JP2018503825A - 地中傾斜計用プローブ位置測定装置、及びプローブ - Google Patents

Abstract

地中傾斜計用プローブ位置測定装置、及びプローブが開示される。地中傾斜計用プローブ位置測定装置は、プローブ連結部、ケーブル接続部、記録部、電源供給部、磁界発生部、回転数算出部、及びプローブ位置算出部を含む。プローブ連結部は、地盤の変位を測定するための変位測定センサーが設けられたプローブと連結され、ケーブル接続部は、傾斜計管内でプローブを移動させるためのケーブルと連結され、記録部は、変位測定センサーで測定された測定値を記録し、電源供給部は、変位測定センサーに電源を供給し、磁界発生部は、傾斜計管内面と接し、回転して移動する回転体の一部領域に形成され、回転体の回転により回転して、磁界を発生し、回転数算出部は、発生された磁界を測定して、回転体の回転数を算出し、プローブ位置算出部は、算出された回転数を用いて、プローブの位置を算出する。

Description

本発明は、建築及び土木工事用計測器に関し、さらに詳しくは、地中に挿入され、地盤の変位量を測定する地中傾斜計に関するものである。

地中傾斜計（inclinometer）は、掘削及び盛土時のキャビテーション及び地下水位の変位量などその他の影響による土粒子の水平又は垂直変位量の位置と方向、大きさ及び速度を計測し、設計上の予想変位量と比較検討することによって、地盤弛緩領域及び仮施設構造物の安全度を判断するために使用する計測器である。

地中傾斜計は、主に地下鉄や土止め工事などの掘削工事時の変位測定、橋脚及び橋台の変形測定、斜面の予想活動面測定、トンネル、竪坑、ダム、その他の各種堤防などの変位測定に用いられる。

図１は、従来の地中傾斜計の使用状態を示した図である。

一般的な地中傾斜測定方法は、図１に示されたように、地中孔に傾斜計プローブ１１を挿入し、その測定ケーブル１４を引き上げながら深度別に勾配を測定する。

プローブ１１には、変位センサー１２、及び発条車１３が設けられ、ケーブル１４には、プローブ１１と連結するための連結部１５が設けられている。プローブ１１は、ケーブル１４により移動し、ケーブル１４は、人又は機械の力によりドラム１６に巻き取られるか、繰り出される方式で長さを調整することによって、プローブ１１の位置を変える。

ケーブル１４の内部には、電源とデータとが移動できる配線が設けられ、外部からプローブ１１へ電源を供給し、外部の出力装置１７に測定されたデータを伝送する。

地中傾斜計の使用のために、ケーブル１４は、ケーブル支持装置１８により支持され、ドラム１６に巻き取られるか、繰り出される動作を反復的に遂行することになる。

このような反復的な動作により、ケーブル１４は破損される恐れがあるが、従来のケーブル１４は、内部に配線が設けられるので、ケーブル１４が容易に破損され、ケーブルのコストが高く、交替にコストが増加し、内部配線によるケーブル１４重量の増加のため、プローブ１１の移動においてより多くのエネルギーが消費される。

また、一旦、ケーブル１４が破損された場合、容易に交替することができなく、時間やコストの増加が相当であり、ケーブルの長さによりプローブ１１の位置を調節するため、正確なプローブ１１位置の調節が難しくなる問題があった。

本発明は、前述したような従来の問題点を解決するためのものであり、より軽く、安いながらもケーブルが破損され難い地中傾斜計用プローブ位置測定装置、及びプローブを提供することをその目的とする。

また、ケーブルに関係なく、正確なプローブ位置を測定することができるようにする地中傾斜計用プローブ位置測定装置、及びプローブを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明の第１態様に係る地中傾斜計用プローブ位置測定装置は、プローブ連結部、ケーブル接続部、電源供給部、記録部、磁界発生部、回転数算出部、及びプローブ位置算出部を含む。

