JP2007114176A - Displacement measurement device and system - Google Patents

Displacement measurement device and system Download PDF

Info

Publication number
JP2007114176A
JP2007114176A JP2006004556A JP2006004556A JP2007114176A JP 2007114176 A JP2007114176 A JP 2007114176A JP 2006004556 A JP2006004556 A JP 2006004556A JP 2006004556 A JP2006004556 A JP 2006004556A JP 2007114176 A JP2007114176 A JP 2007114176A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rod
fiber grating
measurement
shaped
axial direction
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
JP2006004556A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4836180B2 (en
Inventor
Hiroshi Chikahisa
博志 近久
Shigeru Miwa
滋 三輪
Masayuki Tsutsui
雅行 筒井
Koju Kumagai
幸樹 熊谷
Toshiro Abo
寿郎 阿保
Takuyuki Tamura
琢之 田村
Hiroo Matsuda
浩朗 松田
Tomomoto Shiotani
智基 塩谷
Hiroshi Motoyama
寛 本山
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.)
Tobishima Corp
Original Assignee
Tobishima Corp
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 Tobishima Corp filed Critical Tobishima Corp
Priority to JP2006004556A priority Critical patent/JP4836180B2/en
Publication of JP2007114176A publication Critical patent/JP2007114176A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4836180B2 publication Critical patent/JP4836180B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement measurement device and a displacement measurement system inexpensively constructible and capable of accurately measuring three-dimensional displacement of an optional point in the ground, for example, only by an optical fiber sensor of a FBG system (fiber grating method). <P>SOLUTION: This displacement measurement device includes a flexible rod-shaped measurement base body, a pair of first fiber grating parts installed in two positions, which are symmetric to each other in the axial direction of the rod-shaped measurement base body, on the outer circumferential face of the rod-shaped measurement base body, a second fiber grating parts arranged in two positions symmetric in the axial direction of the rod-shaped measurement body in the position turned around the axis of the rod-shaped measurement base body from the installation positions of the first fiber grating parts, a measurement part having optical fibers connecting the first fiber grating parts and the second grating parts together, and fixing apparatuses fixing the optical fibers on both sides of the fiber grating parts. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、変位計測装置及び変位計測システムにかかり、特に地中内の変位を計測する変位計測システムに関するものである。
The present invention relates to a displacement measuring device and a displacement measuring system, and more particularly to a displacement measuring system that measures displacement in the ground.

従来、地中変位の計測についてはいわゆる傾斜計が一般によく利用されている。     Conventionally, so-called inclinometers are commonly used for measuring underground displacement.

しかしながら、傾斜計による変位計測は地中における一定間隔ごとの計測であるため、連続的な計測あるいは任意点での計測ができないとの課題があった。     However, since displacement measurement by an inclinometer is measurement at regular intervals in the ground, there is a problem that continuous measurement or measurement at an arbitrary point cannot be performed.

そのため、光ファイバセンサを用いて任意点の計測が行える装置が別途提案されている(特開2003−14451)。     For this reason, a device capable of measuring an arbitrary point using an optical fiber sensor has been proposed separately (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-14451).

しかして、前記の装置はOTDRまたはB−OTDR方式を利用しているため計測精度が悪いという課題があった。     Therefore, since the above apparatus uses the OTDR or B-OTDR system, there is a problem that measurement accuracy is poor.

これら従来の提案に対し、前記の光ファイバセンサと前記の傾斜計を両方利用して計測精度を向上させる装置が提案されているが(特開2005−61985)、コスト高との指摘がある。     In contrast to these conventional proposals, an apparatus for improving measurement accuracy using both the optical fiber sensor and the inclinometer has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-61985), but there is an indication that the cost is high.

この様に、上記従来提案されている計測装置では、
(1)計測精度が良好ではないため、該計測精度を向上させたい場合には、ほかにさらに計測装置を用意しなければならず、そのため計測装置や計測システムが複雑になり、ほかの計測装置の分についてはコスト高となる(特開2005−61985号公報)。
(2)上記従来提案の計測装置はあくまで2次元変位計測装置にとどまり、いわゆる3次元変位を測定したい場合には、やはり別途ほかの計測装置を必要とせざるを得ない。
(3)尚、いわゆるFBG方式の光ファイバセンサを利用すれば計測精度の向上が見込めるが、前記FBG方式の光ファイバセンサを使用して、従来のB−OTDR方式のような装置及び方法(パイプひずみ計のような測定装置及び方法)で測定する構成としなくてはならず、該装置や方法では例えば地盤の変形モードなどの違いを把握できないとの課題があった。
特開2005−61985号公報
In this way, with the above-described conventionally proposed measuring apparatus,
(1) Since the measurement accuracy is not good, if it is desired to improve the measurement accuracy, another measurement device must be prepared, which complicates the measurement device and the measurement system, and other measurement devices. This increases the cost (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-61985).
(2) The above-described conventionally proposed measuring device is limited to a two-dimensional displacement measuring device, and if it is desired to measure a so-called three-dimensional displacement, another measuring device must be required.
(3) Although the so-called FBG type optical fiber sensor can be used to improve the measurement accuracy, the FBG type optical fiber sensor can be used to make an apparatus and method (pipe) similar to the conventional B-OTDR type. It has to be configured to measure with a measuring apparatus and method such as a strain gauge, and there is a problem that the apparatus and method cannot grasp differences such as the deformation mode of the ground.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-61985

かくして、本発明は前記従来の課題に対処すべく創案されたものであって、いわゆるFBG方式(ファイバグレーティング方式)の光ファイバセンサのみで、例えば地盤内任意点の3次元変位を精度良く計測でき、しかもそのコストを安価にして構成できる変位計測装置および変位計測システムの提供を目的とするものである。
Thus, the present invention was devised to cope with the above-described conventional problems, and can measure, for example, a three-dimensional displacement at an arbitrary point in the ground with high accuracy using only a so-called FBG type (fiber grating type) optical fiber sensor. In addition, it is an object of the present invention to provide a displacement measuring device and a displacement measuring system that can be configured at a low cost.

本発明による変位計測装置は、
柔軟性を有する棒状計測基体と、
前記棒状計測基体の外周面上で、該棒状計測基体の軸方向略対称となる2箇所位置に設置された一組の第1ファイバグレーティング部と、前記第1ファイバグレーティング部の設置位置より棒状計測基体の軸回りへ回転させた位置で、かつ前記棒状計測基体の軸方向略対称となる2箇所位置に設置された第2ファイバグレーティング部と、
前記第1ファイバグレーティング部と第2ファイバグレーティング部とを連結する光ファイバと、を備えて形成された計測部と、
前記光ファイバを前記ファイバグレーティング部の両側で固定する固定具と、
を有する棒状計測基体を備えたことを特徴とし、
または、
柔軟性を有する棒状計測基体と、
前記棒状計測基体の外周面上で、該棒状計測基体の軸方向略対称となる2箇所位置に設置された一組の第1ファイバグレーティング部と、前記第1ファイバグレーティング部の設置位置より棒状計測基体の軸回りへ略90度回転させた位置で、かつ前記棒状計測基体の軸方向略対称となる2箇所位置に設置された第2ファイバグレーティング部と、
前記第1ファイバグレーティング部と第2ファイバグレーティング部とを連結する光ファイバと、を備えて形成された計測部と、
前記光ファイバを前記ファイバグレーティング部の両側で固定する固定具と、
を有する棒状計測基体を備えたことを特徴とし、
または、
前記計測部は、前記第1ファイバグレーティング部の設置位置より第2ファイバグレーティング部の設置位置方向に向かって、棒状計測基体の軸回りに回転させた位置に複数個のファイバグレーティング部を設置して構成された、
ことを特徴とし、
または、
前記計測部は、前記棒状計測基体の軸方向に向かい間隔をあけて、少なくとも2カ所に設置されて構成された、
ことを特徴とし、
または、
前記棒状計測基体は軸方向へ向かい複数個連結可能とされ、かつ各々の棒状計測基体に設置された前記光ファイバも相互に連結可能とされた、
ことを特徴とし、
または、
前記棒状計測基体は少なくとも軸方向いずれかの端部側に軸方向への伸縮許容部が設けられた、
ことを特徴とし、
または、
前記棒状計測基体は、軸方向一端側には軸方向外側に向かって開口する嵌合凹部が、軸方向他端部には前記嵌合凹部へ遊嵌する嵌入部が設けられ、嵌合凹部と嵌入部との間には伸縮許容部が設けられた、
ことを特徴とし、
または、
前記棒状計測基体において、前記嵌合凹部の外周面形状は、棒状計測基体の外周面形状より外側へ膨出する膨出部形状として構成された、
ことを特徴とし、
または、
前記棒状計測基体において、前記嵌合凹部の外周面には、ボーリング孔内に棒状基体を保持する保持部が設けられた、
ことを特徴とし、
または、
前記棒状計測基体の外周面には軸方向へ向かって軸方向伸縮変位を計測する伸縮用ファイバグレーティング部が設けられた第2計測部が形成された、
ことを特徴とし、
または、
前記棒状計測基体は円筒状部材で形成され、中空部内には温度補正用ファイバグレーティング部が設置され、かつ前記温度補正用ファイバグレーティング部は前記光ファイバに接続されている、
ことを特徴とし、
または、
前記棒状計測基体は円柱状部材で形成され、外周面上には中空チューブが軸方向へ向かって取り付けられると共に、該中空チューブ内には温度補正用ファイバグレーティング部が設置され、かつ前記温度補正用ファイバグレーティング部についても前記光ファイバに接続されていることを特徴とし、
または、
前記軸方向への伸縮許容部が設けられた棒状計測基体において、前記温度補正用ファイバグレーティング部の設置がなくとも、計測値の温度補正が可能とされた、
ことを特徴とし、
または、
前記棒状計測基体は柔軟性を有する長尺の棒状部材により構成され、該棒状計測基体の軸方向に向かっては間隔をあけて光ファイバに連結された複数のファイバグレーティング部が設置されると共に、軸方向へ向かい間隔をあけて前記光ファイバを固定する固定具が取り付けられ、
前記棒状計測基体を複数個連結した状態と同様の構成に形成可能とした、
ことを特徴とし、
または、
計測部より計測された計測データを取り込む取込手段と、
取り込まれた計測データを通信回線網を介して送信する送信手段と、
送信された計測データを受信する受信手段と、
予め計測すべき箇所の位置データが入力され、該位置データに基づき計測箇所の変位前画像を描画する描画手段と、
前記計測データに基づき計測箇所の変位後画像を描画する変位後画像描画手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
The displacement measuring device according to the present invention is:
A flexible rod-shaped measurement substrate;
On the outer peripheral surface of the rod-shaped measurement substrate, a pair of first fiber grating portions installed at two positions that are substantially symmetrical in the axial direction of the rod-shaped measurement substrate, and a rod-shaped measurement from the installation position of the first fiber grating portion A second fiber grating portion installed at two positions that are substantially symmetrical in the axial direction of the rod-shaped measurement substrate at a position rotated about the axis of the substrate;
An optical fiber connecting the first fiber grating part and the second fiber grating part, and a measurement part formed by including:
A fixture for fixing the optical fiber on both sides of the fiber grating part;
It is characterized by having a rod-shaped measurement substrate having
Or
A flexible rod-shaped measurement substrate;
On the outer peripheral surface of the rod-shaped measurement substrate, a pair of first fiber grating portions installed at two positions that are substantially symmetrical in the axial direction of the rod-shaped measurement substrate, and a rod-shaped measurement from the installation position of the first fiber grating portion A second fiber grating portion installed at two positions that are substantially symmetrical in the axial direction of the rod-shaped measurement substrate at a position rotated approximately 90 degrees around the axis of the substrate;
An optical fiber connecting the first fiber grating part and the second fiber grating part, and a measurement part formed by including:
A fixture for fixing the optical fiber on both sides of the fiber grating part;
It is characterized by having a rod-shaped measurement substrate having
Or
The measurement unit has a plurality of fiber grating units installed at positions rotated about the axis of the rod-shaped measurement base from the installation position of the first fiber grating unit toward the installation position of the second fiber grating unit. Configured,
It is characterized by
Or
The measuring unit is configured to be installed in at least two places at an interval in the axial direction of the rod-shaped measuring base,
It is characterized by
Or
A plurality of the rod-shaped measuring bases can be connected in the axial direction, and the optical fibers installed on each of the bar-shaped measuring bases can also be connected to each other.
It is characterized by
Or
The rod-shaped measurement base is provided with an expansion / contraction allowance portion in the axial direction on at least one end side in the axial direction,
It is characterized by
Or
The rod-shaped measuring base is provided with a fitting recess that opens toward the outer side in the axial direction at one end in the axial direction, and a fitting portion that loosely fits into the fitting recess at the other end in the axial direction. An expansion / contraction allowance portion is provided between the insertion portion and the insertion portion.
It is characterized by
Or
In the rod-shaped measurement base, the outer peripheral surface shape of the fitting recess is configured as a bulging portion shape that bulges outward from the outer peripheral surface shape of the rod-shaped measurement base.
It is characterized by
Or
In the rod-shaped measurement base, a holding portion for holding the rod-shaped base in the bore hole is provided on the outer peripheral surface of the fitting recess.
It is characterized by
Or
On the outer peripheral surface of the rod-shaped measurement base, a second measurement unit provided with an expansion / contraction fiber grating unit for measuring an axial expansion / contraction displacement toward the axial direction was formed,
It is characterized by
Or
The rod-shaped measurement base is formed of a cylindrical member, a temperature correction fiber grating portion is installed in the hollow portion, and the temperature correction fiber grating portion is connected to the optical fiber.
It is characterized by
Or
The rod-shaped measurement base is formed of a cylindrical member, and a hollow tube is attached to the outer peripheral surface in the axial direction, and a temperature correction fiber grating portion is installed in the hollow tube, and the temperature correction The fiber grating portion is also connected to the optical fiber,
Or
In the rod-shaped measurement base provided with the expansion / contraction allowance part in the axial direction, the temperature correction of the measurement value was made possible without the installation of the temperature correction fiber grating part.
It is characterized by
Or
The rod-shaped measurement base is composed of a long and flexible rod-shaped member, and a plurality of fiber grating portions connected to the optical fiber at an interval are installed in the axial direction of the rod-shaped measurement base, A fixture for fixing the optical fiber at an interval in the axial direction is attached,
It was possible to form in the same configuration as the state where a plurality of the rod-shaped measurement bases are connected,
It is characterized by
Or
Capture means for capturing measurement data measured by the measurement unit;
A transmission means for transmitting the captured measurement data via a communication network;
Receiving means for receiving the transmitted measurement data;
Position data to be measured in advance is input, drawing means for drawing a pre-displacement image of the measurement position based on the position data,
A post-displacement image rendering means for rendering the post-displacement image of the measurement location based on the measurement data;
It is characterized by comprising.

