JP2005345179A - 光ファイバセンサ使用の構造物変位・変状検知システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、光ファイバセンサ使用の構造物変位・変状検知システムであり、検知対象物に敷設された光ファイバケーブルと変位・変状センシング装置と変位・変状管理装置とを備え、変位・変状センシング装置は、少なくとも2以上の係止部とループ部を形成したセンシング部とケーブル案内部と検出信号とを有し、変位・変状管理装置は、光強度測定装置又はOTDR測定装置を有する、ことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
Time Domain Reflectometer方法に基づいて光ファイバケーブルの損失を検出するOTDR装置を使用し、建築土木工事等に関連して光ファイバセンサを敷設した例えば線状構造物の不等沈下及び施工継ぎ目などにおける変位・変状を測定検知する光ファイバセンサを使用した構造物変位・変状検知システムに関するものである。
検知対象物に敷設された光ファイバケーブルと、
前記敷設された光ファイバケーブル間で、検知対象物の検知すべき箇所に対応して設けられた変位・変状センシング装置と、
前記変位・変状センシング装置からの検知内容を受信し、管理保持する変位・変状管理装置と、
を備え、
前記変位・変状センシング装置は、
検知対象物につき予想される変位・変状箇所を境にして、該検知対象物の両面側に設けられた少なくとも2以上の係止部と、
前記係止部間に設置され、24mm以下で円状のループ部形成を保持できる剛性の光ファイバケーブルを使用し、24mm以下の径としたループ部を形成したセンシング部と、
前記ループ部を形成する光ファイバケーブル交差部に設けられ、該光ファイバケーブルの軸方向進退摺動を可能として円状ループ部径の大きさを変更自在としうるよう設けられたケーブル案内部と、
前記光ファイバケーブル内を伝播する検出信号と、
を有し、
前記変位・変状管理装置は、
前記検出信号を測定する光強度測定装置又はOTDR測定装置を有する、
ことを特徴とし、
または、
前記ケーブル案内部は、係止部間に架設された光ファイバーケーブル保持部材と、該光ファイバケーブル保持部材に光ファイバケーブルを保持させるループ状保持具と、前記ループ部を形成する光ファイバケーブル交差部に設けられ、該光ファイバケーブルの軸方向進退摺動を可能として円状ループ部径の大きさを変更自在としうるよう設けられたループ案内具と、を備えたことを特徴とし、
または、
前記光ファイバケーブルはコア、コアを被覆するクラッド及びクラッドを被覆するプラスチック材からなる保護層とを有する光ファイバ心線と該光ファイバ心線を被覆する高抗張力プラスチック繊維からなるテンションメンバとテンションメンバを被覆するポリ塩化ビニルからなるシースとを備え、断面円状に形成されてなることを特徴とし、
または、
検知対象物に敷設された光ファイバケーブルと、
前記敷設された光ファイバケーブル間で、検知対象物の検知すべき箇所に対応して設けられた変位・変状センシング装置と、
前記変位・変状センシング装置からの検知内容を受信し、管理保持する変位・変状管理装置と、
を備え、
前記変位・変状センシング装置は、
検知対象物につき予想される変位・変状箇所を境にして、該検知対象物の一面側に設けられた固定突起部と、
検知対象物の他面側に設けられ、径が24mm以下の円柱状巻き付け部を外側面に有する回転型突起部と、
固定突起部には光ファイバケーブルの一端が係止固定され、他端側は予想される変位・変状箇所を跨いで前記円柱状巻き付け部に複数回以上巻き付けて形成されたセンシング部と、
前記回転型突起部に常時回転力を付加し、突起部間に架設された光ファイバケーブルに引張力を与える回転力付加部と、
前記光ファイバケーブル内を伝播する検出信号と、
を有し、
前記変位・変状管理装置は、
前記検出信号を測定する光強度測定装置又はOTDR測定装置を有する、
ことを特徴とし、
または、
前記検出信号は、検知対象物の変位・変状箇所を検知する信号である、ことを特徴とし、
または、
前記検出信号は、検知対象物の変位・変状箇所における変位量を検知する信号である、ことを特徴とするものである。
D≧D0 の場合、ここで、D0 を24mm以下とする。
D<D0 の場合、
Lb=f(D0−D)=f(ΔD) 式(1.2)
ここで、D:光ファイバループの内径
D0:曲げによる光損失が発生しはじめる内径
Lb:曲げによる光損失
f(ΔD):実験データから得られるループ内径と光損失の関係を表す関数。
上記の式から理解されるように、Dが24mmを超えるものであると、曲げによる光損失は生じない。しかし、Dが24mm以下であると、曲げによる光損失が生じ、上記の式(1.2)が得られた。
一方、光ファイバケーブルで形成されるループ部が円形の輪状をなすと仮定したので、継ぎ目(変位・変状箇所)で発生する変位Yと内径Dには以下の関係が成り立つ。
Y=πD0−πD =π(D0−D)
式(2.2)
= π・ΔD 式(2.3)
ここで、D:継ぎ目に変位が発生した時点でのループ内径
ΔD:初期状態D0からのループ内径の変化量
ところで、図6はSM型石英ファイバケーブル(日立電線製、高抗張力プラスチック繊維補強、仕上がり外径:2.8mm)での光損失Lbと継ぎ目変位量Yとの関係について実験したデータを示したものであり、このデータから以下の関係式(3.1)が求められる。
Lb=0.0645Y2 +1.7754Y 式(3.1)
さらに、継ぎ目変位量Yとループ内径Dの変化量ΔDには、式(2.3)の関係があるため、式(3.1)に代入して次式が得られるものとなる。
