JP2010230464A - 非接触振動計測システム、安定性評価システム、非接触振動計測方法、及び、安定性評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】対象の卓越方向の振動を正確に測定する。
【解決手段】対象に照準を合わせると共に対象に対するレーザの入射方向と反射方向とを一致させて対象の振動を同時に測定する第１、第２及び第３の非接触型振動計と、対象に照準を合わせた第１、第２及び第３の非接触型振動計について水平面に対する第１、第２及び第３の非接触型振動計の成す鉛直角度を測定する鉛直角度測定器と、対象に照準を合わせた第１、第２及び第３の非接触型振動計について水平面において基準方向に対する第１、第２及び第３の非接触型振動計の成す水平角度を測定する水平角度測定器を有し、第１、第２及び第３の非接触型振動計の鉛直角度及び水平角度に基づいてレーザの入射角度を決定する入射角度決定手段と、第１、第２及び第３の非接触型振動計のレーザの入射角度及び前記第１、第２及び第３の非接触型振動計によって測定された対象の振動データに基づいて対象の振動の卓越方向及び卓越方向の振動特性の少なくとも一方を決定する解析手段を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、対象の振動を非接触で測定する非接触振動計測システム及び非接触振動計測方法並びに対象の安定性を評価する安定性評価システム及び安定性評価方法に関する。

鉄道、又は、道路近傍における岩盤は崩落の可能性がある。そのため、岩盤斜面の振動を計測し、その安定性を評価、判定する方法が必要とされる。

一般的な判定手法は、現地踏査での目視検査および図面等による地形判読結果に基づき熟練技術者が点数付けを行い危険度を判定する手法である。しかし、この方法は、判定結果が判定者の主観的判断に依存する。また、熟練技術者が不足している。

また、他の判定方法は、岩盤に振動計を取り付けて揺れの特性から危険度を判定する手法である（特許文献１参照）。しかし、急崖斜面等への計測機器の設置は、危険であり、高いコストを必要とする。

一方、上記問題を解決するため、非接触式で構造物の振動を判定する方法も提案されている。

この判定方法は、レーザドップラ速度計を用いて屋外で微小な構造物振動を計測する手法である（特許文献２参照）。

他の判定方法は、反射塗料と発射機を利用して遠隔地から光の反射性が十分でない構造物の振動を計測する方法である（特許文献３、４参照）。

特開２００３−１４９０４４号公報 特許第４００１８０６号公報 特開２００８−２８１４２２号公報 特開２００４−１８４３７７号公報

しかしながら、上記非接触式の判定方法では、構造物の振動の卓越方向と計測の方向とが一致していると限らない。よって、上記判定方法は、構造物の正確な振動を計測することができず、また、構造物の安定性を評価することができなかった。

そこで、本発明の目的は、対象の卓越方向の振動を正確に測定する非接触振動計測システム及び非接触振動計測方法を提供することにある。また、本発明の目的は、対象の安定性を判定する安定性評価システム及び安定性評価方法を提供することにある。

以下、符号を付して本発明の特徴を説明する。なお、符号は参照のためであり、本発明を実施形態に限定するものでない。

本発明の第１の特徴に係わる非接触振動計測システム（１）は、対象（Ｔ１）に照準を合わせると共に対象（Ｔ１）に対するレーザの入射方向と反射方向とを一致させて対象（Ｔ１）の振動を同時に測定する第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）と、対象（Ｔ１）に照準を合わせた第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）について水平面に対する第１、第２及び第３の非接触型振動計の成す鉛直角度を測定する鉛直角度測定器（１５）と、対象に照準を合わせた第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）について水平面において基準方向に対する第１、第２及び第３の非接触型振動計の成す水平角度を測定する水平角度測定器（１６）と、第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）の鉛直角度及び水平角度に基づいてレーザの入射角度を決定する入射角度決定手段（３５）と、第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）のレーザの入射角度及び前記第１、第２及び第３の非接触型振動計によって測定された対象（Ｔ１）の振動データに基づいて対象（Ｔ１）の振動の卓越方向及び卓越方向の振動特性の少なくとも一方を決定する解析手段（３５）を有する。

ここで、振動の卓越方向とは対象の振動うち最も大きな振動の方向である。振動特性とは、例えば、振動振幅の周波数特性、振動速度振幅の時間特性、振動速度振幅の軌跡、経過時間に対する累積変位（振動速度波形の絶対値の積分値累積変位）である。

