JP2008116352A - レーザ式変位計測装置およびそれを用いた寸法変化測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ式変位計測装置およびそれを用いた寸法変化測定方法において、被検物の周囲の環境変動があっても、良好な測定精度を保つことができるようにする。
【解決手段】レーザ式変位計測装置２が、端部に変位測定板６を設けたコンクリート供試体５に対して出射部から出射光９ａを出射しその反射光９ｂを受光部で受光して、変位測定板６までの距離を測定するレーザ式変位センサ８と、レーザ式変位センサ８の出射部および受光部から、変位測定板６の近傍までの空間を覆う管状部１０ａを有するカバーケース１０を備えるようにする。そして、レーザ式変位計測装置２を用いてコンクリート供試体５の寸法変化を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明はレーザ式変位計測装置およびそれを用いた寸法変化測定方法に関する。例えば、硬化過程にあるモルタルやコンクリートなどの測定対象物の伸縮変化などを計測するのに好適なレーザ式変位計測装置およびそれを用いた寸法変化測定方法に関する。

従来、高精度かつ非接触の変位測定装置として、レーザ式変位計が知られている。レーザ式変位計の測定原理は、例えば、三角測量を行うものやレーザ光のフォーカス位置を計測するものなど、いくつか知られているが、いずれもレーザ光を出射して被検物に照射し、その反射光を受光して計測を行うようになっている。
このようなレーザ式変位計は、種々の変位測定に応用されているが、屋外などでも設置が容易であり、非接触、かつ高精度の測定を行えることから、例えば硬化過程にあるモルタルやコンクリート（以下、セメント硬化体と総称する）などの測定対象物の寸法変化を測定し、例えばセメント硬化体の硬化特性を調べるといった目的にも用いられている。
このようなレーザ式変位計測装置およびそれを用いた寸法変化測定方法の例として、例えば、特許文献１には、モルタルあるいはコンクリートからなる角柱状の供試体を架台上に支持し、両端または一端の検出部に対向して配置したレーザ式変位センサにより、長さ変化を測定するコンクリートの長さ変化試験方法および装置が記載されている。
また、特許文献２には、供試体を斜めに支持した点が異なり、他は特許文献１と略同様の非接触型コンクリート長さ試験器およびそれに使用するモルタル供試体受台が記載されている。
特開２００２−１２１３２１号公報（図１、２、４） 特開平１１−１１８４３０号公報（図１、２）

