JP2011226797A - Crack detection sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物等の検知対象部に生じるひび割れを検知するためのセンサに関する。 The present invention relates to a sensor for detecting a crack generated in a detection target part such as a structure.
構造物の保守管理を行なうためには、構造物のひび割れの発生の有無などの点検を適宜行なう必要がある。 In order to perform maintenance and management of the structure, it is necessary to appropriately check whether the structure is cracked or not.
この点検方法としては、作業者による構造物の外観の目視点検が一般的である。しかるに、このような目視点検では、微細なひび割れ（例えばひび割れ幅０．０５mm以下のひび割れ）を発見することは困難であり、該ひび割れの発生が見落とされてしまう場合も多々ある。 As this inspection method, a visual inspection of the appearance of the structure by an operator is common. However, in such a visual inspection, it is difficult to find a fine crack (for example, a crack with a crack width of 0.05 mm or less), and the occurrence of the crack is often overlooked.
また、レーザー光線やハイビジョンカメラ等による画像計測を実施し、計測した画像を解析することで、構造物のひび割れの発生の有無等の点検を行なう場合もある。しかるに、この場合には、高価な計測機器等が必要となると共に、該計測機器の取り扱いや画像の解析等に専門性の高い知識が要求されることから、点検作業に要する経費が高コストなものとなり易い。 In some cases, an image is measured with a laser beam, a high-vision camera, or the like, and the measured image is analyzed to check for the presence or absence of cracks in the structure. However, in this case, an expensive measuring device is required, and since highly specialized knowledge is required for handling the measuring device and analyzing the image, the cost required for the inspection work is high. It tends to be a thing.
一方、例えば特許文献１に見られるように、光ファイバを利用して構成されたセンサを用いて、構造物に生じるひずみを検知する技術も本願出願人により提案されている。この技術で使用されるセンサは、可視光が導入される光ファイバと、この光ファイバの一部を被覆するように該光ファイバに外挿された剛性を有する管とを備え、該管の外周面が検知対象部に固設される。この場合、該管は、その内周面が光ファイバの外周面に接着されると共に、該管の周壁部の一部を切り欠いて形成された開口部を有する。そして、該開口部は、検知対象部に生じるひずみに応じて発生する応力が集中し、該ひずみが所定値を超えた場合に、該開口部箇所で光ファイバが破断するように形成されている。 On the other hand, as seen in, for example, Patent Document 1, the present applicant has also proposed a technique for detecting strain generated in a structure using a sensor configured using an optical fiber. A sensor used in this technique includes an optical fiber into which visible light is introduced, and a rigid tube that is extrapolated to the optical fiber so as to cover a part of the optical fiber, and the outer circumference of the tube. The surface is fixed to the detection target part. In this case, the inner peripheral surface of the tube is bonded to the outer peripheral surface of the optical fiber, and the tube has an opening formed by cutting out a part of the peripheral wall portion of the tube. The opening is formed so that stress generated according to the strain generated in the detection target portion is concentrated, and the optical fiber is broken at the opening when the strain exceeds a predetermined value. .
かかるセンサを使用した場合、構造物の検知対象部のひび割れが生じた場合に、光ファイバが破断させるようにすることができる。そして、光ファイバがこのように破断した場合には、光ファイバの一端部から導入される可視光が、その破断箇所から漏出することとなるので、その可視光を視認することで、構造物のひび割れの発生を検知できることとなる。 When such a sensor is used, the optical fiber can be broken when the detection target portion of the structure is cracked. When the optical fiber is broken in this way, visible light introduced from one end of the optical fiber leaks from the broken portion. The occurrence of cracks can be detected.
特許文献１に見られるセンサは、構造物のひび割れの発生の有無の点検作業を、高額な機器を必要とせずに手軽に行なうことができるものの、該センサに備える光ファイバのうち、前記管に形成された開口部の周辺の部分は、該管により覆われているため、光ファイバの破断によって漏出する可視光は、管の開口部という局所的な部分を介して外部に放出されることとなる。このため、点検作業時に、該開口部の付近を視認する場合の視線方向によっては、漏出する可視光を視認し難いものとなる場合もある。 Although the sensor found in Patent Document 1 can easily perform inspection work for occurrence of cracks in a structure without requiring expensive equipment, among the optical fibers provided in the sensor, Since the peripheral portion of the formed opening is covered with the tube, visible light leaking due to the breakage of the optical fiber is emitted to the outside through a local portion called the opening of the tube. Become. For this reason, at the time of inspection work, depending on the line-of-sight direction when visually recognizing the vicinity of the opening, it may be difficult to visually recognize the leaked visible light.
また、管の開口部を、精度よく適切な形状及び寸法に形成しておく必要があることから、センサの製造コストや品質管理のコストを低減し、あるいは、量産性を高めることが困難となりやすい。 In addition, since it is necessary to accurately form the opening of the tube in an appropriate shape and size, it is difficult to reduce the manufacturing cost and quality control cost of the sensor, or to increase the mass productivity. .
また、センサは、ひび割れが生じ易いと予測される箇所に設置されることとなるが、該センサの管の開口部の直下の箇所から多少離れた箇所でひび割れが発生した場合でも、該開口部の箇所で光ファイバが破断することとなる。このため、特に微小なひび割れの発生箇所を特定し難い場合がある。 In addition, the sensor is installed at a place where it is predicted that cracks are likely to occur, but even if a crack occurs at a position slightly away from a position immediately below the opening of the pipe of the sensor, the opening The optical fiber will be broken at this point. For this reason, it may be difficult to specify the location where a minute crack is generated.