以上の第１の特徴において、第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）は回転可能であり、対象は複数の対象を有し、複数の対象の位置を決定すると共に複数の対象のそれぞれに対して照準を合わせるように第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）を回転させ、第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）に複数の対象のそれぞれの振動を測定させる制御手段（３５）を有する。

本発明の第２の特徴に係わる安定性評価システムは、第１の特徴に記載の非接触振動計測システム（１）によって決定された第１の対象（Ｔ１）の振動の卓越方向に向けると共に第１の対象（Ｔ１）に照準を合わせるように設置された第４の非接触型振動計（１１Ｄ）と、設定方向として第１の対象（Ｔ１）の振動の卓越方向に向けると共に第２の対象（Ｔ２）に照準を合わせるように設置された第５の非接触型振動計（１１Ｅ）とを有し、前記第１の対象（Ｔ１）に照準を合わせた第４の非接触型振動計（１１Ｄ）及び前記第２の対象（Ｔ２）に照準を合わせた第５の非接触型振動計（１１Ｅ）はそれぞれ第１の対象（Ｔ１）の振動と第２の対象（Ｔ２）の振動を同時に測定し、第４の非接触型振動計（１１Ｄ）によって測定された第１の対象（Ｔ１）の振動データから第１の対象（Ｔ１）の振動特性を決定し、第５の非接触型振動計（１１Ｅ）によって測定された第２の対象（Ｔ２）の振動データから第２の対象（Ｔ２）の振動特性を決定し、第１の対象（Ｔ１）の振動特性と第２の対象（Ｔ２）の振動特性とを比較して第１の対象（Ｔ１）と第２の対象（Ｔ２）との相対的安定性を決定する。

以上の第２の特徴において、前記設定方向は第１の特徴の非接触振動計測システムによって決定された第２の対象（Ｔ２）の振動の卓越方向である。

本発明の第３の特徴に係わる非接触振動計測方法は、対象（Ｔ１）に照準を合わせるように第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）を設置し、対象（Ｔ１）に照準を合わせた第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）について水平面に対する第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）の成す鉛直角度を測定し、対象に照準を合わせた第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）について水平面において基準方向に対する第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）の成す水平角度を測定し、対象（Ｔ１）に対するレーザの入射方向と反射方向とを一致させて対象（Ｔ１）の振動を第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）によって同時に測定し、第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）の鉛直角度及び水平角度に基づいてレーザの入射角度を決定し、第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）のレーザの入射角度並びに第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）の測定した対象（Ｔ１）の振動データに基づいて対象（Ｔ１）の振動の卓越方向及び卓越方向の振動特性の少なくとも一方を決定する。

以上の第３の特徴において、対象は複数の対象を用意し、複数の対象の位置を決定し、
複数の対象のそれぞれに対して照準を合わせるように第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）を回転させ、第１、第２及び第３の非接触型振動計（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ）によって複数の対象のそれぞれの振動を測定する。

本発明の第４の特徴に係わる安定性評価方法は、第３の特徴の非接触振動計測方法によって第１の対象（Ｔ１）の振動の卓越方向を決定し、第１の対象（Ｔ１）の振動の卓越方向に向けると共に第１の対象（Ｔ１）に照準を合わせるように第４の非接触型振動計（１１Ｄ）を設置し、設定方向として第１の対象（Ｔ１）の振動の卓越方向に向けると共に第２の対象（Ｔ２）に照準を合わせるように第５の非接触型振動計（１１Ｅ）を設置し、前記第１の対象（Ｔ１）に照準を合わせた第４の非接触型振動計（１１Ｄ）及び前記第２の対象（Ｔ２）に照準を合わせた第５の非接触型振動計（１１Ｅ）によって第１の対象（Ｔ１）の振動と第２の対象（Ｔ２）の振動を同時に測定し、第４の非接触型振動計（１１Ｄ）によって測定された第１の対象（Ｔ１）の振動データから第１の対象（Ｔ１）の振動特性を決定し、第５の非接触型振動計（１１Ｅ）によって測定された第２の対象（Ｔ２）の振動データから第２の対象（Ｔ２）の振動特性を決定し、第１の対象（Ｔ１）の振動特性と第２の対象（Ｔ２）の振動特性とを比較して第１の対象（Ｔ１）と第２の対象（Ｔ２）との相対的安定性を決定する。