本発明による変位計測装置及び変位計測システムであれば、いわゆるFBG方式(ファイバグレーティング方式)の光ファイバセンサのみで、例えば地盤内任意点の3次元変位を精度良く、かつコストを安価にして計測できるとの優れた効果を奏する。
With the displacement measuring apparatus and displacement measuring system according to the present invention, it is possible to measure, for example, a three-dimensional displacement at an arbitrary point in the ground with high accuracy and low cost, using only a so-called FBG (fiber grating) optical fiber sensor. And has an excellent effect.

以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。     Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.

ここで、ファイバグレーティング型光ファイバセンサ、すなわちファイバグレーティングをセンサとして使用するタイプのセンサ原理につき、若干説明する。     Here, a fiber grating type optical fiber sensor, that is, a sensor principle of a type using a fiber grating as a sensor will be described briefly.

まず、図10に示すように、光ファイバ1のコア2内に複数のブラッグ回折格子3が形成されている。     First, as shown in FIG. 10, a plurality of Bragg diffraction gratings 3 are formed in the core 2 of the optical fiber 1.

そして、ブラッグ回折格子3に入射光4が入射されると、ブラッグ回折格子3の間隔xとコア2の屈折率の積に比例する周波数を持つ反射光5が発生する。     When the incident light 4 is incident on the Bragg diffraction grating 3, reflected light 5 having a frequency proportional to the product of the interval x of the Bragg diffraction grating 3 and the refractive index of the core 2 is generated.

しかして、光ファイバ1にひずみが生じると、ブラッグ回析格子3の間隔xが変化するため、反射光5の周波数も変化する。そして、FBGを利用したセンサ、すなわちファイバグレーティングセンサは、この変化量をもとにひずみを計算するものとなる。     Thus, when the optical fiber 1 is distorted, the interval x of the Bragg diffraction grating 3 changes, so that the frequency of the reflected light 5 also changes. A sensor using FBG, that is, a fiber grating sensor, calculates strain based on the amount of change.

FBG、すなわちファイバグレーティング6は光ファイバ1のコア2内ブラッグ回析格子3を入射光4を用いてGeドープ領域に形成されたもので、格子間隔xで決まる特定の波長λの光を反射する特徴を有する。     The FBG, that is, the fiber grating 6 is formed by forming the Bragg diffraction grating 3 in the core 2 of the optical fiber 1 in the Ge-doped region using the incident light 4 and reflects light having a specific wavelength λ determined by the grating interval x. Has characteristics.

今、長さLの光ファイバ1が張力を受けてΔLだけ伸張したとき、歪み率をεとして

Figure 2007114176
と定義し、ファイバグレーティング6の格子間隔xも同じ比率でのびると仮定すれば、温度が一定のもとでは波長も同じ比率
Figure 2007114176
で変化することとなる。
従って、反射光5の波長を計測することで歪み率εが得られることとなる。 Now, when the optical fiber 1 of length L is stretched by ΔL under tension, the strain rate is ε
Figure 2007114176
Assuming that the grating spacing x of the fiber grating 6 also extends at the same ratio, the wavelength is the same ratio under a constant temperature.
Figure 2007114176
Will change.
Therefore, the distortion rate ε can be obtained by measuring the wavelength of the reflected light 5.

しかして、ファイバグレーティング6を被測定物体に取り付けておけば、その物体の歪みをファイバグレーティングの歪みとして検出することができるのである。     If the fiber grating 6 is attached to the object to be measured, the distortion of the object can be detected as the distortion of the fiber grating.

また、ファイバグレーティング6の透過光19は反射成分が欠落したスペクトルとなるので、欠落した波長を計測しても同様の計測が可能となる。     Further, since the transmitted light 19 of the fiber grating 6 has a spectrum with a missing reflection component, the same measurement is possible even if the missing wavelength is measured.

このように、ファイバグレーティング6は、光ファイバ1のコア2内の屈折率を周期的に変化させたブラッグ回折格子3を有して構成されており、該ファイバーグレーティング波長選択性をひずみ測定に応用したものと言える。   As described above, the fiber grating 6 includes the Bragg diffraction grating 3 in which the refractive index in the core 2 of the optical fiber 1 is periodically changed. The fiber grating wavelength selectivity is applied to strain measurement. It can be said that.

また、ファイバグレーティング型光ファイバセンサの前記ファイバグレーティング6には1mmあたり約2000個のブラッグ回折格子3が配置可能と言われている。     Further, it is said that about 2000 Bragg diffraction gratings 3 can be arranged per 1 mm in the fiber grating 6 of the fiber grating type optical fiber sensor.

次に、本発明の実施例を図を参照して説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1、図2に本発明の基本的構成を示す。     1 and 2 show the basic configuration of the present invention.

本発明において、棒状計測基体7は柔軟性を要求されており、例えば柔軟性のある円柱状あるいは円筒状をなす金属棒あるいは金属製パイプ等が用いられる。しかしながら、棒状計測基体7はこのような円柱状をなす金属製棒あるいは円筒状をなす金属製パイプに限定されるものではなく、柔軟性があり、複数のファイバグレーティング6が棒状計測基体7の外周面で、かつ軸方向に向かって間隔をおいて複数設置できる部材であればよい。     In the present invention, the bar-shaped measurement base 7 is required to have flexibility, and for example, a flexible columnar or cylindrical metal rod or metal pipe is used. However, the rod-shaped measurement substrate 7 is not limited to such a cylindrical metal rod or a cylindrical metal pipe, and is flexible, and a plurality of fiber gratings 6 are arranged on the outer periphery of the rod-shaped measurement substrate 7. Any member that can be installed on the surface and spaced apart in the axial direction may be used.

通常、この棒状計測基体7の長さは、例えば地盤31の変位計測であれば、計測する地盤31の深さに対応させて約10m以上の長さのものが用いられ、かつ当該棒状計測基体7の外周面上には複数のファイバグレーティング6が軸方向へ所定の間隔をおいて設置されるものとなる。     In general, the length of the rod-shaped measurement base 7 is, for example, a length of about 10 m or more corresponding to the depth of the ground 31 to be measured if the displacement of the ground 31 is measured. A plurality of fiber gratings 6 are installed on the outer peripheral surface 7 at predetermined intervals in the axial direction.

図1は長尺な棒状計測基体7につきその外周面を平面状に展開した図であり、複数のファイバグレーティング部が設けられた1本の光ファイバ1の設置状態(引き回し状態)を平面的に示してある。
図1から理解されるように、前記光ファイバ1は、平面状に展開された棒状計測基体7を示す図1の棒状計測基体7の上側0度の位置から棒状計測基体7の軸方向下方に向かって敷設され、図1の棒状計測基体7の下端で0度の位置を通過すると共に、略半円状に湾曲させて棒状計測基体7の下側180度の角度位置から再び軸方向上方に向かって敷設され、棒状計測基体7の上側180度の位置から上方外側に突設される。この間において、0度の位置及び180度の位置には複数の第1ファイバグレーティング部9が所定の間隔をあけて取り付けられている。
FIG. 1 is a diagram in which the outer peripheral surface of a long rod-shaped measurement base body 7 is developed in a planar shape, and the installation state (drawing state) of one optical fiber 1 provided with a plurality of fiber grating portions is planarly shown. It is shown.
As can be understood from FIG. 1, the optical fiber 1 extends from the position of 0 degrees on the upper side of the bar-shaped measurement base 7 in FIG. 1 is passed through the position of 0 degree at the lower end of the rod-shaped measuring base 7 in FIG. 1, and is bent in a substantially semicircular shape so as to be axially upward again from the lower 180-degree angular position of the rod-shaped measuring base 7. It is laid toward the upper side and protrudes upward and outward from a position 180 degrees on the upper side of the rod-shaped measuring base 7. In the meantime, a plurality of first fiber grating portions 9 are attached at a predetermined interval at a position of 0 degrees and a position of 180 degrees.