かかる背景に鑑み、本発明は、構造物にひび割れが発生した場合に、そのひび割れの発生を、光ファイバを使用した簡易な構成でより確実に確認することができるひび割れ検知センサを提供することを目的とする。 In view of such a background, the present invention provides a crack detection sensor that can more reliably confirm the occurrence of a crack with a simple configuration using an optical fiber when a crack occurs in a structure. Objective.
本発明のひび割れ検知センサは、かかる目的を達成するために、可視光が端部から導入される光ファイバであり、その全長内の一部の区間部分が、検知対象部に発生するひび割れに応じて破断するように該検知対象部に固定される光ファイバと、前記区間部分を被覆するように前記光ファイバに装着されており、該区間部分が破断した状態で前記光ファイバに可視光を導入した時に該区間部分の破断箇所から漏出する可視光を透過させつつ散乱させる可視光散乱機能と該区間部分の防水を司る防水機能とを有する被覆部材とを備えることを特徴とする。 The crack detection sensor of the present invention is an optical fiber into which visible light is introduced from an end portion in order to achieve such an object, and a part of the section within the entire length corresponds to a crack generated in the detection target portion. An optical fiber fixed to the detection target part so as to be broken and attached to the optical fiber so as to cover the section part, and visible light is introduced into the optical fiber in a state where the section part is broken. And a covering member having a visible light scattering function that scatters visible light leaking from the breakage portion of the section portion while transmitting and a waterproof function that controls waterproofing of the section portion.
かかる本発明によれば、前記検知対象部に固定される前記光ファイバの区間部分は前記被覆部材により被覆されている。この場合、該被覆部材は、防水機能を有するので、光ファイバの前記区間部分を固定する検知対象部が浸水するような場合でも、該光ファイバが凍結等により損傷を受けたり、該光ファイバの伝送特性が損なわれるのを防止することができる。すなわち、該区間部分における検知対象部のひび割れに伴う該区間部分の破断が生じていない状態では、該光ファイバの区間部分は、正常に可視光を伝送し得る状態に保たれる。 According to the present invention, the section of the optical fiber fixed to the detection target part is covered with the covering member. In this case, since the covering member has a waterproof function, even when the detection target portion that fixes the section of the optical fiber is submerged, the optical fiber may be damaged by freezing or the like. It is possible to prevent the transmission characteristics from being damaged. That is, in a state where the section portion is not broken due to the crack of the detection target portion in the section portion, the section portion of the optical fiber is maintained in a state where visible light can be normally transmitted.
そして、該区間部分における検知対象部のひび割れが発生した場合には、該区間部分の破断が発生する。この状態で、該光ファイバに可視光を導入した場合には、該可視光が、該区間部分の破断箇所から漏出する。 And when the crack of the detection target part in this area part generate | occur | produces, the fracture | rupture of this area part will generate | occur | produce. In this state, when visible light is introduced into the optical fiber, the visible light leaks from the broken portion of the section.
このとき、該区間部分を被覆する前記被覆部材は、防水機能だけでなく、可視光散乱機能をも有するので、該区間部分の破断箇所から漏出した光の一部は、該被覆部材を透過しつつ散乱し、該被覆部材の外部に放出される。このため、前記検知対象部を観測する時に視線方向によらずに、前記区間部分における可視光の漏出を視認することができる。 At this time, since the covering member that covers the section portion has not only a waterproof function but also a visible light scattering function, a part of the light leaked from the broken portion of the section portion is transmitted through the covering member. Scattered while being released to the outside of the covering member. For this reason, when observing the detection target part, it is possible to visually recognize leakage of visible light in the section portion regardless of the line-of-sight direction.
従って、本発明によれば、光ファイバと、その区間部分を被覆する被覆部材とを主要構成とする簡易な構成で、ひび割れの発生を確実に確認することができることとなる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to reliably confirm the occurrence of cracks with a simple configuration mainly composed of the optical fiber and the covering member covering the section.
かかる本発明においては、例えば前記被覆部材の材質を適切に選定することで、該被覆部材に防水機能と可視光散乱機能とを持たせることが可能であるが、前記被覆部材の表面を、該被覆部材から放射される前記可視光の散乱を促進する形状に形成するようにしてもよい。 In the present invention, for example, by appropriately selecting the material of the covering member, it is possible to give the covering member a waterproof function and a visible light scattering function. You may make it form in the shape which accelerates | stimulates scattering of the said visible light radiated | emitted from a coating | coated member.
このようにすることにより、前記光ファイバの区間部分の破断箇所から漏出して、前記被覆部材を透過する可視光の散乱をより効果的に実現することとができる。ひいては、その漏出した可視光の視認性をより高めることができ、ひび割れの発生をより確実に確認することができる。 By doing in this way, it is possible to more effectively realize scattering of visible light that leaks from the broken portion of the section of the optical fiber and passes through the covering member. As a result, the visibility of the leaked visible light can be further increased, and the occurrence of cracks can be confirmed more reliably.
なお、前記被覆部材から放射される前記可視光の散乱を促進する形状としては、例えば、該被覆部材の表面に凹凸を形成してなる形状や、該被覆部材の表面を凸面状に形成してなる形状が挙げられる。 The shape that promotes the scattering of the visible light radiated from the covering member may be, for example, a shape formed by unevenness on the surface of the covering member, or a surface of the covering member that is convex. The shape becomes.
また、本発明のひび割れ検知センサは、前記区間部分を表面に接着してなる板状のベース部材をさらに備え、該区間部分が、前記検知対象部との間に該ベース部材を介在させて、該ベース部材を介して該検知対象部に固定されるようにしてもよい。 Further, the crack detection sensor of the present invention further comprises a plate-like base member formed by bonding the section part to the surface, the section part interposing the base member between the detection target part, You may make it fix to this detection object part via this base member.