しかしながら、上記のような従来のレーザ式変位計測装置およびそれを用いた寸法変化測定方法には、以下のような問題があった。
特許文献１、２の技術では、レーザ式変位センサを被検物の近傍に配置するので、レーザ光の光路が形成される空間や、被検物にレーザ光を照射するための検出部の表面状態の温湿度が、被検物の状態に影響されやすい。そのため、例えば、セメント硬化体の実際の養生条件における硬化過程の寸法変化などを正確に計測しようとすると、レーザ式変位センサが養生のための水蒸気などに曝されて、その温湿度、水滴などが原因となって測定誤差が生じるという問題がある。
例えば、光路の空気温度や、水蒸気、水滴は、空気の屈折率の変化やレーザ光の散乱の原因となり、レーザ光の光路にゆらぎが生じたり、散乱により光束が拡散して光量が変化したりするなどして、正確な変位量が測定できなくなる。また、検出部への結露は、検出部の反射率や散乱度合を変化させるため、測定誤差の原因となる。また、空気中のチリや埃などの塵埃が飛散し、光の透過率が変動する場合も同様である。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、被検物の周囲の環境変動があっても、良好な測定精度を保つことができるレーザ式変位計測装置およびそれを用いた寸法変化測定方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、被検物に対して出射部からレーザ光を出射しその反射光を受光部で受光して被検物までの距離を測定するレーザ式変位センサと、該レーザ式変位センサの前記出射部および受光部から、前記レーザ光が照射される被検物または被検物の近傍までの空間を覆う管状部を有するカバーケースとを備える構成とする。
この発明によれば、カバーケースの管状部により、レーザ光の光路がレーザ式変位センサの出射部および受光部と被検物または被検物の近傍までの空間が覆われるから、カバーケース外部の空気に環境変動、例えば透過率、温度、水蒸気・水滴含有量、塵埃量などの変化につながる環境変動があっても、内部の空間に影響しにくくなり、レーザ式変位センサの測定ノイズとなる外乱を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のレーザ式変位計測装置において、前記カバーケースの管状部の内部側で、少なくとも前記出射部および受光部から被検物に向かって、温湿度が略一定のガスを送風する送風機構を備える構成とする。
この発明によれば、送風機構により、温湿度が略一定のガスが、カバーケースの管状部で少なくともレーザ式変位センサの出射部および受光部から被検物に向かって送風されるので、レーザ光の光路を略一定の温湿度環境とすることができる。
そのため、被検物の外周部の温湿度の影響を排除し、その雰囲気中に含まれる水蒸気、水滴や、チリなどもレーザ光の光路上から取り除くことができる。その結果、それらが原因となる測定ノイズを除去することができる。
また、温湿度を被検体の温度に応じて適宜設定することにより、被検物表面の結露を防止することができる。
ガスの種類としては、必要に応じて適宜のガス、例えば空気や窒素などを採用することができる。
また、ガスの温湿度の略一定の範囲は、レーザ式変位センサの測定精度の安定化および被検物表面への結露防止のための必要に応じて適宜範囲の値に設定することができる。結露防止の点では、被検物の表面の温湿度に応じて、飽和水蒸気量よりも十分低湿なガスとすればよいが、乾燥ガスとすれば確実に結露防止を行うことができるのでより好ましい。
なお、ガスの送風範囲がレーザ式変位センサの外周部を含む場合には、ガスの温度が、レーザ式変位センサ自体やレーザ式変位センサの駆動回路などの温度にも影響するため、それらの温度特性から許容できる範囲の温度に設定する。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のレーザ式変位計測装置において、前記カバーケースが、前記管状部と接続され、前記レーザ式変位センサを内部に収める本体収納部を備える構成とする。
この発明によれば、レーザ光の光路がカバーケースの管状部により、レーザ式変位センサがカバーケースの本体収納部により、それぞれ覆われるので、レーザ式変位センサも含めて外部環境からの影響を低減することができる。
また、送風機構を備える場合には、管状部を通して排出されるガスがレーザ式変位センサの外周部にも気流を形成することができるので、ガスの温度を適宜設定することにより、レーザ式変位センサの温度の平衡状態を形成することもできる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ式変位計測装置において、前記レーザ式変位センサの温度を調節する温度調節部を備える構成とする。
この発明によれば、温度調節部によりレーザ式変位センサの温度調節を行うことができるので、外部環境の温度変化があっても、レーザ式変位センサの温度を安定させることができ、レーザ式変位センサの温度特性による測定ノイズをより低減することができる。

請求項５に記載の発明では、レーザ式変位計測装置を用いた寸法変化測定方法において、測定対象物の一部にレーザ光を反射する変位検出板を一体に設けて被検物を構成し、該被検物を寸法変化測定方向に移動可能に保持し、請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ式変位計測装置を、前記カバーケースの管状部の開口端を前記変位検出板に対向させて近接配置した状態で前記変位検出板の変位を測定する方法とする。
この発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ式変位計測装置を用いて、測定対象物に一体化して設けられた変位検出板にレーザ光を出射し、その反射光を受光することにより、変位検出板の変位を測定し、それにより測定対象物の寸法変化を測定することができる。その際、請求項１〜４に記載のレーザ式変位計測装置を用いるので、請求項１〜４に記載の発明と同様の作用効果を備える。

本発明のレーザ式変位計測装置およびそれを用いた寸法変化測定方法によれば、カバーケース外部の空気に環境変動、例えば透過率、温度、水蒸気・水滴含有量、塵埃量などの変化につながる環境変動があっても、内部の空間に影響しにくくなり、レーザ式変位センサの測定ノイズとなる外乱を抑制することができるので、変位計測、寸法変化測定の測定精度を向上することができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置について、それを用いた寸法変化測定システムとともに説明する。
図１、２は、本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置を用いた寸法変化測定システムの概略構成について説明するための平面説明図および正面説明図である。図３は、本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置単体の概略構成について説明するための図１のＢ視の正面説明図である。図４は、図３のＣ−Ｃ断面図である。図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置に用いるレーザ式変位センサの一例について説明するための平面図および右側面図である。図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置の温度調節部の詳細構成について説明するための平面説明図およびそのＤ−Ｄ断面図である。図７は、本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置の温度調節部の上蓋の構成について説明するための平面説明図である。