そして、前記突設された光ファイバ1の端部は、コネクタ16を介して他の光ファイバ1に接続され、さらに接続された他の光ファイバ1は湾曲されて、棒状計測基体7の上側90度の位置から軸方向下方に向かって再び直線状に下り敷設され、図1の棒状計測基体7の下側90度の位置8を通過するべく取り付けられる。     Then, the end portion of the projected optical fiber 1 is connected to another optical fiber 1 via a connector 16, and the other connected optical fiber 1 is curved to be on the upper side 90 of the rod-shaped measurement base 7. It is laid down again in a straight line from the position in the axial direction downward in the axial direction, and attached so as to pass through the position 8 at the lower 90 degrees of the rod-shaped measuring base 7 in FIG.

しかして、図1の棒状計測基体7の下側90度の位置を通過した光ファイバ1は、略半円状に湾曲されて、再び棒状計測基体の下側270度の位置から、軸方向上方へ向かい、直線状に上り敷設され、棒状計測基体7の上側270度の位置を通過して、外側に突設される。この間において、90度の位置及び270度の位置には複数の第2ファイバグレーティング部10が所定の間隔をあけて取り付けられている。     Thus, the optical fiber 1 that has passed through the lower 90 ° position of the rod-shaped measurement base 7 in FIG. 1 is curved in a substantially semicircular shape, and is again axially upward from the lower position 270 ° of the bar-shaped measurement base. It goes up and lays in a straight line, passes through a position of 270 degrees on the upper side of the rod-shaped measuring base 7 and protrudes outward. In the meantime, a plurality of second fiber grating portions 10 are attached at predetermined intervals at positions of 90 degrees and 270 degrees.

この突設された光ファイバ1の端部は、コネクタ16を介して他の光ファイバ1に接続され、該接続された他の光ファイバ1は湾曲されて、棒状計測基体7の外周面に設けられた温度補正用ファイバグレーティング部を収納する中空チューブ17上端から進入し、当該中空チューブ17下端部まで敷設されている。     The projecting end of the optical fiber 1 is connected to another optical fiber 1 through a connector 16, and the other connected optical fiber 1 is bent and provided on the outer peripheral surface of the rod-shaped measurement base 7. The temperature correction fiber grating portion is inserted from the upper end of the hollow tube 17 and laid down to the lower end portion of the hollow tube 17.

このように、図1、図2から理解されるべく、複数の第1ファイバグレーティング部9、第2ファイバグレーティング部10及び温度補正用ファイバグレーティング部12が前記接続されて1本となった光ファイバ1には設けられており、図1、図2に示す実施例では32箇所、温度補正用のファイバグレーティング部12が8箇所の合計40個のファイバグレーティング部が設けられている。     As can be understood from FIGS. 1 and 2, a plurality of first fiber grating portions 9, second fiber grating portions 10, and temperature correction fiber grating portions 12 are connected to form one optical fiber. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a total of 40 fiber grating portions are provided at 32 locations and at eight temperature-correcting fiber grating portions 12.

そして、実際の棒状計測基体7の例えば計測すべき地盤31内への設置は図2のように行われる。     Then, the actual rod-shaped measurement base 7 is installed in the ground 31 to be measured, for example, as shown in FIG.

本実施例における棒状計測基体7の長さは12mほどであり、略1.5m間隔でファイバグレーティング部による計測部11が設けられ、かつ軸方向へ向かい、第1ファイバグレーティング部9及び第2ファイバグレーティング部10によって構成された2箇所の計測部11、11毎にリング状の固定具8が取り付けられ、複数のファイバグレーティング部が取り付けられた光ファイバ1を棒状計測基体7の外周面上に固定し、かつ地盤内のボーリング孔18に固定するものとしている。     In this embodiment, the length of the rod-shaped measurement base body 7 is about 12 m, the measurement units 11 by the fiber grating units are provided at intervals of about 1.5 m, and the first fiber grating unit 9 and the second fiber are directed in the axial direction. A ring-shaped fixture 8 is attached to each of the two measurement parts 11 and 11 constituted by the grating part 10, and the optical fiber 1 to which a plurality of fiber grating parts are attached is fixed on the outer peripheral surface of the rod-like measurement base 7. And it shall fix to the boring hole 18 in the ground.

ここで、図1において、数字の「1」と「16」、「2」と「15」、「3」と「14」、「4」と「13」、「5」と「12」、「6」と「11」、「7」と「10」及び「8」と「9」で示されるファイバグレーティング部が第1ファイバグレーティング部9であり、数字の「17」と「32」、「18」と「31」、「19」と「30」、「20」と「29」、「21」と「28」、「22」と「27」、「23」と「26」及び「24」と「25」で示されるファイバグレーティング部が第2ファイバグレーティング部10となっている。     In FIG. 1, the numbers “1” and “16”, “2” and “15”, “3” and “14”, “4” and “13”, “5” and “12”, “ The fiber grating portions indicated by “6” and “11”, “7” and “10”, and “8” and “9” are the first fiber grating portions 9, and the numbers “17”, “32”, “18” ”And“ 31 ”,“ 19 ”and“ 30 ”,“ 20 ”and“ 29 ”,“ 21 ”and“ 28 ”,“ 22 ”and“ 27 ”,“ 23 ”,“ 26 ”, and“ 24 ” The fiber grating portion indicated by “25” is the second fiber grating portion 10.

すなわち、一組の第1グレーティング部9が、棒状計測基体7の軸方向略対称となる2箇所位置に設置され、また、第2ファイバグレーティング部10が、前記第1ファイバグレーティング部9の設置位置より棒状計測基体7の軸回りへ略90度回転させた位置で、かつ前記棒状計測基体の軸方向略対称となる2箇所位置に設置されるのである。     That is, the set of first grating portions 9 is installed at two positions that are substantially symmetrical in the axial direction of the rod-shaped measurement base body 7, and the second fiber grating portion 10 is installed at the position where the first fiber grating portion 9 is installed. Further, the rod-shaped measuring base 7 is installed at two positions that are substantially 90 degrees around the axis of the rod-shaped measuring base 7 and are substantially symmetrical in the axial direction of the bar-shaped measuring base.

そして、この第1ファイバグレーティング部9及び第2ファイバグレーティング部10により計測部11が構成されているのである。     The first fiber grating part 9 and the second fiber grating part 10 constitute a measuring part 11.

従って、本実施例では棒状計測基体7の軸方向に所定の間隔をあけて8箇所の計測部11が構成されていることになる。     Therefore, in this embodiment, eight measuring units 11 are configured at predetermined intervals in the axial direction of the rod-shaped measuring base 7.

すなわち、本実施例では1.5mの間隔をおいて軸方向下側に向かって、8箇所の計測部11が第1ファイバグレーティング部9及び第2ファイバグレーティング部10により構成されるものとなる。     That is, in this embodiment, the eight measurement units 11 are configured by the first fiber grating unit 9 and the second fiber grating unit 10 toward the lower side in the axial direction with an interval of 1.5 m.

さらに、温度補正用のファイバグレーティング部12が図1に示されるように、棒状計測基体7の軸方向へ1.5mの間隔をおいて、かつ中空チューブ17の内部にフリーの状態で8個設けられており、これにより温度変化による計測値の誤差を補正するように構成されている。     Further, as shown in FIG. 1, eight temperature-correcting fiber grating portions 12 are provided in the hollow tube 17 in a free state with an interval of 1.5 m in the axial direction of the rod-shaped measuring base 7. Thus, the error of the measured value due to the temperature change is corrected.

ところで、本実施例では1本の光ファイバ1に40個のファイバグレーティング部を設けてあるが、1本の光ファイバ1では100個までのファイバグレーティング部の計測が可能となっている。     By the way, in this embodiment, 40 fiber grating portions are provided in one optical fiber 1, but up to 100 fiber grating portions can be measured in one optical fiber 1.

よって、例えば地盤内深い箇所での変位測定が必要なときにはさらに長尺の棒状計測基体7を使用し、それに100個以内で多くのファイバグレーティング部を取り付けて計測するか、あるいは従来の棒状計測基体7に新たな棒状計測基体7を継ぎ足して長尺にすると共に、それぞれに敷設してある光ファイバ1、1同士をもコネクタ6を介して連結し、100個以内で多くのファイバグレーティング部を取り付けた1本の光ファイバ1状にすることが考えられる。     Therefore, for example, when it is necessary to measure the displacement at a deep location in the ground, a longer rod-shaped measurement base 7 is used, and the measurement is performed by attaching a number of fiber grating portions within 100 pieces, or the conventional bar-shaped measurement base. A new rod-shaped measuring base 7 is added to 7 to make it long, and the optical fibers 1 and 1 laid on each are also connected to each other via a connector 6, and a large number of fiber grating portions are attached within 100 pieces. It is conceivable to form a single optical fiber 1.

なお、図17から理解されるように、FBG光測定装置20に光スイッチ35を接続し、該光スイッチ35にそれぞれ5系統に分岐して設置した光ファイバ1を接続して構成することもできる。     As can be understood from FIG. 17, it is also possible to connect the optical switch 35 to the FBG light measuring device 20 and connect the optical fiber 1 branched and installed in five systems to the optical switch 35. .

次に、図11及び図12は、棒状計測基体7を複数個連結可能とする機構を示している。
地盤の深さ方向の変位、すなわち略垂直方向の変位を測定する場合も、前記地盤の深さ方向へ向かってボーリング孔18を掘削し、該ボーリング孔18内に前記棒状計測基体7を取り付ける。
そして、地盤の深さ方向の変位、すなわち略垂直方向の変位を特に、精度よく正確に測定するためには、棒状計測基体7の軸方向の変位を前記地盤の挙動に自由に追随できるように計測部11を取り付ける必要がある。
Next, FIGS. 11 and 12 show a mechanism that allows a plurality of rod-shaped measurement base bodies 7 to be connected.
When measuring the displacement in the depth direction of the ground, that is, the displacement in the substantially vertical direction, the borehole 18 is excavated in the depth direction of the ground, and the rod-shaped measurement base body 7 is attached in the borehole 18.
In order to measure the displacement in the depth direction of the ground, that is, the displacement in the substantially vertical direction particularly accurately and accurately, the displacement in the axial direction of the rod-shaped measuring base 7 can freely follow the behavior of the ground. It is necessary to attach the measurement unit 11.

例えば、棒状計測基体7の材質については、計測する地盤の強度に合致した弾性係数のものにするなどが考えられる。しかし、多種多様の地盤強度が存する計測状況において、前記のような材質の棒状計測基体7をいちいち使用するのは困難であり、現実的ではない。そこで以下の機構によって地盤の深さ方向変位の正確な測定を可能としたのである。 For example, the material of the rod-shaped measurement base 7 may be an elastic coefficient that matches the strength of the ground to be measured. However, it is difficult to use the bar-shaped measurement base 7 made of the above-mentioned materials one by one in a measurement situation where various ground strengths exist, which is not realistic. Therefore, the following mechanism made it possible to accurately measure the displacement in the depth direction of the ground.