これによれば、前記光ファイバの区間部分は、板状の前記ベース部材を介して前記検知対象部に固定されることとなるので、該区間部分を検知対象部に固定する作業を行ない易くなる。 According to this, since the section portion of the optical fiber is fixed to the detection target portion via the plate-like base member, it becomes easy to perform an operation of fixing the section portion to the detection target portion. .
このようにベース部材を備えるひび割れ検知センサでは、前記可視光として赤色や緑色等の単色光を使用する場合には、前記ベース部材は、前記可視光と同色で、且つ、該可視光よりも低輝度の色が付されていることが好ましい。 Thus, in the crack detection sensor including the base member, when using monochromatic light such as red or green as the visible light, the base member has the same color as the visible light and lower than the visible light. It is preferable that a luminance color is given.
これによれば、光ファイバの区間部分の破断時に、その破断箇所から漏出する可視光が、その周辺の色（ベース部材の色）に対して輝度の高い部分として強調的に視認されることとなる。このため、その漏出した可視光の視認性をより高めることができ、ひび割れの発生をより確実に確認することができる。 According to this, when the section portion of the optical fiber is broken, visible light leaking from the broken portion is highlighted and visually recognized as a portion having high brightness with respect to the surrounding color (color of the base member). Become. For this reason, the visibility of the leaked visible light can be further increased, and the occurrence of cracks can be more reliably confirmed.
また、以上説明した本発明のひび割れ検知センサでは、前記被覆部材の外周に前記被覆部材よりも高剛性のフレームを、着脱自在に嵌合するようにしてもよい。 In the crack detection sensor of the present invention described above, a frame having higher rigidity than the covering member may be detachably fitted to the outer periphery of the covering member.
これによれば、前記被覆部材の外周に前記枠体が嵌合されていることで、ひび割れ検知センサの運搬時等の取り扱いが容易になる。 According to this, since the frame body is fitted to the outer periphery of the covering member, handling of the crack detection sensor during transportation becomes easy.
本発明の第１実施形態を図１を参照して説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図１（ａ），（ｂ）を参照して、本実施形態のひび割れ検知センサ１Ａは、その主たる構成要素として、光ファイバ２と、被覆部材３と、ベース部材４とを備える。
1A and 1B, a crack detection sensor 1A of the present embodiment includes an
光ファイバ２は、公知の一般的な構造を有する市販の通信用の光ファイバ（以下、素材光ファイバという）を加工して作成されたものである。詳細な図示は省略するが、素材光ファイバは、コア及びクラッドからなるガラス製のファイバ本体５の周囲をポリアミド樹脂等の樹脂から成る管状の保護被膜層（図示省略）により被覆し、さらにその保護被膜層の周囲をＰＶＣ等から成る管状のシース６により被覆した構造を有するものである。なお、シース６と保護被膜層との間に繊維層等が介在する場合もある。
The
そして、光ファイバ２は、素材光ファイバの一部の区間部分のシース６及び保護被膜層を取り除く（ファイバ本体５の周囲の被覆層を取り除く）ことによって、当該区間部分のファイバ本体５を露出させた構造のものであり、ファイバ本体５の露出部分であるファイバ露出部２ａと、ファイバ本体５が露出していない部分（シース６等により被覆された部分）であるファイバ被覆部２ｂとを有する。本実施形態の例では、ファイバ露出部２ａの径（ファイバ本体５の径）は例えば０．０９ｍｍ、ファイバ被覆部２ｂの径（シース６の径）は例えば２ｍｍである。
Then, the
また、素材光ファイバの一端部には、光源等を接続するコネクタ７（例えばＦＣコネクタ）があらかじめ装着されており、このコネクタ７はそのまま、光ファイバ２の一端部に装着されている。そして、該コネクタ７に、発光ダイオード等を内蔵した適宜の光源を接続することによって、該光源から光ファイバ２のファイバ本体５に可視光を導入することができるようになっている。本実施形態では、光ファイバ２に導入する可視光として、例えば赤色の可視光が使用される。
Further, a connector 7 (for example, an FC connector) for connecting a light source or the like is attached in advance to one end portion of the material optical fiber, and this
ベース部材４は、光ファイバ２のファイバ露出部２ａのうちの一部の区間部分２ax（図１（ａ）の区間Ｌの部分）を搭載した薄膜状の部材である。該区間部分２axは、本実施形態では、ファイバ露出部２ａのうち、ファイバ露出部２ａとファイバ被覆部２ｂとの境界から所定長の部分である。
The
このベース部材４は、ひび割れの発生を検知しようとする構造物の検知対象部Ｗに直接的に固着（接着）される部材であり、該検知対象部Ｗにひび割れが生じた場合に、それに応じて光ファイバ２のファイバ露出部２ａの区間部分２axの破断が発生し得るように、該検知対象部Ｗに発生するひずみをファイバ露出部２ａに伝達する機能を有するものである。以降、区間部分２axをひび割れ検知区間部分２axという。
This
本実施形態の例では、このベース部材４の材質は、例えばポリアミドイミド樹脂である。そして、ベース部材４の厚さ、幅はそれぞれ、例えば３０μｍ、４ｍｍである。また、本実施形態では、光ファイバ２に導入する可視光として、赤色の可視光を使用することから、ベース部材４は、均一的な（むらの無い）色合いで赤色に着色されている。このベース部材４の赤色の輝度は、光ファイバ２に導入する赤色の可視光に比して十分に低い輝度である。