Lb=0.0645(πΔD)2 +1.7754πΔD =f(ΔD) 式(3.2)
ただし、D<D0 の場合 ここで、D0は24mm以下とする。
このように、ループ部の内径が24mm以下であると、曲げによる光損失はほぼ継ぎ目の変位量の二次関数で近似できることが確認されたのである。
このような光ファイバケーブル3であれば、24mm以下の正円リング状にしたループ部14を形成すると共に、長時間保持できる剛性を有する。
させ、この固定突起部18から延出された光ファイバケーブル3は継ぎ目11を通過し、回転型突起部19が取り付けられている他面側の検知対象物10まで延び、24mm以下の径からなる回転型突起部19の円柱状巻き付け部17に3回巻き付けられている。
2 護岸構造物
3 光ファイバケーブル
4 変位・変状センシング装置
5 光パルス発信装置
6 チャンネルコレクター
7 パソコン
8 OTDR測定装置
9 変位・変状管理装置
10 検知対象物
11 継ぎ目
12 係止部
13 係止部
14 ループ部
15 基部
16 ケーブル案内部
17 円柱状巻き付け部
18 固定突起部
19 回転型突起部
20 回転軸部
21 回転型突起部本体
22 回転力付加部
23 コンクリートや石積擁壁
24 ひび割れ
25 切り土法面や自然斜面
26 段差や地すべり面
30 コア
31 クラッド
32 プラスチック材
33 保護層
34 光ファイバ心線
35 テンションメンバ
36 シース
37 光ファイバケーブル保持部材
38 ループ状の保持具
39 ループ案内具
40 光強度測定装置
Claims (6)
- 検知対象物に敷設された光ファイバケーブルと、
前記敷設された光ファイバケーブル間で、検知対象物の検知すべき箇所に対応して設けられた変位・変状センシング装置と、
前記変位・変状センシング装置からの検知内容を受信し、管理保持する変位・変状管理装置と、
を備え、
前記変位・変状センシング装置は、
検知対象物につき予想される変位・変状箇所を境にして、該検知対象物の両面側に設けられた少なくとも2以上の係止部と、
前記係止部間に設置され、24mm以下で円状のループ部形成を保持できる剛性の光ファイバケーブルを使用し、24mm以下の径としたループ部を形成したセンシング部と、
前記ループ部を形成する光ファイバケーブル交差部に設けられ、該光ファイバケーブルの軸方向進退摺動を可能として円状ループ部径の大きさを変更自在としうるよう設けられたケーブル案内部と、
前記光ファイバケーブル内を伝播する検出信号と、
を有し、
前記変位・変状管理装置は、
前記検出信号を測定する光強度測定装置又はOTDR測定装置を有する、
ことを特徴とする光ファイバセンサ使用の構造物変位・変状検知システム。
- 前記ケーブル案内部は、係止部間に架設された光ファイバーケーブル保持部材と、該光ファイバケーブル保持部材に光ファイバケーブルを保持させるループ状保持具と、前記ループ部を形成する光ファイバケーブル交差部に設けられ、該光ファイバケーブルの軸方向進退摺動を可能として円状ループ部径の大きさを変更自在としうるよう設けられたループ案内具と、を備えたことを特徴とする請求項1記載の光ファイバセンサ使用の構造物変位・変状検知システム。
- 前記光ファイバケーブルはコア、コアを被覆するクラッド及びクラッドを被覆するプラスチック材からなる保護層とを有する光ファイバ心線と該光ファイバ心線を被覆する高抗張力プラスチック繊維からなるテンションメンバとテンションメンバを被覆するポリ塩化ビニルからなるシースとを備え、断面円状に形成されてなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の光ファイバセンサ使用の構造物変位・変状検知システム。
- 検知対象物に敷設された光ファイバケーブルと、
前記敷設された光ファイバケーブル間で、検知対象物の検知すべき箇所に対応して設けられた変位・変状センシング装置と、
前記変位・変状センシング装置からの検知内容を受信し、管理保持する変位・変状管理装置と、
を備え、
前記変位・変状センシング装置は、
検知対象物につき予想される変位・変状箇所を境にして、該検知対象物の一面側に設けられた固定突起部と、
検知対象物の他面側に設けられ、径が24mm以下の円柱状巻き付け部を外側面に有する回転型突起部と、
固定突起部には光ファイバケーブルの一端が係止固定され、他端側は予想される変位・変状箇所を跨いで前記円柱状巻き付け部に複数回以上巻き付けて形成されたセンシング部と、
前記回転型突起部に常時回転力を付加し、突起部間に架設された光ファイバケーブルに引張力を与える回転力付加部と、
前記光ファイバケーブル内を伝播する検出信号と、
を有し、
前記変位・変状管理装置は、
前記検出信号を測定する光強度測定装置又はOTDR測定装置を有する、
ことを特徴とする光ファイバセンサ使用の構造物変位・変状検知システム。
- 前記検出信号は、検知対象物の変位・変状箇所を検知する信号である、ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3または請求項4記載の光ファイバセンサ使用の構造物変位・変状検知システム。
- 前記検出信号は、検知対象物の変位・変状箇所における変位量を検知する信号である、ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4または請求項5記載の光ファイバセンサ使用の構造物変位・変状検知システム。
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