ここで、連結すべき棒状計測基体7には、軸方向のいずれかの端部側において、ボーリング孔18内壁に係止するための地中固定部37を有するものとする。そして、当該地中固定部37は例えば略短筒状に形成し、その内孔の径を棒状計測基体7の径とほぼ同一に形成することが考えられる。ついで当該棒状計測基体7の端部を該地中固定部37内孔に、例えば中間部分まで挿入し、両者を固定することにより、棒状計測基体7と地中固定部37を一体化させる。 Here, it is assumed that the rod-shaped measurement base body 7 to be connected has an underground fixing portion 37 for locking to the inner wall of the boring hole 18 on either end side in the axial direction. Then, it is conceivable that the underground fixed portion 37 is formed in, for example, a substantially short cylindrical shape, and the diameter of the inner hole thereof is formed substantially the same as the diameter of the rod-shaped measurement base body 7. Next, the rod-shaped measurement base 7 and the underground fixing part 37 are integrated by inserting the end of the rod-shaped measurement base 7 into the inner hole of the underground fixing part 37, for example, up to the middle part and fixing both.

これにより前記地中固定部37内孔の開口部側には、いわゆる外側に膨出する嵌合凹部47が形成されるものとなる。したがって、該嵌合凹部47が形成された地中固定部37の外周面には、棒状計測基体7の外周面より外側へ膨出する形状で構成されることとなる。 As a result, a fitting recess 47 bulging outward is formed on the opening side of the inner hole of the underground fixed portion 37. Accordingly, the outer peripheral surface of the underground fixed portion 37 in which the fitting concave portion 47 is formed is configured to have a shape that bulges outward from the outer peripheral surface of the rod-shaped measurement base body 7.

さらに、該嵌合凹部47が形成された地中固定部37の外周面には、ボーリング孔18内壁に棒状計測基体7を保持係止するため必要な摩擦力を発生させる保持部48が設けられる。ここで、該保持部48は、必要な摩擦力を得るために、凹凸型、波型、のこぎり型等に加工形成しても構わない。 Further, on the outer peripheral surface of the underground fixed portion 37 in which the fitting concave portion 47 is formed, a holding portion 48 that generates a frictional force necessary for holding and locking the rod-shaped measuring base body 7 on the inner wall of the boring hole 18 is provided. . Here, the holding portion 48 may be processed and formed into an uneven shape, a wave shape, a saw shape, or the like in order to obtain a necessary frictional force.

また前記保持部48を外側に膨出あるいは収縮する膨出収縮部材で形成しても構わない。すなわち、ボーリング孔18内に棒状計測基体7を挿入して設置した後、該膨出収縮部材を膨張させて摩擦力を発生させる機構を採用すれば容易に棒状計測基体7をボーリング孔18内に固定させ、設置することができるからである。 The holding portion 48 may be formed of a bulging / shrinking member that bulges or shrinks outward. That is, after the rod-shaped measurement base body 7 is inserted and installed in the boring hole 18, the rod-shaped measurement base body 7 can be easily placed in the boring hole 18 by adopting a mechanism that expands the bulging / shrinking member and generates a frictional force. This is because it can be fixed and installed.

ところで、棒状計測基体7の軸方向他端部は、連結すべきほかの棒状計測基体7における嵌合凹部47へ挿入される嵌入部49となる。
図12は、棒状計測基体7とこの棒状計測基体7に連結される他の棒状計測基体7との嵌合により連結される連結状態を示す。しかして、嵌合凹部47の底部と嵌入部49の先端部との間には空隙部が形成され、該空隙部が棒状計測基体7の伸縮を許容する伸縮許容部36となっている。
By the way, the other axial end portion of the rod-shaped measurement base 7 becomes a fitting portion 49 to be inserted into the fitting recess 47 in the other rod-shaped measurement base 7 to be connected.
FIG. 12 shows a connected state in which the rod-shaped measurement substrate 7 and the other rod-shaped measurement substrate 7 connected to the rod-shaped measurement substrate 7 are connected by fitting. Thus, a gap is formed between the bottom of the fitting recess 47 and the tip of the fitting 49, and the gap serves as an expansion / contraction allowance 36 that allows the rod-shaped measurement base 7 to expand and contract.

また、嵌合凹部47とこの嵌合凹部47に挿入された嵌入部49とには側面側に両者に連通する仮止め用ボルト孔46が形成されており、棒状計測基体7の設置に際し嵌合凹部47の仮止め用ボルト孔46と嵌入部49の仮止め用ボルト孔46とを連通させ、該孔にプラスチックボルト45等を嵌挿して、連結すべき棒状計測基体7同士を繋ぐために、仮止めしておくものとする。 Further, the fitting recess 47 and the fitting portion 49 inserted into the fitting recess 47 are formed with temporary fixing bolt holes 46 communicating with both of them on the side surface side, and are fitted when the rod-shaped measuring base body 7 is installed. In order to connect the temporary fixing bolt hole 46 of the recess 47 and the temporary fixing bolt hole 46 of the fitting portion 49, and to insert the plastic bolt 45 or the like into the hole to connect the rod-shaped measurement bases 7 to be connected to each other, It shall be temporarily fixed.

そして、設置後に地盤の深さ方向、すなわち略垂直方向に地盤伸縮等が発生すると、隣接する棒状計測基体7同士の間隔も伸縮することから該プラスチックボルト45等は容易に折損する。この折損により棒状計測基体7は自在に伸縮できることになり、深さ方向への地盤挙動を精度よく計測できるものとなる。 Then, if ground expansion or contraction occurs in the depth direction of the ground after installation, that is, in a substantially vertical direction, the interval between the adjacent rod-shaped measurement bases 7 also expands and contracts, so that the plastic bolt 45 or the like is easily broken. By this breakage, the rod-shaped measurement base 7 can freely expand and contract, and the ground behavior in the depth direction can be accurately measured.

ここで地盤の深さ方向に変位が発生し、連結された二つの棒状計測基体7における保持部48、48間の間隔が変化した場合を考える。すると、前記伸縮許容部36の機能により、隣接する棒状計測基体7、7間の間隔伸縮量は地盤伸縮量と等しくなると考えられる。よって、複数個連結した棒状計測基体7の伸縮量を測定することにより地盤深さ方向の伸縮量が正確に測定できるのである。 Here, a case is considered where displacement occurs in the depth direction of the ground and the interval between the holding portions 48, 48 in the two connected rod-shaped measurement base bodies 7 changes. Then, due to the function of the expansion / contraction allowance part 36, it is considered that the distance expansion / contraction amount between the adjacent rod-shaped measurement bases 7, 7 becomes equal to the ground expansion / contraction amount. Therefore, the amount of expansion / contraction in the ground depth direction can be accurately measured by measuring the amount of expansion / contraction of the plurality of rod-shaped measurement bases 7 connected together.

この棒状計測基体7の伸縮量を測定するための接続構造を図11に示す。図11から理解されるように、伸縮計用ファイバグレーティング部38は、隣り合う2個の棒状計測基体7,7につき、例えば1個設置するものである。そして該伸縮計用ファイバグレーティング部38は、伸縮計用ファイバ43によって他の伸縮計用ファイバグレーティング部38と接続されている。該伸縮計用ファイバ43は棒状計測基体7の外周面を軸方向に沿って敷設されており、棒状計測基体7の長手方向略中央位置で接着部41により棒状計測基体7に固定されている。ここで、接着部41の構成については何ら限定されるものではなく、接着剤での固定、結束等の固定などが考えられる。また、接着部41の位置は、棒状計測基体7の長手方向略中央位置に限定されるものでなく、1個の棒状計測基体7につき1個の接着部41が形成されていればどこでも構わない。 A connection structure for measuring the amount of expansion and contraction of the rod-shaped measurement base 7 is shown in FIG. As can be understood from FIG. 11, for example, one extensometer fiber grating portion 38 is installed for two adjacent rod-shaped measurement bases 7, 7. The extensometer fiber grating section 38 is connected to another extensometer fiber grating section 38 by an extensometer fiber 43. The extensometer fiber 43 is laid along the axial direction on the outer peripheral surface of the rod-shaped measurement substrate 7, and is fixed to the rod-shaped measurement substrate 7 by an adhesive portion 41 at a substantially central position in the longitudinal direction of the rod-shaped measurement substrate 7. Here, the configuration of the bonding portion 41 is not limited at all, and fixing with an adhesive, fixing such as binding, and the like are conceivable. Further, the position of the bonding portion 41 is not limited to the substantially central position in the longitudinal direction of the rod-shaped measurement substrate 7, and may be anywhere as long as one bonding portion 41 is formed for one rod-shaped measurement substrate 7. .

そして該伸縮計用ファイバグレーティング部38は、隣り合う2個の棒状計測基体7に形成された前記接着部41,41の間であればどこの位置に設置しても構わないものである。 The extensometer fiber grating section 38 may be installed at any position as long as it is between the bonding sections 41 and 41 formed on two adjacent rod-shaped measurement bases 7.

しかして、地盤に変位が発生した場合において、地盤の深さ方向における変位計測は以下のように行われる。 Therefore, when displacement occurs in the ground, displacement measurement in the depth direction of the ground is performed as follows.

まず、略垂直方向に生じる地盤伸縮により、連結された相隣る棒状計測基体7、7同士の間隔が伸縮することとなる。すると連結されている各棒状計測基体7間にわたり取り付け、固定された伸縮計用ファイバ43が伸縮するものとなり、該伸縮用ファイバ43と接続された前記伸縮計用ファイバグレーティング部38も伸縮し、その結果ひずみが計測される。そして該伸縮計用ファイバグレーティング部38がそのひずみを伸縮量に換算することにより正確な地盤深さ方向変位計測が図られる。 First, due to the ground expansion and contraction that occurs in a substantially vertical direction, the interval between the connected rod-shaped measurement bases 7 and 7 is expanded and contracted. Then, the stretchable fiber 43 attached and fixed between the connected rod-shaped measurement bases 7 expands and contracts, and the stretchable fiber grating portion 38 connected to the stretchable fiber 43 also expands and contracts. The resulting strain is measured. The extensometer fiber grating portion 38 converts the strain into the amount of expansion and contraction, so that accurate displacement measurement in the depth direction of the ground can be achieved.

一方、地盤水平方向の変位については、前述したように計測部11に設置された第1、第2ファイバグレーティング部において計測される。
すでに述べたように、相隣る棒状計測基体7、7の連結を、一方側棒状計測基体7の嵌合凹部47へ他方側棒状計測基体7の嵌入部49を挿入する形で一体化されており、地盤の水平方向変位により水平方向に発生したモーメントは、連結され、一体化された他方側棒状計測基体7に設けられている計測部11にも正確に伝わることになる。したがって長尺一体の棒状計測基体7を使用した場合と変わらず、全く同様の状態で地盤の水平方向変位が計測できることになる。
On the other hand, the displacement in the horizontal direction of the ground is measured by the first and second fiber grating units installed in the measurement unit 11 as described above.
As already described, the connection between the adjacent bar-shaped measurement bases 7 and 7 is integrated by inserting the fitting portion 49 of the other-side bar-shaped measurement base 7 into the fitting recess 47 of the one-side bar-shaped measurement base 7. Thus, the moment generated in the horizontal direction due to the horizontal displacement of the ground is accurately transmitted to the measurement unit 11 provided on the other rod-shaped measurement base 7 which is connected and integrated. Therefore, the horizontal displacement of the ground can be measured in exactly the same state as in the case where the long integrated rod-shaped measurement base 7 is used.