以上の第４の特徴において、前記設定方向は第３の特徴の非接触振動計測方法によって決定された第２の対象（Ｔ２）の振動の卓越方向である。

本発明の非接触振動計測システム及び非接触振動計測方法は、第１、第２及び第３の非接触型振動計のレーザの入射角度並びに第１、第２及び第３の非接触型振動計によって同時に測定された対象の振動データから対象の振動の卓越方向及び卓越方向の振動特性を決定する。これにより、非接触振動計測システム及び非接触振動計測方法は、対象の振動を正確に計測することができる。

また、非接触振動計測システム及び非接触振動計測方法は、複数の岩塊を自動で計測するので、効率化及び省力化を図ることができる。

また、安定性評価システム及び安定性評価方法は、第１の対象の振動特性と第２の対象の振動特性とを比較して第１の対象及び第２の対象の相対的安定性を決定する。これにより、安定性評価システム及び安定性評価方法は、第１の対象及び第２の対象の危険性を判定することができる。

設定方向は第２の対象の振動の卓越方向に一致するので、第１の対象と第２の対象のそれぞれの卓越方向の振動を比較して相対的な安定性を比較することができる

非接触振動計測システムの構成を示す概略図である。 非接触振動計測システムのレコーダの構成を示す概略図である。 （Ａ）はボール発射装置の構造を示す断面図であり、（Ｂ）はボールの構造を示す断面図である。 岩盤における岩塊の振動の測定方法を示す概略図である。 岩盤及び岩塊の安定性評価方法を示す概略図である。 接触型振動計及び非接触型振動計で測定された振動のフーリエ振幅の周波数特性を示すグラフである。 （Ａ）は岩盤及び岩塊の振動の振動速度振幅の時系列特性を示すグラフであり、（Ｂ）は岩盤及び岩塊の振動のフーリエ振幅の周波数特性を示すグラフである。 （Ａ）は岩盤の振動速度振幅の軌跡を示すグラフであり、（Ｂ）は岩塊の振動速度振幅を示すグラフである。 岩盤及び岩塊の累積変位を示すグラフである。

以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。

図１に示すように、非接触振動計測システム１は、非接触型振動計１１と、非接触型振動計１１に取り付けられた望遠レンズ１２と、非接触型振動計１１に取り付けられたスコープ１３と、非接触型振動計１１に固定された接触型振動計１４と、非接触型振動計１１に設置された鉛直角度測定器１５と、非接触型振動計１１に設置された水平角度測定器１６と、水平角度測定器１６に配置された水準器付きベース１７と、非接触型振動計１１、接触型振動計１４、鉛直角度測定器１５、水平角度測定器１６及び水準器付きベース１７を支持する支持装置１８と、非接触型振動計１１及び接触型振動計１４に電力を供給する電源装置１９と、電源装置１９によって電力を供給されると共に非接触型振動計１１に電気的に接続した無線伝送装置２１と、無線伝送装置２１と無線で通信可能なレコーダ３０を有する。

ここで、非接触型振動計１１は、例えば、レーザドップラ速度計を有する。非接触型振動計１１は、ジャイロ機構及びサーボモータを有し、支点を中心に全方向に回転可能である。接触型振動計１４は、例えば、センサの傾きの影響を受けないサーボ型速度計を用いる。鉛直角度測定器１５は、例えば、ジャイロセンサであり、水平面に対する非接触型振動計１１の成す鉛直角度を測定する。また、水平角度測定器１６は、例えば、電子コンパス、測角儀であり、水平面において基準方向に対する非接触型振動計１１の成す水平角度を測定する。鉛直角度測定器１５及び水平角度測定器１６は回転する非接触型振動計１１と連動して動作する。

図２に示すように、レコーダ３０は、非接触型振動計１１のレーザドップラ速度計、接触型振動計１４のサーボ型速度計からの信号を等しい感度特性に調整するためのバンドパスフィルタ３１と、アナログの電気信号をデジタル化するためのＡ／Ｄ変換装置３２と、及び入力された情報（及び演算結果）を記録する記録装置３３と、必要な処理を指示するための入力装置３４と、記録装置３３に記録されたデータに基づいて演算する入射角度決定手段及び解析手段としての演算装置３５と、記録装置３３に入力された情報及び演算結果を表示する表示装置３６を有する。ここで、演算装置３５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ (Random Access Memory)を有し、非接触型振動計測システム１の制御手段としても機能する。