In the example of this embodiment, the material of the
そして、光ファイバ２のひび割れ検知区間部分２axは、ベース部材４の表面上で該ベース部材４の幅の中央位置で延在するように配設されると共に、該ベース部材４の表面に接着剤８を介して接着されている。接着剤８としては、例えばシアノアクリレート系接着剤が使用される。
The crack detection section 2ax of the
なお、ベース部材４の材質は、ポリアミドイミド樹脂に限らず、エポキシ、ポリイミド、フェノール、ガラスエポキシ、ポリエステル等の樹脂を使用してもよい。また、接着剤８は、シアノアクリレート系接着剤に限らず、エポキシ、不飽和ポリエステル等からなる接着剤を使用してもよい。
The material of the
被覆部材３は、ひび割れ検知センサ１Ａが浸水するような環境下で使用された場合に、光ファイバ２のファイバ露出部２ａとファイバ被覆部２ｂとの境界からファイバ被覆部２ｂのシース６内に水が浸入したり、その水の凍結によって光ファイバ２の伝送特性等が損なわれたりするのを防止するための防水機能を１つの機能として有する部材である。
When the covering
この被覆部材３は、光ファイバ２のファイバ露出部２ａとファイバ被覆部２ｂとの境界よりも若干、ファイバ被覆部２ｂ寄りの位置からファイバ露出部２ａ側に該ファイバ露出部２ａに沿って延在し、その内部に、ファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axの全体をモールドするようにして、該ひび割れ検知区間分２axを被覆している。
The covering
この場合、被覆部材３の長さは、ファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axの全長よりも長く、ファイバ被覆部２ｂのうちの、ひび割れ検知区間部分２axの一端側に隣接する一部分と、ファイバ露出部２ｂのうちの、ひび割れ検知区間部分２axの他端側に隣接する一部分とが、ひび割れ検知区間部分２axと共に、被覆部材３により被覆（モールド）されている。
In this case, the length of the covering
また、ファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axがベース部材４の表面に固着されていることから、被覆部材３は、ファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axと併せて、ベース部材４の裏面を除く外面（表面及び側面）をも被覆するように設けられている。すなわち、被覆部材３は、被覆部材３の裏面とベース部材４の裏面とがほぼ面一になるようにして、ベース部材４とファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axの全体とを該被覆部材３の内部（被覆部材３の裏面寄りの部分）にモールドしている。
Further, since the crack detection section portion 2ax of the fiber exposed
この被覆部材３は、本実施形態では、その横断面（ファイバ露出部２ａと直交する横断面）の外形状が概略方形状となる板状に形成されており、その幅は、例えば１０ｍｍである。また、被覆部材３の長さは、例えば２００ｍｍ〜２０００ｍｍの範囲内で設定される。
In this embodiment, the covering
また、被覆部材３の厚さは、ベース部材４を固着する構造物の検知対象物Ｗのひび割れを阻害することの無いような値で、且つ、検知しようとするひび割れの最小幅に適した値に設定されている。本実施形態で採用した被覆部材３等の材質において、例えば０．０５ｍｍの幅のひび割れを検知しようとする場合には、被覆部材３の厚さは、例えば０．５ｍｍに設定される。
Further, the thickness of the covering
また、被覆部材３は、その材質を適切に選定しておくことによって、光ファイバ２に可視光（赤色の可視光）を導入した状態でファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axが破断した場合に、その破断箇所から漏出して被覆部材３に進入する可視光を、透過させつつ散乱させる機能をも有する。その機能と上記防水機能とを被覆部材３に持たせるために、本実施形態では、被覆部材３の材質として、例えば無色透明なエポキシ樹脂が使用されている。なお、被覆部材３の材質は、エポキシ樹脂に限らず、例えば、シリコーン、ウレタン等の樹脂を使用してもよい。
In addition, when the material of the covering
補足すると、本実施形態では、被覆部材３の、コネクタ７と反対側の端部では、光ファイバ２のファイバ露出部２ａが被覆部材３の内部から導出されるようになっているが、ファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axの両端側にファイバ被覆部２ｂが隣接して設けられているような場合には、ひび割れ検知区間部分２axの両端側に隣接するファイバ被覆部２ｂのそれぞれの一部分をひび割れ検知区間部分２axと共に被覆部材３内にモールドするようにして、被覆部材３の両端部からファイバ被覆部２ｂを導出させるようにしてもよい。
Supplementally, in this embodiment, the fiber exposed
本実施形態のひび割れ検知センサ１Ａは、上記した構成の他、さらに、光ファイバ２のファイバ露出部２ａとファイバ被覆部２ｂとの境界近辺の部分被覆する保護コーティング部材９と、被覆部材３の表面（又は、被覆部材３の表面及び保護コーティング部材９の表面）を被覆するフィルム１０とを備えている。
In addition to the above-described configuration, the crack detection sensor 1A of the present embodiment further includes a
保護コーティング部材９は、ファイバ露出部２ａとファイバ被覆部２ｂとの境界近辺の部分を補強する（該部分の損傷を防止する）機能を有するものであり、例えば、エポキシ、シリコーン、あるいはウレタン等の樹脂製のコーティング剤から成る。そして、この保護コーティング部材９は、ファイバ露出部２ａとファイバ被覆部２ｂとの境界近辺の部分（より詳しくは該境界よりもファイバ露出部２ａ側の部分と該境界よりもファイバ被覆部２ｂ側の部分とを合わせた部分）で、被覆部材３の表面に塗布されている。
The
また、フィルム１０は、ひび割れ検知センサ１Ａの被覆部材３及びその内部の部材を紫外線や湿気等から保護する機能を有するものであり、図１（ｂ）に示すように、被覆部材３の表面（又は、被覆部材３の表面及び保護コーティング部材９の表面）を覆うようにして、該表面に貼り付けられている。このフィルム１０は、本実施形態では、例えば、無色透明な公知のＵＶカットフィルム（紫外線遮断フィルム）である。
In addition, the
なお、フィルム１０は、光ファイバ２に導入する可視光（赤色の可視光）を透過し得るものであれば、前記ベース部材４と同様に赤色に着色されていてもよい。また、フィルム１０は、必ずしも被覆部材３の表面に密着している必要はなく、該被覆部材３の表面との間に空気層が介在してもよい。
In addition, the
以上が本実施形態のひび割れ検知センサ１Ａの構造である。 The above is the structure of the crack detection sensor 1A of the present embodiment.