図13は図11のA−A部の断面を示している。
該A−A断面部は、棒状計測基体7外周面に曲げ計測用センサとして、第1ファイバグレーティング部9、第2ファイバグレーティング部10が接着などにより取り付けられている部分の断面に該当する。そして接着された4本のファイバグレーティング部9、10を熱収縮チューブ40で棒状計測基体7に融着させていることを示している。そして、伸縮計用ファイバ43は前記熱収縮チューブ40の外周を沿わせる形で設置されるものとなる。
FIG. 13 shows a cross section taken along line AA of FIG.
The AA cross section corresponds to a cross section of a portion where the first fiber grating portion 9 and the second fiber grating portion 10 are attached to the outer peripheral surface of the rod-shaped measurement base 7 as a bending measurement sensor by bonding or the like. It is shown that the four bonded fiber grating portions 9 and 10 are fused to the rod-shaped measurement base 7 with the heat shrinkable tube 40. And the extensometer fiber 43 is installed in a form along the outer periphery of the heat shrinkable tube 40.

図14は図11のB−B部断面を示している。
該B−B断面部は、地中固定部37外周面がボーリング孔18内壁に係止し、該箇所で棒状計測基体7がボーリング孔18内壁に固着されている部分の断面に該当する。
地中固定部37の厚さ部分(地中固定部37外径と嵌合凹部47内径の差の部分)は、いわゆるスリーブ部44として形成される。該スリーブ部44には、第1、第2ファイバグレーティング部用ファイバ42と伸縮計用ファイバ43の貫通孔が穿設されている。そして該貫通孔内には前記の各ファイバ42,43がその外周を中空チューブ17で保護被覆されて貫通敷設されている。
FIG. 14 shows a cross section taken along the line BB of FIG.
The B-B cross section corresponds to a cross section of a portion where the outer peripheral surface of the underground fixing portion 37 is locked to the inner wall of the borehole 18 and the bar-shaped measurement base 7 is fixed to the inner wall of the borehole 18 at this location.
The thickness portion of the underground fixing portion 37 (the portion of the difference between the outer diameter of the underground fixing portion 37 and the inner diameter of the fitting recess 47) is formed as a so-called sleeve portion 44. The sleeve portion 44 is formed with through holes for the first and second fiber grating fibers 42 and the extensometer fiber 43. In the through hole, the fibers 42 and 43 are covered with a hollow tube 17 so as to penetrate the outer periphery.

図15は、やはり図11のB−B部の断面であって、図14の変形例を示している。
前記スリーブ部44の内部には、該スリーブ部44の軸心部を中心軸として略放射状に、かつ軸心方向へ貫通する複数の既設孔50が設けられている。ここで、この複数の既設孔50の数及びその形状については何ら限定されるものではなく、各ファイバ42,43の配線、設置が簡単に行えるものであればよい。
FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 11 and shows a modification of FIG.
Inside the sleeve portion 44, a plurality of existing holes 50 are formed so as to penetrate substantially in a radial direction about the axial center portion of the sleeve portion 44 as a central axis. Here, the number and shape of the plurality of existing holes 50 are not limited in any way, as long as the wiring and installation of the fibers 42 and 43 can be easily performed.

このように、図15に示す実施例において該複数の既設孔50の既設内部空間を使用することにより、スリーブ部44内部に新しく各ファイバ配線、設置用の貫通孔を設ける必要がなく、前記各ファイバ42,43の設置が簡単に行えるものとなる。 In this way, in the embodiment shown in FIG. 15, by using the existing internal space of the plurality of existing holes 50, it is not necessary to newly provide each fiber wiring and installation through-hole in the sleeve portion 44. The fibers 42 and 43 can be easily installed.

なお、曲げ計測用センサとしての第1ファイバグレーティング部9、第2ファイバグレーティング部10などのセンサは、該スリーブ部44内には設置されないが、伸縮計用ファイバグレーティング部38は該スリーブ部44内の前記貫通孔内に設置しても構わない。 Sensors such as the first fiber grating part 9 and the second fiber grating part 10 as bending measurement sensors are not installed in the sleeve part 44, but the fiber grating part 38 for the extensometer is provided in the sleeve part 44. You may install in the said through-hole.

また、図13乃至図15は、断面形状が円となる柱状の棒状計測基体7の場合を示しているが、棒状計測基体7は円柱状に限られず、四角柱等の角柱状のものを使用してもよい。棒状計測基体7が四角柱の場合には、断面形状は、四角形となり、各々4つの各側面上にファイバグレーティング部及びファイバを沿わせて設置することができる。 FIGS. 13 to 15 show the case of a columnar rod-shaped measurement substrate 7 having a circular cross-sectional shape. However, the rod-shaped measurement substrate 7 is not limited to a columnar shape, and a prismatic column such as a square column is used. May be. When the rod-shaped measurement base body 7 is a quadrangular prism, the cross-sectional shape is a quadrangle, and the fiber grating portion and the fiber can be installed along each of the four side surfaces.

次に、本発明による変位計測の基本原理につき説明する。   Next, the basic principle of displacement measurement according to the present invention will be described.

図3において示される変位量vと角度θは次の式で決定される。
すなわち、

Figure 2007114176
ここで、P/EI、およびM/EIは、

Figure 2007114176

となり、上記の式から、ひずみεおよび中立軸jからの距離yが求まれば、θとυが求まるから、これが計測原理の公式となる。 The displacement amount v and the angle θ shown in FIG. 3 are determined by the following equation.
That is,
Figure 2007114176
Here, P / EI and M / EI are

Figure 2007114176

From the above equation, if the strain ε and the distance y from the neutral axis j are obtained, θ and υ are obtained, and this is the formula of the measurement principle.

なお、上記の式において、Eはヤング率、Iは断面2次モーメント、Mはモーメント、lは変位計測点AB間の距離をそれぞれ示す。 In the above equation, E is Young's modulus, I is the moment of inertia of the cross section, M is the moment, and l is the distance between the displacement measurement points AB.

さらに、図4乃至図8を参照して説明すると、軸方向端部にある2点の計測点Aと計測点B間において、図8から理解されるように、軸対称となる(1)及び(2)のファイバグレーティング6、6を一組として、両ファイバグレーティング6、6の歪みの差から接続材料の曲げひずみが計測できる。よって前記計測原理より計測箇所の変位量と角度が求められる。 Further, with reference to FIG. 4 to FIG. 8, as understood from FIG. 8, between the two measurement points A and B at the axial end, the axis is symmetrical (1) and With the fiber gratings 6 and 6 of (2) as a set, the bending strain of the connecting material can be measured from the difference in strain between the fiber gratings 6 and 6. Therefore, the displacement amount and angle of the measurement location are obtained from the measurement principle.

そして、これを軸方向へ2箇所以上設置することにより、軸方向において2箇所以上の曲げ歪みを計測することが可能となり、前記の計測原理から計測点A−B間の相対変位と相対角度が計測できることとなる。そして、各箇所の変位と角度が求まることから、変形モードの違いも把握できる。     And by installing this at two or more locations in the axial direction, it becomes possible to measure bending strain at two or more locations in the axial direction, and the relative displacement and relative angle between the measurement points A and B can be determined from the above measurement principle. It can be measured. And since the displacement and angle of each location are obtained, the difference in deformation mode can also be grasped.

次に、上記の方法により図8に示す様に1方向(ファイバグレーティング(1)−(2)の方向)の変位と角度が計測できるが、これを、さらに計測点A−Bの軸回りに90度回転して1組以上設置(ファイバグレーティング(3)及び(4))することにより、少なくとも2方向(ファイバグレーティング(1)−(2)及び(3)−(4)の方向)の変位と角度が計測できることとなる。     Next, the displacement and angle in one direction (the direction of the fiber grating (1)-(2)) can be measured by the above method as shown in FIG. 8, but this is further measured around the axis of the measurement point AB. Displacement in at least two directions (directions of fiber gratings (1)-(2) and (3)-(4)) by rotating 90 degrees and installing one or more sets (fiber gratings (3) and (4)) And the angle can be measured.

さらに、軸方向の変位については、第2計測部39に設置された伸縮計による計測以外に、伸縮計測点A−B間における軸方向の伸縮ひずみから計測点A−B軸方向の伸縮が計測できるため、前記の計測と合わせて3次元変位計測が可能となるのである。     Further, regarding the displacement in the axial direction, in addition to the measurement by the extensometer installed in the second measuring unit 39, the expansion / contraction in the axial direction of the measurement point A-B is measured from the expansion / contraction strain in the axial direction between the expansion / contraction measurement points A-B. Therefore, three-dimensional displacement measurement can be performed together with the above measurement.

また、上記の方法で変位と角度が計測できることから、複数のファイバグレーティング部で構成した計測部11を軸方向に間欠的にかつ連続的に複数設置すれば、変位と角度を累積して求めることが可能であり、もって多点(複数箇所)の変位がスムーズに計測できることになる。     In addition, since displacement and angle can be measured by the above method, if a plurality of measurement units 11 composed of a plurality of fiber grating units are installed intermittently and continuously in the axial direction, the displacement and angle are accumulated. Therefore, displacement at multiple points (multiple locations) can be measured smoothly.

なお、前記した温度補正用のファイバグレーティング部12の設置についてであるが、例えば円筒状をなす金属製パイプ等で構成された棒状計測基体7の中空部内に温度補正用のファイバグレーティング部12をフリーな状態にして設置しても構わないものである。   The temperature correction fiber grating portion 12 is installed as described above. For example, the temperature correction fiber grating portion 12 is free in the hollow portion of the rod-shaped measurement base 7 formed of a cylindrical metal pipe or the like. It can be installed in any state.

ところで、図11に示した伸縮許容部36を有する棒状計測基体7からなる変位計測装置は、以下の理由から、前記温度補正用のファイバグレーティング部12を設けなくとも、計測信号の温度補正が可能となる。 By the way, the displacement measuring device including the rod-shaped measurement base 7 having the expansion / contraction allowance portion 36 shown in FIG. 11 can correct the temperature of the measurement signal without providing the temperature correction fiber grating portion 12 for the following reason. It becomes.

まず、地盤に略垂直方向の変位が発生した場合を考えてみると、前述のとおり連結された相隣る棒状計測基体7、7同士の間隔が伸縮することとなる。しかし、伸縮許容部36の機能により、前記相隣る棒状計測基体7、7同士の接触は発生せず、各棒状計測基体7に略垂直方向の圧縮力又は引張り力が発生することはない。
そうすると、各棒状計測基体7の軸心方向の伸縮は発生せず、当該伸縮による第1ファイバグレーティング部9及び第2ファイバグレーティング部10のひずみは発生しない。 すなわち、第1ファイバグレーティング部9及び第2ファイバグレーティング部10は、地盤に略垂直方向の変位が発生したとしてもその影響は受けないものである。
First, when considering a case where a substantially vertical displacement occurs in the ground, the interval between adjacent rod-shaped measurement bases 7 and 7 connected as described above expands and contracts. However, due to the function of the expansion / contraction allowance portion 36, the adjacent rod-shaped measurement bases 7, 7 do not contact each other, and a compression force or a tensile force in a substantially vertical direction is not generated on each bar-shaped measurement base 7.
If it does so, the expansion-contraction of the axial direction of each rod-shaped measurement base | substrate 7 will not generate | occur | produce, but the distortion | strain of the 1st fiber grating part 9 and the 2nd fiber grating part 10 by the said expansion / contraction will not generate | occur | produce. That is, the first fiber grating part 9 and the second fiber grating part 10 are not affected even if a displacement in the substantially vertical direction occurs on the ground.