非接触振動計測システム１は、非接触計測対象面を形成するボール発射装置４０と組み合わせて使用する。図３に示すように、ボール発射装置４０は、一端から他端にかけてガス通路４１を画成す本体部４２と、圧縮気体が充填されたガスボンベ４３を収納し、本体部４２の一端側に装着されるガスホルダー部４４と、非接触計測対象面を形成するペイント弾（ボール）４５が装填され、本体部４２の他端側に装着されるバレル４６を有するバレル部４７とを備えている。さらに、本体部４２は、ガスボンベ４３を開封するピストン４８、及びそのピストン４８の操作レバー４９を有する。本体部４２のガス通路４１は、ガスホルダー部４４とバレル部４７により密封されている。ペイント弾４５は、ゼラチン素材等の外皮材４５ａと、外皮材４５ａの中に充填された再帰性反射塗料４５ｂを有する。再帰性反射塗料４５ｂは、反射材と、反射材に混合されたガラスビーズを有する。

操作レバー４９を操作してガスボンベ４３を開封すると、ガスボンベ４３内の圧縮気体が本体部４２のガス通路４１内に充満する。充満した圧縮気体の圧力により、バレル部４７に装填されているペイント弾（ボール）４５がバレル部４７の外部へと発射される。

次に、非接触振動計測システム１の計測方法を説明する。一例として、岩盤における岩塊の振動の計測について説明する。

先ず、ボール発射装置４０を用いて対象の岩塊Ｒ１に反射面を形成する。図４において、スコープ１３で対象の岩塊Ｒ１にボール発射装置４０の照準も合わせて、ペイント弾４５を岩塊Ｒ１に発射する。このペイント弾４５は着弾すると破裂して再帰性反射塗料が岩塊Ｒ１に付着する。この再帰性反射塗料が乾燥すると、反射ターゲットＴ１が完成する。反射ターゲットＴ１は、反射材上に付着したビーズを有し、光が入射した方向に反射する再帰性反射面を画成する。

次に、３台の非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを水準器付きベース１７で水平に設置する。非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのレーザ装置の照準をスコープ１３で
岩塊Ｒ１の反射ターゲットＴ１に合わせる。このとき、鉛直角度測定器１５、水平角測定器１６を用いて、非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの鉛直角度及び水平角度を測定する。

非接触型振動計１１Ａは、矢印で示す振動ν_１を測定する。非接触型振動計１１Ｂは、矢印で示す振動ν_２を測定する。非接触型振動計１１Ｃは、矢印で示す振動ν３を測定する。非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのレーザ装置が望遠レンズ１２から反射ターゲットＴ１へ向けてレーザを発射すると、レーザは反射ターゲットＴ１に入射する。レーザは反射ターゲットＴ１によって反射され、入射方向と一致する反対方向に進み、非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの望遠レンズ１２に入射する。この反射レーザは非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのレーザドップラ速度計によって検知される。非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃのレーザドップラ速度計は、入射レーザと反射レーザの周波数差を検出して逆算することにより、対象の振動速度を検出する。

接触型振動計１４は、非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ自身の振動を測定する。

図２において、非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、接触型振動計１４、鉛直角度測定器１５、水平角度測定器１６の測定データは、無線伝送装置２１でレコーダ３０へアナログ信号として伝送される。接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及び接触型振動計１４の測定信号は、バンドパスフィルタ３１で等しく感度調整され、Ａ／Ｄ変換装置３２でデジタル信号に変換され、記録装置３３に格納される。鉛直角度測定器１５、水平角度測定器１６の測定信号は、Ａ／Ｄ変換装置３２でデジタル信号に変換され、記録装置３３に格納される。

演算装置３５は、入力装置３４の指示により、記録装置３３から振動ν_１、ν_２、ν_３の振動データ及び接触型振動計１４の振動データを抽出する。演算装置３５は振動ν_１、ν_２、ν_３の振動データをスペクトル演算して振動の周波数特性を求める。同様に、演算装置３５は接触型振動計１４の振動振動データをスペクトル演算して振動の周波数特性を求める。

演算装置３５は、簡易補正方法として、非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃで測定した岩塊Ｒ１の振動ν_１、ν_２、ν_３の周波数特性から、接触型振動計１４で記録した非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ自体の振動の周波数特性を減じることにより、岩塊Ｒ１の振動ν_１、ν_２、ν_３の周波数特性を補正する。なお、演算装置３５は、詳細補正方法として、非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃで記録した岩塊Ｒ１の振動ν_１、ν_２、ν_３の時系列データに、接触型振動計１４で記録した非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ自体の振動の時系列データを加えることにより、岩塊Ｒ１の振動ν_１、ν_２、ν_３の時系列データを補正してもよい。