次に、本実施形態のひび割れ検知センサ１Ａを用いて構造物のひび割れを検知する手法を説明する。なお、ひび割れ検知センサ１Ａを使用してひび割れを検知する構造物としては、鋼構造物、コンクリート構造物、木造構造物等を対象とすることができる。 Next, a method for detecting cracks in a structure using the crack detection sensor 1A of the present embodiment will be described. In addition, a steel structure, a concrete structure, a wooden structure, etc. can be made into the object as a structure which detects a crack using the crack detection sensor 1A.
ひび割れ検知センサ１Ａは、そのベース部材４の裏面を、構造物のあらかじめ選定した検知対象部Ｗの表面に接着剤を使用して接着することによって、該検知対象部Ｗに固定される。その接着剤としては、例えば、シアノアクリレート、エポキシ、不飽和ポリエステル等の接着剤が使用される。
The crack detection sensor 1A is fixed to the detection target portion W by bonding the back surface of the
なお、この場合、構造物が例えば鋼構造物である場合には、前処理として、検知対象部Ｗの表面の錆、塗膜、油分等を除去しておくことが望ましい。また、構造物が例えばコンクリート構造物である場合には、前処理として、検知対象部Ｗの表面のレイタンスやゴミを除去しておくことが望ましい。さらに、該検知対象部Ｗの表面の水分や油分をアセトン等を使用して取り除いておくことが望ましい。 In this case, when the structure is, for example, a steel structure, it is desirable to remove rust, coating film, oil, and the like on the surface of the detection target portion W as pretreatment. In addition, when the structure is, for example, a concrete structure, it is desirable to remove the latency and dust on the surface of the detection target portion W as pretreatment. Furthermore, it is desirable to remove moisture and oil from the surface of the detection target part W using acetone or the like.
また、ベース部材４を検知対象部Ｗに接着する前に、必要に応じて、検知対象物Ｗの表面にプリコーティングを施すようにしてもよい。例えば、構造物がコンクリート構造物である場合には、検知対象部Ｗの表面を平滑にし、且つ、該コンクリート構造物の表面から発生する湿気を遮断するために、エポキシ、ポリエステル、フェノール等の接着剤によって、検知対象部Ｗの表面にプリコーティングを施しておくことが望ましい。
Further, before the
上記のようにベース部材４を検知対象部Ｗの表面に接着することにより、光ファイバ２のファイバ露出部２ａがベース部材４を介して検知対象部Ｗに固定される。そして、該検知対象部Ｗに発生するひずみがベース部材４を介して光ファイバ２のファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axに伝達されるようになる。
By bonding the
次に、構造物のひび割れの発生の有無等の点検を行なう際に、赤色の可視光を出力する光源（図示しない）を前記コネクタ７に接続し、該光源から光ファイバ２に赤色の可視光を導入する。そして、点検作業者が、検知対象部Ｗを目視する。なお、光源としては、光ファイバの導通チェック用の汎用的な携帯型の光源や、高出力タイプのレーザ光源、ＬＥＤ光源等を使用することができる。
Next, a light source (not shown) that outputs red visible light is connected to the
この時、検知対象部Ｗにひび割れが発生しておらず、光ファイバ２のファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axが破断していない場合には、光ファイバ２に導入された赤色の可視光は、該ファイバ露出部２ａから漏出することなく、該ファイバ露出部２ａを通過するので、光ファイバ２の先端部（コネクタ７と反対側の端部）のみが発光する。この発光により、ひび割れ検知センサ１Ａが正常に作動していることの目安となる。
At this time, if the detection target portion W is not cracked and the crack detection section 2ax of the fiber exposed
一方、検知対象部Ｗにひび割れが発生している場合には、光ファイバ２のファイバ露出部２ａの伸縮性が低いことから、該ファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axの破断が生じる。この場合、ベース部材４や被覆部材３も破断する。
On the other hand, when the crack is generated in the detection target portion W, the stretchability of the fiber exposed
このような破断が発生している状態で、光ファイバ２に可視光を導入した場合には、その可視光は、ファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axの破断箇所から漏出する。
When visible light is introduced into the
さらに、その漏出した可視光の一部は、被覆部材３の内部に進入して該被覆部材３を透過し、該被覆部材３の表面からフィルム１０を介して散乱することとなる。この場合、被覆部材３の表面から可視光が散乱して放射されることで、検知対象部Ｗに対する点検作業者の視線方向によらずに、漏出した可視光を認識できることとなる。
Further, part of the leaked visible light enters the inside of the covering
また、本実施形態では、ベース部材４が赤色であることから、ファイバ露出部２ａの破断箇所の周辺の赤色の領域内で、該破断箇所が、他の部分の赤色輝度に比して明るい輝度を有する部分として強調的に視認されることとなる。このため、該破断箇所での可視光の漏出を、容易に認識することができる。
Further, in the present embodiment, since the
なお、本願発明者の実験によれば、本実施形態のひび割れ検知センサ１Ａによれば、検知対象部Ｗのひび割れが０．０５ｍｍ程度の幅の微小なひび割れであっても、光ファイバ２のファイバ露出部２ａが破断し、ひいては、その破断箇所からの可視光の漏出を確認することができた。
According to the experiment by the inventor of the present application, according to the crack detection sensor 1A of the present embodiment, even if the crack of the detection target portion W is a minute crack having a width of about 0.05 mm, the fiber of the
補足すると、本実施形態のひび割れ検知センサ１Ａは、被覆部材３の厚さを０．５ｍｍとしたが、その厚さを適宜、選定しておくことによって、検知可能なひび割れの幅（最小幅）を調整できる。例えば、被覆部材３等の材質を本実施形態と同一の材質とした場合において、被覆部材３の厚さを１ｍｍとした場合には、０．１ｍｍの幅のひび割れを検知できることが本願発明者の実験によって確認された。
Supplementally, in the crack detection sensor 1A of the present embodiment, the thickness of the covering
次に、本発明のひび割れ検知センサの第２実施形態を図２を参照して説明する。なお、本実施形態のひび割れ検知センサは、前記第１実施形態のものと一部の構成のみが相違するので、第１実施形態と同一の構成部分もしくは同一の機能部分については、第１実施形態と同一の参照符号を使用し、詳細な説明を省略する。 Next, a second embodiment of the crack detection sensor of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the crack detection sensor of this embodiment differs from that of the first embodiment only in part of the configuration, and therefore the same components or the same function as those in the first embodiment are described in the first embodiment. The same reference numerals are used, and detailed description is omitted.