したがって第1ファイバグレーティング部9及び第2ファイバグレーティング部10に発生するひずみは、棒状計測基体7の軸心方向の伸縮によるひずみを除いた、地盤水平方向変位により引き起こされる棒状計測基体7の曲げにより生じるひずみと、温度変化により生じるひずみを合成したものとなる。 Therefore, the strain generated in the first fiber grating portion 9 and the second fiber grating portion 10 is caused by the bending of the rod-shaped measurement base 7 caused by the horizontal displacement of the ground, excluding the strain caused by the expansion and contraction of the rod-shaped measurement base 7 in the axial direction. This is a combination of the strain generated and the strain generated by the temperature change.

そして、この合成されたひずみのうち曲げによるひずみは、数5の式により算出することができる。
つまり第1ファイバグレーティング部9及び第2ファイバグレーティング部10が設置されている計測基体7の断面を示す図8において、時刻t1における各ファイバグレーティング部(1)乃至(4)に検知されるひずみをε11,ε21, ε31, ε41とし、これらの平均ひずみをεt1とした場合、この各ファイバグレーティング部(1)乃至(4)に検知されるひずみのうち曲げによるひずみε’11,ε’21, ε’31, ε’41が、当該式により算出することができる。
Of the combined strains, the strain due to bending can be calculated by the equation (5).
That is, in FIG. 8 showing a cross section of the measurement base 7 on which the first fiber grating portion 9 and the second fiber grating portion 10 are installed, the strain detected by the fiber grating portions (1) to (4) at time t1. When ε11, ε21, ε31, ε41 and the average strain thereof is εt1, the strains due to bending among the strains detected by the fiber grating portions (1) to (4) ε'11, ε'21, ε '31, ε'41 can be calculated by the formula.

また、時刻t1からΔt後の時刻t2における各ファイバグレーティング部に検知されるひずみをε12,ε22, ε32, ε42とし、これらの平均をεt2とすると、数6の式により同様に各ファイバグレーティング部(1)乃至(4)に検知されるひずみのうち曲げによるひずみε’12,ε’22, ε’32, ε’42が算出できる。 Also, assuming that the strain detected by each fiber grating portion at time t2 after Δt from time t1 is ε12, ε22, ε32, ε42, and the average of these is εt2, each fiber grating portion ( Among the strains detected in 1) to (4), strains ε′12, ε′22, ε′32, and ε′42 due to bending can be calculated.

一方温度変化は、数7の式により算出することができる。つまり、時刻t1から時刻t2の間の温度変化(温度差)を各時刻における平均ひずみεtiの差分に温度校正係数αを乗じることによって算出するものである。 On the other hand, the temperature change can be calculated by the equation (7). That, and it calculates by multiplying the temperature correction coefficient α changes in temperature between time t2 from time t1 (the temperature difference) to the difference of the average strain epsilon ti at each time.

以上の結果より、温度差算出が可能となりもって計測信号の温度補正が可能となるものである。
したがって前記温度補正用ファイバグレーティング部12を設けなくとも、曲げ計測用の第1ファイバグレーティング部9及び第2ファイバグレーティング部10の計測信号の演算により伸縮計用ファイバグレーティング部38の計測信号に対する温度補正が可能となる。

Figure 2007114176

Figure 2007114176

時刻t1から時刻t2の間に変化した温度変化(温度差)K12は以下のように示される。
Figure 2007114176
α:温度校正係数

また、図1に示すように、棒状計測基体7の軸方向上下両端には前記複数のファイバグレーティング部を取り付けた光ファイバ1の端部がコネクタ16あるいは融着接続を介して連結できるよう配置されており、もって該光ファイバ1の端部が他の光ファイバ1と連結できるよう構成されている。 From the above results, the temperature difference can be calculated and the temperature of the measurement signal can be corrected.
Therefore, even if the temperature correction fiber grating portion 12 is not provided, the temperature correction is performed on the measurement signal of the expansion grating fiber grating portion 38 by calculating the measurement signals of the first fiber grating portion 9 and the second fiber grating portion 10 for bending measurement. Is possible.
Figure 2007114176

Figure 2007114176

Temperature variation (temperature difference) K 12 has changed between the time t2 from time t1 is shown as follows.
Figure 2007114176
α: Temperature calibration coefficient

Further, as shown in FIG. 1, the ends of the optical fiber 1 to which the plurality of fiber grating portions are attached are arranged at the upper and lower ends in the axial direction of the rod-shaped measurement base 7 so that they can be connected via a connector 16 or a fusion connection. Therefore, the end portion of the optical fiber 1 can be connected to another optical fiber 1.

よって、図1に示す棒状計測基体7をより長くしたい場合や、当該棒状計測基体7自体の長さが、連結することを前提にした短いタイプ、例えば2m乃至4m程度の長さの場合などのときは、軸方向へ繋いで長くすると共に、光ファイバ同士もコネクタ16あるいは融着接続により繋いで長くすれば、長尺の棒状計測基体7と同様の構成にして計測装置を形成することが出来る。     Therefore, when it is desired to make the rod-shaped measurement substrate 7 shown in FIG. 1 longer or when the length of the rod-shaped measurement substrate 7 itself is a short type on the premise of being connected, for example, a length of about 2 m to 4 m. In some cases, the measurement device can be formed in the same configuration as the long rod-shaped measurement base 7 by connecting and lengthening the optical fibers in the axial direction and connecting the optical fibers together by the connector 16 or fusion connection. .

このように、継ぎ足しできるタイプは、遠隔地での計測に適していると言える。すなわち長尺な棒状計測基体7そのものを運搬する必要がないため、運送、運搬に適しているといえるからである。     Thus, it can be said that the type which can be added is suitable for the measurement in a remote place. In other words, it is not necessary to transport the long rod-shaped measurement base 7 itself, so that it can be said that it is suitable for transportation and transportation.

なお、上記の実施例で、計測部11は一組の第1ファイバグレーティング部9及び一組の第2ファイバグレーティング部10で構成したが、この実施例に限定されるものではなく、この第1ファイバグレーティング部9と第2ファイバグレーティング部10との間で、棒状計測基体の軸回りへ回転させた位置に複数の例えば、一組の第3ファイバグレーティング部、一組の第4ファイバグレーティング部など設置しても構わない。このような場合には詳細な3次元計測が可能となる。     In the above-described embodiment, the measurement unit 11 includes the set of the first fiber grating unit 9 and the set of the second fiber grating unit 10, but is not limited to this example. A plurality of, for example, a set of third fiber grating portions, a set of fourth fiber grating portions, and the like are provided at positions rotated around the axis of the rod-shaped measurement base between the fiber grating portion 9 and the second fiber grating portion 10. May be installed. In such a case, detailed three-dimensional measurement is possible.

また、3次元計測を必要とせず、簡易な計測でよい場合には、前記計測部11を例えば一組の第1ファイバグレーティング部9のみで形成しても構わないものである。
次に、本発明の使用状態につき説明する。
In the case where simple measurement is sufficient without requiring three-dimensional measurement, the measurement unit 11 may be formed by only one set of the first fiber grating units 9, for example.
Next, the use state of the present invention will be described.

例えば、図2に示すように、地盤31内にボーリング孔18を掘削し、例えば1.5m間隔で取り付けたファイバグレーティング群による計測部11を8箇所備えた棒状計測基体7をその中に設置する。     For example, as shown in FIG. 2, a boring hole 18 is excavated in the ground 31 and, for example, a rod-shaped measuring base 7 provided with eight measuring portions 11 by fiber grating groups attached at intervals of 1.5 m is installed therein. .

前記したように、複数の計測部11をその2箇所ごとに固定具8で棒状計測基体7に光ファイバ1と共に固定し、該固定具8の外周に設けたパッカーなどを膨張させて、棒状計測基体7自体についてもボーリング孔18に固定設置してある。     As described above, a plurality of measuring portions 11 are fixed to the rod-shaped measurement base 7 together with the optical fiber 1 with the fixture 8 at every two positions, and a packer or the like provided on the outer periphery of the fixture 8 is expanded to measure the rod-shape. The base body 7 itself is also fixedly installed in the boring hole 18.

ここで、光ファイバ1の上端部はFBG光測定装置20に連結されており、該光ファイバ1を通じて入射された入射光4は各計測部11及び温度補正用ファイバグレーティング部12毎にそれぞれ反射光5を返す。
FBG光測定装置20ではそれぞれの反射光5を測定し、多点位置での3次元変位を測定することになる。
Here, the upper end portion of the optical fiber 1 is connected to the FBG light measuring device 20, and the incident light 4 incident through the optical fiber 1 is reflected light for each measurement unit 11 and temperature correction fiber grating unit 12. Returns 5
The FBG light measuring apparatus 20 measures each reflected light 5 and measures a three-dimensional displacement at multipoint positions.

しかして、前記反射光5による計測データ32はPC21に取り込まれると共に、該PC21の送信部22によりインターネットなどの通信回線網23を介してサーバPC24に送信される。     Thus, the measurement data 32 by the reflected light 5 is taken into the PC 21 and transmitted to the server PC 24 through the communication line network 23 such as the Internet by the transmission unit 22 of the PC 21.

ここで、サーバPC24は図16から理解されるように、受信部25、送信部29、制御部30、保存部26、表示部31を有して構成されている。
サーバPC24ではその受信部25で前記計測データ32が取り込まれ、ハードディスクなどの保存部26に保存される。
Here, as can be understood from FIG. 16, the server PC 24 includes a receiving unit 25, a transmitting unit 29, a control unit 30, a storage unit 26, and a display unit 31.
In the server PC 24, the measurement data 32 is taken in by the receiving unit 25 and stored in a storage unit 26 such as a hard disk.

ところで、サーバPC24には、予め変位計測すべき地盤31の位置データ33が入力されており、当該位置データ33に基づいて前記変位計測すべき地盤31の変位前画像が描画手段27により描画されている。     By the way, the position data 33 of the ground 31 whose displacement is to be measured is input in advance to the server PC 24, and the pre-displacement image of the ground 31 whose displacement is to be measured is drawn by the drawing means 27 based on the position data 33. Yes.

続いてサーバPC24には前記計測データ32が取り込まれ、該計測データ32に基づき前記計測すべき地盤31の変位後の変位後画像が変位後画像描画手段28により描画、作成される。
描画された変位前画像及び変位後画像は瞬時にディスプレイなどの表示部34により画像表示され、計測すべき地盤31においてどのように変位したかがリアルタイムにかつ確実詳細に認識することが出来る。
Subsequently, the measurement data 32 is taken into the server PC 24, and a post-displacement image of the ground 31 to be measured is drawn and created by the post-displacement image drawing means 28 based on the measurement data 32.
The drawn pre-displacement image and post-displacement image are instantaneously displayed on the display unit 34 such as a display so that the displacement in the ground 31 to be measured can be recognized in detail in real time.