演算装置３５は、非接触型振動計１１Ａの鉛直角度及び水平角度からレーザ入射角度θ_x1、θ_y1、θ_z1を算出する。演算装置３５は、非接触型振動計１１Ｂの鉛直角度及び水平角度からレーザ入射角度θ_x2、θ_y2、θ_z2を算出する。演算装置３５は非接触型振動計１１Ｃの鉛直角度及び水平角度からレーザ入射角度θ_x3、θ_y3、θ_z3を算出する。

振動ν_１、ν_２、ν_３を補正した振動データ並びに岩塊Ｒ１のＸ軸方向の振動成分ν_ｘ、岩塊Ｒ１のＹ軸方向の振動成分ν_ｙ及びＺ軸方向の振動成分ν_ｚは、レーザ入射角度θ_x1、θ_y1、θ_z1、θ_x2、θ_y2、θ_z2、θ_x3、θ_y3、θ_z3からなる逆行列と以下の関係式で示される。

演算装置３５は、上記関係式から３元連立方程式を解いて、岩塊Ｒ１のＸ軸方向の振動成分ν_ｘ、岩塊Ｒ１のＹ軸方向の振動成分ν_ｙ、Ｚ軸方向の振動成分ν_ｚを算出する。

演算装置３５は、振動成分ν_ｘ、振動成分ν_ｙ、振動成分ν_ｚから岩塊Ｒ１の振動の卓越方向（岩塊Ｒ１の最大の振動の方向）及び卓越方向の振動特性を算出する。

以上より、非接触振動計測システム１は、岩塊Ｒ１の振動の卓越方向及び卓越方向の振動特性を正確に求めることができる。

次に、複数の岩塊の振動の自動計測方法について説明する。

先ず、計測対象としての複数の岩塊を選択する。すなわち、表示装置３６はビデオカメラと接続し、表示装置３６の画面は岩盤および岩塊群を表示する。そして、入力装置３４は表示装置３６の画面上の岩塊群から計測対象の複数の岩塊を選択する。

演算手段３５は選択した複数の岩塊の位置を決定する。記録装置３３は演算手段３５によって決定された複数の岩塊の位置データを格納する。演算装置３５は記録装置３３からＲＡＭに複数の岩塊の位置データを呼び出し、これらの位置データから１つの位置データを選択する。演算手段３５は、無線伝送装置２１を用いて、この位置データに基づいて所定の水平角度及び鉛直角度で第１、第２及び第３の非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを支点を中心に回転させ、計測対象の岩塊のターゲットに第１、第２及び第３の非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの照準を合わせさせる。演算手段３５は、第１、第２及び第３の非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃに岩塊の振動を測定させる。以下、同様な方法で、残りの岩塊の振動を順次計測する。

この自動計測方法によれば、複数の岩塊を自動で計測するので、効率化及び省力化を図ることができる。

次に、岩塊及び岩盤の安定性評価方法を説明する。

安定性評価方法に用いる安定性評価システムは、図1、２に示すようにレコーダ３０を備えた非接触振動計測システム１と同じ構成である。

図５において、不安定な岩塊Ｒ１の反射ターゲットＴ１に加えて、岩塊Ｒ１の近傍の安定な岩盤Ｒ２に反射ターゲットＴ２を形成する。

次に、鉛直角度測定器１５及び水平角度測定器１６を用いて岩塊Ｒ１の振動の卓越方向へ非接触型振動計１１Ｄを向ける。スコープ１３を用いて岩塊Ｒ１のターゲットＴ１にレーザ装置の照準を合わせるように非接触型振動計１１Ｄを設置する。また、鉛直角度測定器１５及び水平角度測定器１６を用いて設定方向として岩塊Ｒ１の振動の卓越方向へ非接触型振動計１１Ｅを向ける。スコープ１３を用いて岩盤Ｒ２のターゲットＴ２にレーザ装置の照準を合わせるように非接触型振動計１１Ｅを設置する。