本実施形態のひび割れ検知センサ１Ｂでは、被覆部材３の外周に、該被覆部材３を囲むフレーム２１が着脱自在に嵌合されていると共に、被覆部材３及びフレーム２１の下面には、低粘着性のシート２２が剥離可能に貼り付けられている。
In the
そして、ひび割れ検知センサ１Ｂにおいては、被覆部材３の外周にフレーム２１が嵌合されていることから、光ファイバ２のファイバ露出部２ａとファイバ被覆部２ｂとの境界近辺の部分を被覆する保護コーティング部材９は、フレーム２１との接触面を除く被覆部材３の表面に塗布されている。また、図２では図示を省略するが、フレーム２１との接触面を除く被覆部材３の表面（又は、被覆部材３の表面及び保護コーティング部材９の表面）には、第１実施形態と同様のフィルム１０が貼り付けられている。
In the
本実施形態のひび割れ検知センサ１Ｂの構造は、以上説明した事項以外は、第１実施形態のひび割れ検知センサ１Ａと同一である。
The structure of the
かかるひび割れ検知センサ１Ｂを用いて構造物のひび割れを検知する場合には、前記シート２２を被覆部材３及びフレーム２１の裏面から剥がした後に、第１実施形態と同様に、ひび割れ検知センサ１Ｂのベース部材４の裏面が構造物のあらかじめ選定した検知対象部Ｗの表面に接着剤を使用して接着される。これにより、ひび割れ検知センサ１Ｂが検知対象部Ｗに固定される。この場合、フレーム２１に、例えばワセリン等の油脂類を塗布するなどして、接着剤が付着しないようにされ、該フレーム２１は、検知対象部Ｗには接着されない。
When detecting a crack of a structure using such a
この接着作業においては、作業者は、被覆部材３等よりも剛性の高いフレーム２１を把持することができるので、該接着作業を比較的容易に行なうことができる。
In this bonding operation, the operator can grip the
次いで、フレーム２１が、適宜の柔軟なテープ等により検知対象部Ｗに貼り付けられる。あるいは、フレーム２１は、被覆部材３から剥がされて除去される。従って、フレーム２１は、検知対象部のひび割れに影響を及ぼすことはない。
Next, the
以降は、第１実施形態と同様に、ひび割れ検知センサ１Ｂの前記コネクタ７に適宜の光源を接続して、光ファイバ２に可視光（赤色の可視光）を導入することで、検知対象部Ｗにおけるひび割れの発生の有無の点検作業が行なわれることとなる。
Thereafter, as in the first embodiment, an appropriate light source is connected to the
以上説明した本実施形態のひび割れ検知センサ１Ｂでは、被覆部材３の外周に、該被覆部材３よりも剛性の高いフレーム２１が嵌合されているので、上記したように、ひび割れ検知センサ１Ｂのベース部材４を検知対象部Ｗに接着する作業を行い易くなると共に、該ひび割れ検知センサ１Ｂの運搬時（出荷時の運搬等）の取り扱いが容易になる。
In the
なお、ひび割れ検知センサ１Ｂを薄暗い箇所に設置して使用するような場合には、フレーム２１の視認性を高めるために、該フレーム２１を白色や黄色等、比較的明度の高い色に着色しておいてもよい。また、本実施形態では、ひび割れ検知センサ１Ｂを検知対象部Ｗに設置するまでは、該ひび割れ検知センサ１Ｂにシール２２を付着させておくようにしたが、該シール２２を省略してもよい。
When the
次に、本発明の他の実施形態をいくつか説明する。 Next, some other embodiments of the present invention will be described.