本発明は、地すべり地や道路・自然斜面の地中変位計測やすべり面検出を精度よく計測できるのみならず、トンネルの内空変位計測、先行変位計測、ゆるみ計測に用いられ、かつ岩盤構造物(斜面、地下空洞など)、岩盤すべり面検出等にも適用される。
The present invention is not only capable of accurately measuring underground displacement measurement and slip surface detection of landslides, roads and natural slopes, but also used for tunnel interior displacement measurement, preceding displacement measurement, looseness measurement, and bedrock structures. (Slopes, underground cavities, etc.), rock bed slip surface detection, etc.

本発明による光ファイバの敷設状態を説明した説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) explaining the installation state of the optical fiber by this invention. 本発明による変位計測装置の使用状態を説明した説明図である。It is explanatory drawing explaining the use condition of the displacement measuring device by this invention. 本発明による計測の原理を説明する説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) explaining the principle of the measurement by this invention. 本発明による計測の原理を説明する説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) explaining the principle of the measurement by this invention. 本発明による計測の原理を説明する説明図(その3)である。It is explanatory drawing (the 3) explaining the principle of the measurement by this invention. 本発明による計測の原理を説明する説明図(その4)である。It is explanatory drawing (the 4) explaining the principle of the measurement by this invention. 本発明による計測の原理を説明する説明図(その5)である。It is explanatory drawing (the 5) explaining the principle of the measurement by this invention. 計測部が形成された棒状計測基体の概略を説明する概略構成説明図(その1)である。It is schematic structure explanatory drawing (the 1) explaining the outline of the rod-shaped measurement base | substrate with which the measurement part was formed. 計測部が形成された棒状計測基体の概略を説明する概略構成説明図(その2)である。It is schematic structure explanatory drawing (the 2) explaining the outline of the rod-shaped measurement base | substrate with which the measurement part was formed. ファイバグレーティングセンサの原理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the principle of a fiber grating sensor. 棒状計測基体の接続構造を説明する概略構成説明図(その1)である。It is schematic structure explanatory drawing (the 1) explaining the connection structure of a rod-shaped measurement base | substrate. 棒状計測基体の接続構造を説明する概略構成説明図(その2)である。It is schematic structure explanatory drawing (the 2) explaining the connection structure of a rod-shaped measurement base | substrate. 図11のA−A部一部断面図である。It is an AA part partial sectional view of FIG. 図11のB−B部一部断面図(その1)である。FIG. 12 is a partial cross-sectional view (part 1) taken along the line BB of FIG. 図11のB−B部断面図である。It is a BB section sectional view of FIG. 本発明による計測システムの概略構成を説明する構成説明図である。1 is a configuration explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a measurement system according to the present invention. 本発明による光ファイバの敷設状態を説明した説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) explaining the installation state of the optical fiber by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 光ファイバ
2 コア
3 ブラッグ回析格子
4 入射光
5 反射光
6 ファイバグレーティング
7 棒状計測基体
8 固定具
9 第1ファイバグレーティング部
10 第2ファイバグレーティング部
11 計測部
12 温度補正用ファイバグレーティング部
16 コネクタ
17 中空チューブ
18 ボーリング孔
19 透過光
20 FBG光測定装置
21 PC
22 送信部
23 通信回線網
24 サーバPC
25 受信部
26 保存部
27 描画手段
28 変位後画像描画手段
29 送信部
30 制御部
31 地盤
32 計測データ
33 位置データ
34 表示部
35 光スイッチ
36 伸縮許容部
37 地中固定部
38 伸縮計用ファイバグレーティング部
39 第2計測部
40 熱収縮チューブ
41 伸縮計用ファイバ接着部
42 第1、第2ファイバグレーティング部用ファイバ
43 伸縮計用ファイバ
44 スリーブ部
45 プラスチックボルト
46 仮止め用ボルト孔
47 嵌合凹部
48 保持部
49 嵌入部
50 既設孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber 2 Core 3 Bragg diffraction grating 4 Incident light 5 Reflected light 6 Fiber grating 7 Rod-shaped measurement base 8 Fixture 9 1st fiber grating part 10 2nd fiber grating part 11 Measurement part 12 Temperature correction fiber grating part 16 Connector 17 Hollow tube 18 Boring hole 19 Transmitted light 20 FBG light measuring device 21 PC
22 Transmitter 23 Communication network 24 Server PC
25 receiving unit 26 storage unit 27 drawing unit 28 post-displacement image drawing unit 29 transmission unit 30 control unit 31 ground 32 measurement data 33 position data 34 display unit 35 optical switch 36 expansion / contraction allowance unit 37 underground fixing unit 38 fiber grating for extensometer Part 39 second measurement part 40 heat shrink tube 41 fiber bonding part 42 for extensometer first and second fiber grating part 43 fiber for extensometer 44 sleeve part 45 plastic bolt 46 temporary fixing bolt hole 47 fitting recess 48 Holding part 49 Insertion part 50 Existing hole

Claims (15)

柔軟性を有する棒状計測基体と、
前記棒状計測基体の外周面上で、該棒状計測基体の軸方向略対称となる2箇所位置に設置された一組の第1ファイバグレーティング部と、前記第1ファイバグレーティング部の設置位置より棒状計測基体の軸回りへ回転させた位置で、かつ前記棒状計測基体の軸方向略対称となる2箇所位置に設置された第2ファイバグレーティング部と、
前記第1ファイバグレーティング部と第2ファイバグレーティング部とを連結する光ファイバと、を備えて形成された計測部と、
前記光ファイバを前記ファイバグレーティング部の両側で固定する固定具と、
を有することを特徴とする変位計測装置。
A flexible rod-shaped measurement substrate;
On the outer peripheral surface of the rod-shaped measurement substrate, a pair of first fiber grating portions installed at two positions that are substantially symmetrical in the axial direction of the rod-shaped measurement substrate, and a rod-shaped measurement from the installation position of the first fiber grating portion A second fiber grating portion installed at two positions that are substantially symmetrical in the axial direction of the rod-shaped measurement substrate at a position rotated about the axis of the substrate;
An optical fiber connecting the first fiber grating part and the second fiber grating part, and a measurement part formed by including:
A fixture for fixing the optical fiber on both sides of the fiber grating part;
A displacement measuring apparatus comprising:
柔軟性を有する棒状計測基体と、
前記棒状計測基体の外周面上で、該棒状計測基体の軸方向略対称となる2箇所位置に設置された一組の第1ファイバグレーティング部と、前記第1ファイバグレーティング部の設置位置より棒状計測基体の軸回りへ略90度回転させた位置で、かつ前記棒状計測基体の軸方向略対称となる2箇所位置に設置された第2ファイバグレーティング部と、
前記第1ファイバグレーティング部と第2ファイバグレーティング部とを連結する光ファイバと、を備えて形成された計測部と、
前記光ファイバを前記ファイバグレーティング部の両側で固定する固定具と、
を有することを特徴とする変位計測装置。
A flexible rod-shaped measurement substrate;
On the outer peripheral surface of the rod-shaped measurement substrate, a pair of first fiber grating portions installed at two positions that are substantially symmetrical in the axial direction of the rod-shaped measurement substrate, and a rod-shaped measurement from the installation position of the first fiber grating portion A second fiber grating portion installed at two positions that are substantially symmetrical in the axial direction of the rod-shaped measurement substrate at a position rotated approximately 90 degrees around the axis of the substrate;
An optical fiber connecting the first fiber grating part and the second fiber grating part, and a measurement part formed by including:
A fixture for fixing the optical fiber on both sides of the fiber grating part;
A displacement measuring apparatus comprising:
前記計測部は、前記第1ファイバグレーティング部の設置位置より第2ファイバグレーティング部の設置位置方向に向かって、棒状計測基体の軸回りに回転させた位置に複数個のファイバグレーティング部を設置して構成された、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の変位計測装置。
The measurement unit has a plurality of fiber grating units installed at positions rotated about the axis of the rod-shaped measurement base from the installation position of the first fiber grating unit toward the installation position of the second fiber grating unit. Configured,
The displacement measuring device according to claim 1 or claim 2, wherein
前記計測部は、前記棒状計測基体の軸方向に向かい間隔をあけて、少なくとも2カ所に設置されて構成された、
ことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載の変位計測装置。
The measuring unit is configured to be installed in at least two places at an interval in the axial direction of the rod-shaped measuring base,
The displacement measuring apparatus according to claim 1, 2, or 3.
前記棒状計測基体は軸方向へ向かい複数個連結可能とされ、かつ各々の棒状計測基体に設置された前記光ファイバも相互に連結可能とされた、
ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3又は請求項4記載の変位計測装置。
A plurality of the rod-shaped measuring bases can be connected in the axial direction, and the optical fibers installed on each of the bar-shaped measuring bases can also be connected to each other.
The displacement measuring device according to claim 1, 2, 3, or 4.
前記棒状計測基体は、少なくとも軸方向いずれかの端部側に軸方向への伸縮許容部が設けられた、
ことを特徴とする請求項5記載の変位計測装置。
The rod-shaped measurement base is provided with an extension / contraction permission portion in the axial direction on at least one end side in the axial direction.
The displacement measuring device according to claim 5.
前記棒状計測基体は、軸方向一端側には軸方向外側に向かって開口する嵌合凹部が、軸方向他端部には前記嵌合凹部へ遊嵌する嵌入部が設けられ、嵌合凹部と嵌入部との間には伸縮許容部が設けられた、
ことを特徴とする請求項5又は請求項6記載の変位計測装置。
The rod-shaped measuring base is provided with a fitting recess that opens toward the outer side in the axial direction at one end in the axial direction, and a fitting portion that loosely fits into the fitting recess at the other end in the axial direction. An expansion / contraction allowance portion is provided between the insertion portion and the insertion portion.
The displacement measuring device according to claim 5 or 6, characterized by the above.
前記請求項7記載の棒状計測基体において、前記嵌合凹部の外周面形状は、棒状計測基体の外周面形状より外側へ膨出する膨出部形状として構成された、
ことを特徴とする変位計測装置。
In the rod-shaped measurement base according to claim 7, the outer peripheral surface shape of the fitting recess is configured as a bulging portion shape that bulges outward from the outer peripheral surface shape of the rod-shaped measurement base.
A displacement measuring device characterized by that.
前記請求項7記載の棒状計測基体において、前記嵌合凹部の外周面には、ボーリング孔内に棒状基体を保持する保持部が設けられた、
ことを特徴とする変位計測装置。
In the rod-shaped measurement base according to claim 7, a holding portion for holding the rod-shaped base in the borehole is provided on the outer peripheral surface of the fitting recess.
A displacement measuring device characterized by that.
前記棒状計測基体の外周面には軸方向へ向かって軸方向伸縮変位を計測する伸縮用ファイバグレーティング部が設けられた第2計測部が形成された、
ことを特徴とする請求項6,請求項7、請求項8または請求項9記載の変位計測装置。
On the outer peripheral surface of the rod-shaped measurement base, a second measurement unit provided with an expansion / contraction fiber grating unit for measuring an axial expansion / contraction displacement toward the axial direction was formed,
The displacement measuring apparatus according to claim 6, 7, 8, or 9.
前記棒状計測基体は円筒状部材で形成され、中空部内には温度補正用ファイバグレーティング部が設置され、かつ前記温度補正用ファイバグレーティング部は前記光ファイバに接続されている、
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記載の変位計測装置。
The rod-shaped measurement base is formed of a cylindrical member, a temperature correction fiber grating portion is installed in the hollow portion, and the temperature correction fiber grating portion is connected to the optical fiber.
The displacement measuring device according to claim 1, 2, 3, 4, or 5.
前記棒状計測基体は円柱状部材で形成され、外周面上には中空チューブが軸方向へ向かって取り付けられると共に、該中空チューブ内には温度補正用ファイバグレーティング部が設置され、かつ前記温度補正用ファイバグレーティング部についても前記光ファイバに接続されている、
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記載の変位計測装置。
The rod-shaped measurement base is formed of a cylindrical member, and a hollow tube is attached to the outer peripheral surface in the axial direction, and a temperature correction fiber grating portion is installed in the hollow tube, and the temperature correction The fiber grating part is also connected to the optical fiber,
The displacement measuring device according to claim 1, 2, 3, 4, or 5.
前記軸方向への伸縮許容部が設けられた棒状計測基体において、前記温度補正用ファイバグレーティング部の設置がなくとも、計測値の温度補正が可能とされた、
ことを特徴とする請求項6、請求項7、請求項8、請求項9または請求項10記載の変位計測装置。
In the rod-shaped measurement base provided with the expansion / contraction allowance part in the axial direction, the temperature correction of the measurement value was made possible without the installation of the temperature correction fiber grating part.
The displacement measuring device according to claim 6, 7, 8, 9, or 10.
前記棒状計測基体は柔軟性を有する長尺の棒状部材により構成され、該棒状計測基体の軸方向に向かっては間隔をあけて光ファイバに連結された複数のファイバグレーティング部が設置されると共に、軸方向へ向かい間隔をあけて前記光ファイバを固定する固定具が取り付けられ、
前記棒状計測基体を複数個連結した状態と同様の構成に形成可能とした、
ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6、請求項7、請求項8,請求項9、請求項10、請求項11、請求項12、または請求項13記載の変位計測装置。
The rod-shaped measurement base is composed of a long and flexible rod-shaped member, and a plurality of fiber grating portions connected to the optical fiber at an interval are installed in the axial direction of the rod-shaped measurement base, A fixture for fixing the optical fiber at an interval in the axial direction is attached,
It was possible to form in the same configuration as the state where a plurality of the rod-shaped measurement bases are connected,
(1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9), (10), (11), and (10) The displacement measuring device according to claim 12 or claim 13.
計測部より計測された計測データを取り込む取込手段と、
取り込まれた計測データを通信回線網を介して送信する送信手段と、