上記計測方法で、非接触型振動計１１Ｄは岩塊Ｒ１の振動を測定する。また、非接触型振動計１１Ｅは岩盤Ｒ２の振動を測定する。

図６は、非接触型振動計、接触型振動計を用いて測定したある岩塊の同一振動方向成分の周波数特性を示すグラフである。下段は非接触型振動計によって測定され振動の周波数特性である。上段は接触型振動計によって測定された振動の周波数特性である。両周波数特性は、８Ｈｚ付近及び１０Ｈｚ付近にピークを有し、同様なスペクトル形状を示す。よって、非接触型振動計の測定は実際の振動の再現性を有する。

図７（Ａ）、（Ｂ）において、下段は岩塊Ｒ１の卓越方向の振動の周波数特性を示し、上段は岩盤Ｒ２の卓越方向の振動の周波数特性を示す。同図（Ａ）において、岩塊Ｒ１は、振動速度振幅については岩盤Ｒ２よりも大きい。同図（Ｂ）において、岩塊Ｒ１のスペクトルピークは明瞭かつ大きい。これに対して、岩盤Ｒ２のスペクトルピークは、岩塊Ｒ１のスペクトルピークよりも不明瞭かつ小さい。これにより、岩塊Ｒ１は岩盤Ｒ２より不安定であると判定される。よって、この方法は岩盤に対する岩塊の安定性を評価することができる。

図８（Ａ）、（Ｂ）は、岩盤Ｒ２及び岩塊Ｒ１の振動速度振幅の軌跡を東西南北の座標に投影したグラフを示す。

同図（Ａ）において、岩盤Ｒ２の振動速度振幅の軌跡は小さな範囲に収まっている。これに対して、岩塊Ｒ１の振動速度振幅の軌跡は岩盤Ｒ２の振動速度振幅の軌跡の範囲よりも大きな範囲に広がっている。また、岩盤Ｒ２の振動速度振幅の軌跡は等方性を示す。これに対して、岩塊Ｒ１の振動速度振幅の軌跡は、異方性を示し、特有の振動方向を有する。
これにより、岩塊Ｒ１は岩盤Ｒ２よりも不安定と判定される。よって、この方法は岩盤に対する岩塊の安定性を評価することができる。

図９は、岩塊Ｒ１と岩盤Ｒ２の経過時間に対して累積変位（振動速度波形記録の絶対値の積分波形）を示す。時間が経過するにつれて、岩塊Ｒ１の累積変位は岩盤Ｒ２の累積変位よりも大きくなる。これにより、岩塊Ｒ１は岩盤Ｒ２より不安定と判定される。よって、この方法は岩盤に対する岩塊の安定性を評価することができる。

以上の安定性評価方法によれば、岩塊Ｒ１と岩盤Ｒ２との振動特性を比較することにより、岩盤に対する岩塊の安定性を評価し、岩塊の危険性を判定することができる。

なお、変形形態として、非接触型振動計１１Ｅの設定方向は、岩塊Ｒ１の振動の卓越方向の代わりに、岩盤Ｒ２の振動の卓越方向を用いてもよい。この場合、岩塊Ｒ１と同様に３台の非接触型振動計１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを用いて岩盤Ｒ２の振動の卓越方向を求める。この変形形態によれば、設定方向を第２の対象の振動の卓越方向に設定するので、岩塊Ｒ１と岩盤Ｒ２のそれぞれの卓越方向の振動を比較して相対的な安定性を比較することができる。

なお、以上の実施形態は発明の趣旨を変更しない範囲で変更、修正可能である。計測の対象は、岩盤、岩塊に限定されず、構造物であってもよい。

１ 非接触振動計測システム
１１、１１Ａ〜１１Ｅ 非接触型振動計
１２ 望遠レンズ
１３ スコープ
１４ 接触型振動計
１５ 鉛直角度測定器
１６ 水平角度測定器
１７ 水準器付きベース
１８ 支持装置
１９ 電源装置
２１ 無線伝送装置
３０ レコーダ

Claims (8)