前記第１及び第２実施形態のひび割れ検知センサ１Ａ，１Ｂでは、被覆部材３を、その横断面の外形状が概略方形状となる板状に形成したが、該被覆部材３の表面を、該表面から放射される可視光の散乱がより促進されるような形状に形成したり、あるいは、その散乱を促進するような加工を該表面に施すようにしてもよい。
In the
例えば、図３（ａ）に示すように、被覆部材３の表面３ｓを凸曲面状に形成してもよい。あるいは、例えば、図３（ｂ）に示すように、被覆部材３の表面３ｓに凹凸を形成するようにしてもよい。被覆部材３の表面をこのような形状に形成しておくことにより、該表面３ｓから放射される可視光の散乱をより一層促進することができる。ひいては、光ファイバ２のファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axの破断時の可視光の視認性を高めることができる。
For example, as shown in FIG. 3A, the
また、前記第１及び第２実施形態では、光ファイバ２に導入する可視光として、赤色の可視光を使用したが、他の色の可視光（例えば緑色等）の可視光を使用してもよい。この場合、ベース部材４は、本実施形態と同様に、可視光と同色に着色しておくことで、ファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axの破断時の可視光の視認性を高めることができる。
In the first and second embodiments, red visible light is used as the visible light to be introduced into the
また、被覆部材３に、例えば無機フィラー等のガラス質材料の微粒子を混入しておくことで、該被覆部材３の内部での可視光の乱反射を誘発し、それにより該被覆部材から放射される可視光の散乱性を高めるようにしてもよい。
Further, by mixing fine particles of a glassy material such as an inorganic filler into the covering
また、前記第１及び第２実施形態では、被覆部３の表面にフィルム１０を貼り付けるようにしたが、例えば、直射日光などを受けない環境下で使用されるひび割れ検知センサでは、該フィルム１０を省略してもよい。
Moreover, in the said 1st and 2nd embodiment, although the
また、前記第１及び第２実施形態では、ベース部材４を備えるようにしたが、該ベース部材４を省略し、ファイバ露出部２ａのひび割れ検知区間部分２axを直接的に構造物の検知対象部Ｗに接着させるようにひび割れ検知センサを構成してもよい。
In the first and second embodiments, the
また、本発明のひび割れ検知センサは、前記第１及び第２実施形態で説明した形態に限らず、例えば、図４（ａ）〜（ｄ）に例示するような形態を採用することもできる。 Moreover, the crack detection sensor of this invention is not restricted to the form demonstrated by the said 1st and 2nd embodiment, For example, the form which is illustrated to Fig.4 (a)-(d) is also employable.
図４（ａ）に例示するひび割れ検知センサ１Ｃでは、光ファイバ２の両端部に、光源等を接続するコネクタ７，７を装着されると共に、ファイバ露出部２ａの全体（ひび割れ検知区間部分２ax）が被覆部材３により被覆される。そして、被覆部材３の両端部に保護コーティング部材９が塗布される。これ以外の構造は、第１実施形態のひび割れ検知センサ１Ａと同じである。このように光ファイバ２の両端部にコネクタ７，７を備えることで、光ファイバ２の両端部のいずれ側からでも、可視光を導入することができる。
In the
また、図４（ｂ）に例示するひび割れ検知センサ１Ｄでは、両端部にコネクタ７が装着された光ファイバ２のファイバ露出部２ａの全体（ひび割れ検知区間部分２ax）が被覆部材３により被覆されると共に、該被覆部材３内のベース部材４上で折り返されており、被覆部材３の一端部から、ファイバ露出部２ａの一端側のファイバ被覆部２ｂと、他端側のファイバ被覆部２ｂとが導出される。また、ファイバ被覆部２ｂが導出されている被覆部材３の一端部に保護コーティング部材９が塗布される。これ以外の構造は、第１実施形態のひび割れ検知センサ１Ａと同じである。
Further, in the crack detection sensor 1D illustrated in FIG. 4B, the entire fiber exposed
また、図４（ｃ）に例示するひび割れ検知センサ１Ｅでは、両端部にコネクタ７が各々装着された２本の光ファイバ２のファイバ露出部２ａの全体（ひび割れ検知区間部分２ax）がベース部材４上に平行に配置された状態で被覆部材３により被覆される。そして、被覆部材３の両端部に保護コーティング部材９が塗布される。これ以外の構造は、第１実施形態のひび割れ検知センサ１Ａと同じである。
Further, in the crack detection sensor 1E illustrated in FIG. 4C, the entire fiber exposed
また、図４（ｄ）に例示するひび割れ検知センサ１Ｆでは、両端部にコネクタ７が装着された光ファイバ２のファイバ露出部２ａの全体（ひび割れ検知区間部分２ax）が被覆部材３により被覆されると共に、該被覆部材３内のベース部材４上で蛇行するように折り返されており、被覆部材３の一端部から、ファイバ露出部２ａの一端側のファイバ被覆部２ｂが導出されると共に、被覆部材３の他端部からと、ファイバ露出部２ａの他端側のファイバ被覆部２ｂが導出される。また、被覆部材３の両端部に保護コーティング部材９が塗布される。これ以外の構造は、第１実施形態のひび割れ検知センサ１Ａと同じである。
Further, in the crack detection sensor 1F illustrated in FIG. 4D, the entire fiber exposed
なお、図４（ａ）〜（ｄ）の形態のひび割れ検知センサ１Ｃ〜１Ｆにおいて、前記第２実施形態と同様に、被覆部材３の外周にフレーム２１（図中に仮想線で示す）を嵌合させておくようにしてもよい。
In addition, in the
さらに、図５に例示するような形態のひび割れ検知センサ１Ｇを構成することもできる。このひび割れ検知センサ１Ｇでは、ベース部材４が円環状に形成されると共に、このベース部材４上に、両端部にコネクタ７が装着された光ファイバ２のファイバ露出部２ａ（ひび割れ検知区間部分２ax）が円周状に延在するように固定され、概略円環状の被覆部材３により被覆される。この場合、被覆部材３には、径方向外方に突出した突出部３ａが形成されており、この突出部３ａから、ファイバ露出部２ａの両端側のファイバ被覆部位２ｂ，２ｂが導出される。また、該突出部３ａに保護コーティング部材９が塗布される。これ以外の構造は、第１実施形態のひび割れ検知センサ１Ａと同じである。
Furthermore, the crack detection sensor 1G of the form illustrated in FIG. 5 can also be configured. In this crack detection sensor 1G, the
このような形態のひび割れ検知センサ１Ｇは、例えば次のように使用することができる。すなわち、図５に示すように、構造物Ｘが穴Ｘａを有する場合に、この穴Ｘａの開口端周縁に、ひび割れ検知センサ１Ｇを取り付ける。このようにすることにより、穴Ｘａの開口端周縁でのひび割れの発生を検知することができる。 The crack detection sensor 1G having such a configuration can be used as follows, for example. That is, as shown in FIG. 5, when the structure X has the hole Xa, the crack detection sensor 1G is attached to the opening edge periphery of this hole Xa. By doing in this way, generation | occurrence | production of the crack in the opening edge periphery of the hole Xa is detectable.