本実施形態の寸法変化測定システム１は、例えば角柱状などの立体からなる被検物の両端部の１軸方向の変位量を非接触で計測し、それぞれの計測結果から被検物の１軸方向の伸縮を計測することができる測定システムである。被検物は、どのような物体でもよく、計測方向も必要に応じて２軸、３軸方向にわたってもよいが、以下では、一例として、測定対象物がモルタルやコンクリートなどのセメント硬化体からなり、それに変位測定板を設けることで被検物を構成した例で説明する。すなわち、角柱状に打設されたコンクリート供試体５（被検物）の長手方向の寸法変化を計測する場合の例で説明する。

コンクリート供試体５は、長手方向の両端部に端面の型枠を兼ねる変位測定板６、６と、それらの間で短手方向の４つの側面を形成するための覆う側型枠７とにより構成される型枠に、コンクリートを打設し、測定対象物が自立可能な状態となったときに、側型枠７を取り外したものである。
変位測定板６には、硬化過程でコンクリート供試体５の端部と密着し一体に移動するように、コンクリート打設空間の内部側に向けて不図示のアンカー部が設けられている。
変位測定板６の材質は、コンクリート供試体５のコンクリートの硬化過程中でそれ自体の寸法がコンクリート供試体５の寸法変化に比べて十分安定するとともに、後述するレーザ式変位計測装置２から出射されるレーザ光９を計測可能な状態で反射できる表面を備えるものであれば、どのような材質でもよい。例えば、適宜の金属板などを採用することができる。本実施形態では、ステンレス鋼板を採用している。また、端部の型枠部材を別に設ける場合には、端部の寸法測定位置近傍のみを覆う小面積の板状部を有する部材から構成してもよい。

寸法変化測定システム１の概略構成は、図１、２に示すように、測定台３、被検物保持台４、レーザ式変位計測装置２、２および、送風装置１１からなる。
測定台３は、その上面にレーザ式変位計測装置２、２、被検物保持台４を配置する寸法変化測定システム１の基台を構成するもので、線膨張係数が、測定する寸法変化範囲に比べて十分小さい、適宜の金属板、金属定盤、石定盤などを採用することができる。
本実施形態では、測定台３には、上面を水平に配置した平面視矩形状のステンレス鋼の厚板を採用している。

被検物保持台４は、コンクリート供試体５を水平配置するために、測定台３の上面の長手方向の中間部に固定された板部材である。そして、被検物保持台４の上面には、コンクリート供試体５が、硬化過程で寸法変化を起こす場合に、寸法変化を規制することなく表面に沿って自由に伸縮できるようにするための摺動受け部４ａが形成されている。
摺動受け部４ａは、本実施形態では、被検物保持台４の上面に、摩擦を低減するための表面処理、例えばフッ素樹脂コーティングを施して形成している。
そして、コンクリート供試体５が摺動受け部４ａ上を円滑に移動できるように、コンクリート供試体５の表面を覆う、例えばポリエチレンフィルムなどからなる合成樹脂薄膜フィルム（不図示）を摺動受け部４ａ上に配置している。合成樹脂薄膜フィルムは、コンクリート供試体５の伸縮に応じて容易に伸縮する程度に薄膜化されている。

レーザ式変位計測装置２は、同一構成のものが、変位測定板６、６に対向する位置に１台ずつ配置されている。以下では、図３〜７を参照して、図１のＢ視を正面視とするレーザ式変位計測装置２について説明する。
レーザ式変位計測装置２の概略構成は、レーザ式変位センサ８、温度調節台２０（温度調節部）、およびカバーケース１０からなる。

レーザ式変位センサ８は、レーザ光９により一方向の変位を計測できるセンサであれば、どのような構成を用いてもよいが、本実施形態では、例えば三角測量の原理に基づくものを採用している。
すなわち、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、平面視で、矩形の１辺を挟む角部が斜めに切り落とされた断面形状で、図５（ａ）の図示奥行き方向に押し出されたようなブロック形状をなす金属製の筐体８ａの内部に、例えば半導体レーザとコリメートレンズなどの光学系とからなり、平行ビーム状の出射光９ａを形成するレーザ光源９Ａと、出射光９ａが変位測定板６により出射光９ａに対して斜めの一定方向に反射された反射光９ｂの受光位置を検出する受光センサ９Ｂとが設けられている。受光センサ９Ｂは、例えばＣＣＤなどからなる位置検出を行うためのセンサが採用される。
そして、図５（ａ）の図示右側に位置する側面８Ａに、レーザ光源９Ａで発生された出射光９ａを外部に出射する出射部８ｂと、反射光９ｂを受光センサ９Ｂに導く受光部８ｃとが、隣りあって設けられている

