-monitoring system, bridge-monitoring method, and its program
JP4609892B2 (en) * 2005-10-28 2011-01-12 株式会社エヌ・ティ・ティ・データ Bridge monitoring apparatus, bridge monitoring method and program
CN107620259A (en) * 2017-09-30 2018-01-23 中铁二局第四工程有限公司 Construction protection method for bridge under a kind of high-voltage line
CN110514125A (en) * 2019-09-30 2019-11-29 西南石油大学 A kind of double steel disc bridge displacement monitoring methods

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