また、図６に例示するような形態のひび割れ検知センサ１Ｈを構成することもできる。このひび割れ検知センサ１Ｈでは、両端部にコネクタ７が各々装着された２本の光ファイバ２，２のそれぞれのファイバ露出部２ａの全体（ひび割れ検知区間部分２ax）が方形状の被覆部材３により被覆されると共に、該被覆部材３内の比較的面積に広い方形状のベース部材４上で蛇行するように折り返されている。この場合、一方の光ファイバ２のファイバ露出部２ａは、横方向に延在する部分を有するように蛇行し、他方の光ファイバ２のファイバ露出部２ａは、上記一方の光ファイバ２のファイバ露出部２ａと交差しつつ、縦方向に延在する部分を有するように蛇行している。また、被覆部材３の４つの辺のうち、横方向に対向する２辺から、横方向に延在するファイバ露出部２ａを有する光ファイバ２のファイバ被覆部２ｂ，２ｂが導出されると共に、その導出部分に保護コーティング部材９が塗布される。同様に、被覆部材３の４つの辺のうち、縦方向に対向する２辺から、縦方向に延在するファイバ露出部２ａを有する光ファイバ２のファイバ被覆部２ｂ，２ｂが導出されると共に、その導出部分に保護コーティング部材９が塗布される。これ以外の構造は、第１実施形態のひび割れ検知センサ１Ａと同じである。
Moreover, the
かかるひび割れ検知センサ１Ｈを、構造物の検知対象部の表面に取り付けた場合には、該検知対象部に横方向に幅を有するひび割れが発生した場合には、該横方向に延在するファイバ露出部２ａを有する光ファイバ２を介して該ひび割れの発生を検知できる。また、該検知対象部に縦方向に幅を有するひび割れが発生した場合には、該縦方向に延在するファイバ露出部２ａを有する光ファイバ２を介して該ひび割れの発生を検知できる。
When such a
また、前記第１及び第２実施形態では、一本の光ファイバ２に１つのひび割れ検知センサ１Ａ，１Ｂを備える場合を例にとって説明したが、１本の光ファイバ２の複数個所に、ひび割れ検知センサを備えるようにしてもよい。
In the first and second embodiments, the case where one
また、例えば前記特許文献１の図９あるいは図１０に示すような形態で、複数のひび割れ検知センサを相互に接続するようにしてもよい。 Also, for example, a plurality of crack detection sensors may be connected to each other in the form shown in FIG.
なお、以上説明した本発明のひび割れ検知センサは、高速道路等の構造物の他、トンネルや高架橋、共同溝の内部に設置される各種の配管（ガス管、電線の配管、電話線の配管、水道管等）、ＬＮＧタンク、ビル等に使用されている大型ガラス、航空機の翼、リベット結合された部品等のひび割れを検知する場合にも適用できる。 The crack detection sensor of the present invention described above is not limited to structures such as highways, tunnels, viaducts, and various pipes installed in common grooves (gas pipes, electric wire pipes, telephone line pipes, It can also be applied to detecting cracks in large glass used in water pipes, LNG tanks, buildings, etc., aircraft wings, rivet-connected parts, and the like.
また、光ファイバ２の破断箇所から漏出する可視光を観測する場合、作業者による目視に限らず、ＣＣＤカメラ等の視覚センサや光検出器を使用するようにしてもよい。
Further, when observing visible light leaking from the broken portion of the
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ…ひび割れ検知センサ、２…光ファイバ、２ax…ひび割れ検知区間部分、３…被覆部材、４…ベース部材、２１…フレーム。 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H ... crack detection sensor, 2 ... optical fiber, 2ax ... crack detection section, 3 ... covering member, 4 ... base member, 21 ... frame.
Claims (5)
前記区間部分を被覆するように前記光ファイバに装着されており、該区間部分が破断した状態で前記光ファイバに可視光を導入した時に該区間部分の破断箇所から漏出する可視光を透過させつつ散乱させる可視光散乱機能と該区間部分の防水を司る防水機能とを有する被覆部材とを備えることを特徴とするひび割れ検知センサ。 An optical fiber in which visible light is introduced from an end portion, and an optical fiber fixed to the detection target portion so that a part of a section in the entire length is broken in accordance with a crack generated in the detection target portion; ,
It is attached to the optical fiber so as to cover the section portion, and when visible light is introduced into the optical fiber in a state where the section portion is broken, visible light leaking from the broken portion of the section portion is transmitted. A crack detection sensor comprising: a covering member having a visible light scattering function for scattering and a waterproof function for waterproofing the section.
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