レーザ式変位センサ８の計測可能範囲は、側面８Ａからの距離Ｌで表すと、本実施形態では、Ｌ＝３０ｍｍ±５ｍｍのものを採用している。また、測定分解能は、１μｍである。
そのため、本実施形態のコンクリート供試体５の硬化過程における変位量、５μｍ〜５００μｍに対しては十分な精度を有している。

温度調節台２０は、図３に示すように、レーザ式変位センサ８を温度調節可能に保持するための部材であり、温度調節台本体２１の上側に、上蓋２２が複数のネジ１２により固定されてなる。
そして、レーザ式変位センサ８の上蓋２２の上面には、レーザ式変位センサ８の側面８Ａの法線が水平方向に向けられるとともに、側面８Ａに隣接する筐体８ａの底面が密着固定されている。

温度調節台本体２１は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、一定厚さの矩形状の金属厚板の一方の面の側に、温度調節用の流体を流すための水路用凹部２１ｂが形成されたものである。
水路用凹部２１ｂの平面視形状は、熱交換を行うための蛇行流路が形成されれば、適宜の形状を採用することができるが、本実施形態では、図６（ａ）の図示下側に横方向に延びた扁平な矩形域２１Ａが形成され、その図示上方に略同幅でやや縦長の矩形域２１Ｃが形成され、それらがレーザ式変位センサ８の取付範囲に重なる位置のくびれ域２１Ｂにより図示上下に接続された形状とされている。そして、矩形域２１Ｃでは、その図示左右方向の端面から、それぞれ対向する端面の近傍まで延されて、矩形域２１Ｃを平面視で蛇行流路に区画する壁体であるセパレータ２１ｄ、２１ｄが設けられている。
水路用凹部２１ｂの内縁部には、周方向の沿って上蓋２２を係止するために、上蓋係止部２１ｃがセパレータ２１ｄ、２１ｄの上端面と同じ高さまで掘り下げられた段差面として形成されている。
上蓋係止部２１ｃの上面側には、上蓋２２を固定するためのネジ穴２１ｅが複数設けられている。
また、温度調節台本体２１のくびれ域２１Ｂの近傍の上面側には、レーザ式変位センサ８の取付孔８ｄに対応する位置に、レーザ式変位センサ８をネジ１２、１２で固定するためのネジ穴２１ｅ、２１ｅが設けられている。
また、温度調節台本体２１の図示上下方向の側面には、カバーケース１０を係止するための段状の係止部２１ａ、２１ａが形成され、特に図示しないが、カバーケース１０を固定するためのネジ穴が適宜数設けられている。

上蓋２２は、図７に示すように、水路用凹部２１ｂ上を液密に覆うため、温度調節台本体２１の上蓋係止部２１ｃと嵌合する外形に形成され、上蓋係止部２１ｃの段差部の高さと同一あるいはわずかに厚い板厚とされた金属製の板状部材である。
すなわち、上蓋２２が、上蓋係止部２１ｃに取り付けられると、水路用凹部２１ｂが覆われて蛇行流路が形成され、その上面が温度調節台本体２１の上面と整列するかまたはわずかに突出する状態とされる。そのため、レーザ式変位センサ８をネジ１２、１２で温度調節台本体２１に固定すると、レーザ式変位センサ８の側面８Ａに隣接する底面が上蓋２２と全面的に当接し、密着される。

上蓋２２の上部には、図６（ａ）の温度調節台本体２１の矩形域２１Ａの図示左側端部と、同じく矩形域２１Ｃの図示左上側の隅部に対応する位置に、それぞれ給水管２４ａ、排水管２４ｂが着脱可能に接続される管取付ソケット２３、２３が設けられている。各管取付ソケット２３には、給水管２４ａ、排水管２４ｂが接続され、上蓋２２の下方側との流体の給排出を行えるようになっている。
給水管２４ａ、排水管２４ｂには、特に図示しないが、水路用凹部２１ｂ内に一定温度の水を流通させるポンプおよびドレインが接続されている。