1. 対象に照準を合わせると共に対象に対するレーザの入射方向と反射方向とを一致させて対象の振動を同時に測定する第１、第２及び第３の非接触型振動計と、
   対象に照準を合わせた第１、第２及び第３の非接触型振動計について水平面に対する第１、第２及び第３の非接触型振動計の成す鉛直角度を測定する鉛直角度測定器と、
   対象に照準を合わせた第１、第２及び第３の非接触型振動計について水平面において基準方向に対する第１、第２及び第３の非接触型振動計の成す水平角度を測定する水平角度測定器と、
   第１、第２及び第３の非接触型振動計の鉛直角度及び水平角度に基づいてレーザの入射角度を決定する入射角度決定手段と、
   第１、第２及び第３の非接触型振動計のレーザの入射角度及び前記第１、第２及び第３の非接触型振動計によって測定された対象の振動データに基づいて対象の振動の卓越方向及び卓越方向の振動特性の少なくとも一方を決定する解析手段を有する非接触振動計測システム。
2. 第１、第２及び第３の非接触型振動計は回転可能であり、
   対象は複数の対象を有し、
   複数の対象の位置を決定すると共に複数の対象のそれぞれに対して照準を合わせるように第１、第２及び第３の非接触型振動計を回転させ、第１、第２及び第３の非接触型振動計に複数の対象のそれぞれの振動を測定させる制御手段を有する請求項１に記載の非接触振動計測システム。
3. 請求項１に記載の非接触振動計測システムによって決定された第１の対象の振動の卓越方向に向けると共に第１の対象に照準を合わせるように設置された第４の非接触型振動計と、
   設定方向として第１の対象の振動の卓越方向に向けると共に第２の対象に照準を合わせるように設置された第５の非接触型振動計とを有し、
   前記第１の対象に照準を合わせた第４の非接触型振動計及び前記第２の対象に照準を合わせた第５の非接触型振動計はそれぞれ第１の対象の振動と第２の対象の振動を同時に測定し、
   第４の非接触型振動計によって測定された第１の対象の振動データから第１の対象の振動特性を決定し、
   第５の非接触型振動計によって測定された第２の対象の振動データから第２の対象の振動特性を決定し、
   第１の対象の振動特性と第２の対象の振動特性とを比較して第１の対象と第２の対象との相対的安定性を決定する安定性評価システム。
4. 前記設定方向は請求項１に記載の非接触振動計測システムによって決定された第２の対象の振動の卓越方向である請求項３に記載の安定性評価システム。
5. 対象に照準を合わせるように第１、第２及び第３の非接触型振動計を設置し、
   対象に照準を合わせた第１、第２及び第３の非接触型振動計について水平面に対する第１、第２及び第３の非接触型振動計の成す鉛直角度を測定し、
   対象に照準を合わせた第１、第２及び第３の非接触型振動計について水平面において基準方向に対する第１、第２及び第３の非接触型振動計の成す水平角度を測定し、
   対象に対するレーザの入射方向と反射方向とを一致させて対象の振動を第１、第２及び第３の非接触型振動計によって同時に測定し、
   第１、第２及び第３の非接触型振動計の鉛直角度及び水平角度に基づいてレーザの入射角度を決定し、
   第１、第２及び第３の非接触型振動計のレーザの入射角度並びに第１、第２及び第３の非接触型振動計の測定した対象の振動データに基づいて対象の振動の卓越方向及び卓越方向の振動特性の少なくとも一方を決定する非接触振動計測方法。
6. 対象は複数の対象を用意し、
   複数の対象の位置を決定し、
   複数の対象のそれぞれに対して照準を合わせるように第１、第２及び第３の非接触型振動計を回転させ、
   第１、第２及び第３の非接触型振動計によって複数の対象のそれぞれの振動を測定する請求項５に記載の非接触振動計測方法。
7. 請求項５に記載の非接触振動計測方法によって第１の対象の振動の卓越方向を決定し、
   第１の対象の振動の卓越方向に向けると共に第１の対象に照準を合わせるように第４の非接触型振動計を設置し、
   設定方向として第１の対象の振動の卓越方向に向けると共に第２の対象に照準を合わせるように第５の非接触型振動計を設置し、
   前記第１の対象に照準を合わせた第４の非接触型振動計及び前記第２の対象に照準を合わせた第５の非接触型振動計によって第１の対象の振動と第２の対象の振動を同時に測定し、
   第４の非接触型振動計によって測定された第１の対象の振動データから第１の対象の振動特性を決定し、
   第５の非接触型振動計によって測定された第２の対象の振動データから第２の対象の振動特性を決定し、
   第１の対象の振動特性と第２の対象の振動特性とを比較して第１の対象と第２の対象との相対的安定性を決定する安定性評価方法。
8. 前記設定方向は請求項５に記載の非接触振動計測方法によって決定された第２の対象の振動の卓越方向である請求項７に記載の安定性評価方法。

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