送信された計測データを受信する受信手段と、
予め計測すべき箇所の位置データが入力され、該位置データに基づき計測箇所の変位前画像を描画する描画手段と、
前記計測データに基づき計測箇所の変位後画像を描画する変位後画像描画手段と、
を備えたことを特徴とする変位計測システム。


Capture means for capturing measurement data measured by the measurement unit;
A transmission means for transmitting the captured measurement data via a communication network;

Receiving means for receiving the transmitted measurement data;
Position data to be measured in advance is input, drawing means for drawing a pre-displacement image of the measurement position based on the position data,
A post-displacement image rendering means for rendering the post-displacement image of the measurement location based on the measurement data;
Displacement measurement system characterized by comprising:


JP2006004556A 2005-09-22 2006-01-12 Displacement measuring device Active JP4836180B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006004556A JP4836180B2 (en) 2005-09-22 2006-01-12 Displacement measuring device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005275104 2005-09-22
JP2005275104 2005-09-22
JP2006004556A JP4836180B2 (en) 2005-09-22 2006-01-12 Displacement measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007114176A true JP2007114176A (en) 2007-05-10
JP4836180B2 JP4836180B2 (en) 2011-12-14

Family

ID=38096492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006004556A Active JP4836180B2 (en) 2005-09-22 2006-01-12 Displacement measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4836180B2 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010071974A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Lee Geun-Suk Device for measuring soil displacement
JP2010091294A (en) * 2008-10-03 2010-04-22 Fujikura Ltd Optical fiber sensor device, measurement method for temperature and distortion, and optical fiber sensor
JP2013096879A (en) * 2011-11-02 2013-05-20 Meidensha Corp Rotary machine gap measurement device
JP2013250209A (en) * 2012-06-01 2013-12-12 Olympus Corp Bundle type fiber sensor
JP2015517091A (en) * 2012-03-16 2015-06-18 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Optical sensing system for position and shape measurement of related objects
CN106767476A (en) * 2016-11-11 2017-05-31 南京大学 A kind of slope stability monitoring and landslide early alarming and forecasting method based on all -fiber sensing network
CN107630711A (en) * 2017-10-25 2018-01-26 中国矿业大学(北京) A kind of roadway surrounding rock stress and the monitoring device and method of displacement
JP2019052467A (en) * 2017-09-14 2019-04-04 清水建設株式会社 Measurement system and measurement method
CN113310457A (en) * 2021-06-21 2021-08-27 中国科学院武汉岩土力学研究所 Flexible displacement measuring device and measuring equipment
CN114234814A (en) * 2021-11-04 2022-03-25 中建科技集团有限公司 Deep horizontal displacement monitoring sensor and displacement monitoring system
CN114812635A (en) * 2022-04-19 2022-07-29 中国兵器工业第五九研究所 Modularized multi-parameter water quality monitoring fiber grating sensor
CN117592000A (en) * 2024-01-16 2024-02-23 四川省华地建设工程有限责任公司 Landslide deep displacement monitoring method and system
JP7457639B2 (en) 2020-12-22 2024-03-28 鹿島建設株式会社 Deformation measuring method, deformation measuring device, composite degree measuring method, and composite degree measuring device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105606278A (en) * 2016-03-11 2016-05-25 北京科技大学 Drill hole monitoring probing rod for surrounding rock stress field

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010071974A (en) * 2008-09-17 2010-04-02 Lee Geun-Suk Device for measuring soil displacement
JP2010091294A (en) * 2008-10-03 2010-04-22 Fujikura Ltd Optical fiber sensor device, measurement method for temperature and distortion, and optical fiber sensor
JP2013096879A (en) * 2011-11-02 2013-05-20 Meidensha Corp Rotary machine gap measurement device
JP2015517091A (en) * 2012-03-16 2015-06-18 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Optical sensing system for position and shape measurement of related objects
JP2013250209A (en) * 2012-06-01 2013-12-12 Olympus Corp Bundle type fiber sensor
CN106767476A (en) * 2016-11-11 2017-05-31 南京大学 A kind of slope stability monitoring and landslide early alarming and forecasting method based on all -fiber sensing network
CN106767476B (en) * 2016-11-11 2020-03-27 南京大学 Slope stability monitoring and landslide early warning forecasting method based on all-fiber sensing network
JP2019052467A (en) * 2017-09-14 2019-04-04 清水建設株式会社 Measurement system and measurement method
CN107630711B (en) * 2017-10-25 2019-08-16 中国矿业大学(北京) A kind of monitoring device and method of roadway surrounding rock stress and displacement
CN107630711A (en) * 2017-10-25 2018-01-26 中国矿业大学(北京) A kind of roadway surrounding rock stress and the monitoring device and method of displacement
JP7457639B2 (en) 2020-12-22 2024-03-28 鹿島建設株式会社 Deformation measuring method, deformation measuring device, composite degree measuring method, and composite degree measuring device
CN113310457A (en) * 2021-06-21 2021-08-27 中国科学院武汉岩土力学研究所 Flexible displacement measuring device and measuring equipment
CN113310457B (en) * 2021-06-21 2022-04-12 中国科学院武汉岩土力学研究所 Flexible displacement measuring device and measuring equipment
CN114234814A (en) * 2021-11-04 2022-03-25 中建科技集团有限公司 Deep horizontal displacement monitoring sensor and displacement monitoring system
CN114234814B (en) * 2021-11-04 2024-03-29 中建科技集团有限公司 Deep horizontal displacement monitoring sensor and displacement monitoring system
CN114812635A (en) * 2022-04-19 2022-07-29 中国兵器工业第五九研究所 Modularized multi-parameter water quality monitoring fiber grating sensor
CN114812635B (en) * 2022-04-19 2023-10-20 中国兵器工业第五九研究所 Modularized multi-parameter water quality monitoring fiber bragg grating sensor
CN117592000A (en) * 2024-01-16 2024-02-23 四川省华地建设工程有限责任公司 Landslide deep displacement monitoring method and system
CN117592000B (en) * 2024-01-16 2024-04-05 四川省华地建设工程有限责任公司 Landslide deep displacement monitoring method and system

Also Published As

Publication number Publication date
JP4836180B2 (en) 2011-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4836180B2 (en) Displacement measuring device
US9091589B2 (en) Fiber optic cable with increased directional sensitivity
US8610882B2 (en) Elongate structure curvature sensing device
CA2604819C (en) Method of applying a strain sensor to a cylindrical structure
US20130094798A1 (en) Monitoring Structural Shape or Deformations with Helical-Core Optical Fiber
CN103270400B (en) A strain sensor apparatus and method of strain sensing
JP3668199B2 (en) Tunnel deformation measurement method
US11577337B2 (en) Acoustically enhanced optical cables
KR101531890B1 (en) assembly for displacement meter
JP2007205740A (en) Tiltmeter using fbg optical fiber sensor
KR20170023666A (en) Apparatus for measuring convergence and ceiling subsidence using fiber bragg grating sensor
US7200292B2 (en) Optical fiber inclinometer
JP3466623B2 (en) A device for determining the curvature of an elongated hole, for example a rock drilling hole
CN110319862A (en) A kind of helical structure device for distributing optical fiber sensing in civil engineering
US10451807B2 (en) Strain isolated fiber Bragg grating sensors
CN112212915A (en) Flexible fiber grating sensor for completely and synchronously measuring strain temperature
CN103741728A (en) On-site concrete large-diameter pipe pile strain monitoring method based on FBG sensors
Enckell Structural health monitoring using modern sensor technology: long-term monitoring of the New Årsta Railway Bridge
JP2004061112A (en) Displacement measurement method based on optical fiber strain sensor
JP5385516B2 (en) Deformation amount sensor, deformation amount measuring device, deformation amount measuring method
JP2005172536A (en) Knuckle measuring device
JP2006003197A (en) Optical cable for fbg sensor
CN106525280A (en) Distributed high precision temperature monitoring system and method in high-altitude permafrost regions
KR100796161B1 (en) Apparatus for measuring convergence and ceiling subsidence using fiber bragg grating sensor
NO20150935A1 (en) Temperature sensing arrangement, method of making the same and method of sensing temperature

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090420

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090617

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090709

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090825

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091021

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100114

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100126

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20100129

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20100827

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110810

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

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: 20110922

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141007

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4836180

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350