カバーケース１０は、温度調節台本体２１に固定されたレーザ式変位センサ８を覆って温度調節台本体２１の上面側に設けられた部材であり、その概略構成は、本体収納部１０ｂと管状部１０ａとからなる。
本体収納部１０ｂは、図３、４に示すように、レーザ式変位センサ８が固定された温度調節台本体２１の上面を、少なくともレーザ式変位センサ８を覆うように設けられた筐体部材である。
本体収納部１０ｂの側面には、カバーケース１０内にガスを送風するための管継手１０ｃが設けられている。管継手１０ｃには、送風管１３を介して、カバーケース１０内にガスを圧送するための送風機構１４が接続されている。

管状部１０ａは、本体収納部１０ｂのうち、レーザ式変位センサ８の出射部８ｂ、受光部８ｃを含む領域の側面８Ａに対向する矩形状の開口を形成し、水平方向に矩形状断面を延長させてレーザ式変位センサ８に対して入出射するレーザ光９を、レーザ式変位センサ８の計測距離Ｌよりわずかに短い範囲で覆うための直方体状の空間を形成するものである。
すなわち、管状部１０ａの水平方向の先端部は、固定されたレーザ式変位センサ８の側面８Ａから距離ｄの位置まで延長されている。ここで、距離ｄは、ｄ＜Ｌであって、コンクリート供試体５が最大限伸びても変位測定板６と管状部１０ａの先端部とが接触しない範囲で、変位測定板６に十分近接した寸法とされる。
このように、カバーケース１０は、温度調節台本体２１に取り付けられた状態で、管継手１０ｃと管状部１０ａとにより開口部が形成され、送風機構１４から管継手１０ｃを通してガスが送風された場合にそのガスが本体収納部１０ｂの内部を通って、管状部１０ａから排出されるようになっている。
送風機構１４からは、適宜のフィルタにより塵埃などが除去された清浄ガスを、一定の温湿度に調整して送風する。このガスは、除湿器などを通した乾燥ガスであることが好ましいが、変位測定板６やカバーケース１０の内部を結露させない程度に低湿のガスであればよい。また、必要に応じて流路途中に設けられた熱交換装置などにより温度調整すればより好ましい。

送風装置１１は、測定中に変位測定板６が結露したり、塵埃が付着したりしないようにするため、管状部１０ａと変位測定板６との間の隙間に、変位測定板６に沿う層流状の低湿のガスを送風する装置である。本実施形態では、送風機構１４から送風管１３を介して一定温湿度のガスの供給を受け、不図示のノズルを通して層流状のガス流を形成できるようになっている。
なお、管状部１０ａからの送風により、十分な結露防止、塵埃除去の効果が得られる場合には、送風装置１１は省略してもよい。

次に、寸法変化測定システム１を用いた本実施形態による寸法変化測定方法について、コンクリート供試体５を被検物とする場合の例で説明する。
寸法変化を測定するコンクリート供試体５は、変位測定板６、６と複数の側型枠７とからなる型枠に、適宜の配合とされたモルタルまたはコンクリートを打設して形成する。そして、モルタルまたはコンクリートの流動性が失われ自立可能な状態となった時点で側型枠７を外し、図２に示すように、コンクリート供試体５として、摺動受け部４ａが設けられた被検物保持台４上に載置する。
したがって、コンクリート供試体５は、側型枠７による拘束を受けない状態で、摺動受け部４ａの上に配置されている。そのため、コンクリート供試体５は、硬化過程でひび割れなどの原因となる体積変化などが起こると、例えばコンクリート供試体５の水平長手方向に伸縮し、一体化された変位測定板６も同様に変位するものである。
また、レーザ式変位計測装置２、２は、レーザ式変位センサ８の側面８Ａが変位測定板６に対向し、それぞれの間の距離が距離Ｌとなる位置にそれぞれ配置する。

この状態で、コンクリート供試体５の周囲の環境を寸法変化を測定する適宜の養生条件に設定する。例えば、蒸気養生を行う場合であれば、必要な温度の蒸気雰囲気を形成する。
このとき、レーザ式変位計測装置２は、コンクリート供試体５に近接しているため、コンクリート供試体５と同様の雰囲気に曝される。例えば、レーザ式変位センサ８の定格使用温度範囲を超える高温に曝されたり、レーザ光９の光路に水蒸気や水滴が充満してレーザ光９の散乱や光量変化が生じたり、変位測定板６の表面に結露や塵埃の付着などが発生したり、などといった測定ノイズとなる状態になりやすい。
そのため本実施形態では、レーザ式変位センサ８の冷却、管状部１０ａ内への送風、送風装置１１からの送風を行いつつ、レーザ式変位センサ８による測定を行うようにしている。

レーザ式変位センサ８の冷却は、給水管２４ａから冷却用流体、例えば２０℃の水を連続供給することにより行う。
給水管２４ａから供給された冷却水は、図６に矢印で示すように、水路用凹部２１ｂ内を、矩形域２１Ａからくびれ域２１Ｂを通って、矩形域２１Ｃに流れ、矩形域２１Ｃ内では、セパレータ２１ｄにより区切られた蛇行流路に沿って進み、排水管２４ｂから外部に排出される。
そのため、上蓋２２と、上蓋２２と当接して固定されたレーザ式変位センサ８の筐体８ａとの間で熱交換が行われ、レーザ式変位センサ８が冷却され、一定温度に保たれる。

一方、カバーケース１０内には、送風機構１４により、送風管１３、管継手１０ｃを通し適宜圧力でガスを供給し、カバーケース１０内部に、管継手１０ｃから管状部１０ａに向かうガスの定常流を形成する。したがって、カバーケース１０内部への外部空気の流入が阻止される。すなわち、レーザ光９の光路範囲となっている管状部１０ａの内部でも、常に送風管１３から供給されるガスで満たされ、管状部１０ａ内に侵入しようとする外部空気が排除される。
送風管１３から供給されるガスは清浄であり、一定の温湿度に調整されているので、レーザ光９の散乱の原因となる水蒸気、水滴、塵埃などの影響を排除することができる。
また、送風管１３から供給されるガスを、外部環境より低温のガスとすれば、本体収納部１０ｂ、管状部１０ａ、および変位測定板６の近傍に低温のガスによりいわゆるエアカーテンが形成されることになり、レーザ式変位センサ８、変位測定板６の温度をより安定させることができるという利点がある。

また、送風装置１１により送風を行うと、変位測定板６と管状部１０ａの先端部との間にそれらを水平方向に横断する層流状のガス流れによりいわゆるエアカーテンが形成される。そのため、測定ノイズとなるような、変位測定板６の表面における結露および塵埃の付着を防止することができる。

このように、本実施形態では、管状部１０ａ内、および変位測定板６の表面が、低湿かつ清浄な環境とされ、それぞれの温度が、送風管１３から送風されるガスによる冷却効果で温度が安定した状態で、寸法変化測定を行うことができる。
図５に示すように、レーザ式変位センサ８内のレーザ光源９Ａで発生されたレーザ光９が、出射部８ｂを通して変位測定板６に向けて出射光９ａとして出射される。そして、変位測定板６で反射され、反射光９ｂが受光部８ｃを介して受光センサ９Ｂに入射する。
レーザ式変位センサ８は、不図示のコントローラにより、受光センサ９Ｂ上の受光位置を算出し、三角測量の原理により、変位測定板６のレーザ式変位センサ８に対する基準位置からの移動量に換算し、信号ケーブル８ｅを通して検出信号として出力する。
各レーザ式変位計測装置２の検出信号の差を取ることにより、コンクリート供試体５の伸縮量が測定される。

このような寸法変化測定は、コンクリート供試体５に対して非接触で行われるため、微小変化であっても高精度に測定することができる。
また、変位測定板６の位置測定により、コンクリート供試体５の伸縮を測定するため、コンクリート供試体５の硬化状態や、硬化に伴う表面の光学特性の変化に影響されることなく正確な測定を行うことができる。
また、レーザ式変位センサ８を温度調節台２０により冷却するとともに、カバーケース１０内への外部空気の流入を阻止し、送風装置１１により変位測定板６上にいわゆるエアカーテンを形成するので、測定ノイズとなる、レーザ式変位センサ８の温度上昇、レーザ光９の光路への外部空気の侵入、変位測定板６への結露、塵埃付着を防止できる。したがって、例えば、コンクリート供試体５の養生条件などを種々変えても、安定した環境条件下で、測定を行うことができる。
そのため、例えば、コンクリート供試体５の硬化過程での実際の養生条件における寸法変化を測定することができ、コンクリート供試体５の配合や養生条件に応じた硬化過程でのひび割れなどの評価試験を正確に行うことができるという利点がある。

なお、上記の説明では、温度調節台２０による冷却、カバーケース１０内の送風、送風装置１１による送風を測定中同時に行う場合の例で説明したが、少なくとも管状部を有するカバーケースを備えていれば、レーザ光路および変位測定板近傍の環境変化を低減できる。そのため、コンクリート供試体５の養生条件によっては冷却や送風の必要がない場合がある。その場合には、対応する機構を適宜省略してもよい。
例えば、カバーケースの管状部の先端を、変位測定板に十分近接させることにより、カバーケース内に外部空気が侵入しにくい構成としたり、管状部の先端を柔軟な蛇腹状やスカート状として変位測定板に密着させ被検物の伸縮に影響を与えることなく管状部内の環境を外部環境から独立させることができる構成としたりすれば、カバーケース内に送風しないようにしてもよい。

また、上記の説明では、被検物が測定対象物であるセメント硬化体と変位測定板とからなるの場合の例で説明したが、被検物、測定対象物の種類はこれに限定されるものではなく、レーザ式変位センサにより測定できる被検物であれば、どのような被検物を用いてもよい。例えば、測定対象物の表面状態、形状が安定していれば、変位測定板を省略してもよい。

また、上記の説明では、レーザ式変位センサが三角測量の原理を用いるものの例で説明したが、例えば、フォーカス位置を検出して変位を測定するものであってもよい。

また、上記の説明では、レーザ光の光路の温湿度が変化しやすい場合の例で説明したが、塵埃による測定誤差が生じやすい場合にも好適に用いることができることは言うまでもない。

本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置を用いた寸法変化測定システムの概略構成について説明するための平面説明図である。 本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置を用いた寸法変化測定システムの概略構成について説明するための正面説明図である。 本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置単体の概略構成について説明するための図１のＢ視の正面説明図である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置に用いるレーザ式変位センサの一例について説明するための平面図および右側面図である。 本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置の温度調節部の詳細構成について説明するための平面説明図およびそのＤ−Ｄ断面図である。 本発明の実施形態に係るレーザ式変位計測装置の温度調節部の上蓋の構成について説明するための平面説明図である。

符号の説明

１ 寸法変化測定システム
２ レーザ式変位計測装置
３ 測定台
４ 被検物保持台
４ａ 摺動受け部
５ コンクリート供試体（被検物）
６ 変位測定板
８ レーザ式変位センサ
８ｂ 出射部
８ｃ 受光部
９ レーザ光
９ａ 出射光
９ｂ 反射光
１０ カバーケース
１０ａ 管状部
１０ｂ 本体収納部
１１ 送風装置
１３ 送風管
１４ 送風機構
２０ 温度調節台（温度調節部）
２１ｂ 水路用凹部
２２ 上蓋
２４ａ 給水管
２４ｂ 排水管

Claims (5)

1. 被検物に対して出射部からレーザ光を出射しその反射光を受光部で受光して被検物までの距離を測定するレーザ式変位センサと、
   該レーザ式変位センサの前記出射部および受光部から、前記レーザ光が照射される被検物または被検物の近傍までの空間を覆う管状部を有するカバーケースとを備えることを特徴とするレーザ式変位計測装置。
2. 前記カバーケースの管状部の内部側で、少なくとも前記出射部および受光部から被検物に向かって、温湿度が略一定のガスを送風する送風機構を備えることを特徴とした請求項１に記載のレーザ式変位計測装置。
3. 前記カバーケースが、前記管状部と接続され、前記レーザ式変位センサを内部に収める本体収納部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ式変位計測装置。
4. 前記レーザ式変位センサの温度を調節する温度調節部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ式変位計測装置。
5. 測定対象物の一部にレーザ光を反射する変位検出板を一体に設けて被検物を構成し、
   該被検物を寸法変化測定方向に移動可能に保持し、
   請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ式変位計測装置を、前記カバーケースの管状部の開口端を前記変位検出板に対向させて近接配置した状態で前記変位検出板の変位を測定することを特徴とするレーザ式変位計測装置を用いた寸法変化測定方法。

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