プローブ連結部は、地盤の変位を測定するための変位測定センサーが設けられたプローブと連結され、ケーブル接続部は、傾斜計管内でプローブを移動させるためのケーブルと連結され、記録部は、変位測定センサーで測定された測定値を記録し、電源供給部は、変位測定センサーに電源を供給し、 回転体は、 傾斜計管内面と接し、回転して移動し、 磁界発生部は、回転体の一部領域に形成され、回転体の回転により回転して磁界を発生し、回転数算出部は、発生された磁界を測定して、回転体の回転数を算出し、プローブ位置算出部は、算出された回転数を用いて、プローブの位置を算出する。

このような構成によれば、プローブ位置を調整するケーブルの内部配線を除去することができるので、ケーブルをより軽く。安いながらも破損し難いように製作できることになる。また、ケーブルに関係なく、正確なプローブの位置を測定することができるので、ケーブルの変形や交替時にも正確に地盤の変位を測定することができる。また、複雑な構造変更なしでも従来のプローブを活用して、本発明を実現することができる。

このとき、磁界発生部は、回転体の回転軸に対して、回転体の回転方向に非対称である複数の領域にそれぞれ形成され得る。特に、回転体の回転軸に対して、回転体の回転方向に沿って相互の間の距離が変わる二つの領域にそれぞれ形成され得る。このような構成によれば、簡単な構造でも、回転体の回転方向を把握することができ、プローブの位置を正確に把握することができる。

また、測定値を無線送信する無線送信部を更に含んでもよい。このような構成によれば、地盤変位を外部でもリアルタイムで把握することができる。

このとき、プローブ位置算出部は、それぞれ異なる複数の回転体に対して、算出された複数の回転体の回転数からプローブ位置を算出することができる。このような構成によれば、一つの回転体で発生しうる様々な突発誤差要因を容易に補正することができる。

また、本発明の第２態様に係る地中傾斜計用プローブは、地盤の変位を測定するための変位測定部、変位測定部に電源を供給する電源供給部、変位測定部で測定された測定値を記録する記録部、傾斜計管内面と接し、回転して移動する回転体、回転体の一部領域に形成され、回転体の回転により回転して、磁界を発生する磁界発生部、磁界を測定し、回転体の回転数を算出する回転数算出部、及び回転数を用いて、変位測定部の位置を算出する位置算出部を含んでもよい。

本発明によれば、プローブ位置を調整するケーブルの内部配線を除去することができるようになるので、ケーブルをより軽く、かつ安くて破損され難いように製作することができる。

また、ケーブルに関係なく、正確なプローブの位置を測定することができるようになるので、ケーブルの変形や交替時にも正確に地盤の変位を測定することができる。

また、複雑な構造変更なしでも従来のプローブを活用して、本発明を実現することができる。

また、簡単な構造でも回転体の回転方向を把握することができ、プローブの位置を正確に把握することができる。

また、地盤変位を外部からもリアルタイムで把握することができる。
また、一つの回転体で発生しうる様々な突発誤差要因を容易に補正することができる。

従来の地中傾斜計の使用状態図である。 本発明の一実施例に係る地中傾斜計用プローブ位置測定装置の概略的な図である。 図２の回転体、及び磁界発生部の概略的な図である。 本発明の一実施例に係る地中傾斜計用プローブの図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
図２は、本発明の一実施例に係る地中傾斜計用プローブ位置測定装置を示した図である。

図２において、地中傾斜計用プローブ位置測定装置１５０は、プローブ連結部１５１、ケーブル接続部１５２、記録部１５３、無線送信部１５４、回転体１５５、磁界発生部１５６、回転数算出部１５７、及びプローブ位置算出部１５８、電源供給部１５９を含む。

プローブ連結部１５１は、地盤の変位を測定するための変位測定センサーが設けられたプローブと連結され、ケーブル接続部１５２は、傾斜計管内でプローブを移動させるためのケーブルと連結される。

このとき、プローブ連結部１５１は、機械的、及び電気的に従来の地中傾斜計用プローブと連結されるケーブルと同じ形態で具現されていてもよく、この場合、従来の地中傾斜計用プローブをそのまま使用することができる。

ケーブル接続部１５２は、従来の内部配線が含まれていない新しい形態のケーブルと連結できるように形成され、多様な形態のケーブルと結合することができるように具現されることが好ましい。

記録部１５３は、変位測定センサーで測定された測定値を記録し、電源供給部１５９は、変位測定センサーに電源を供給する。記録部１５３がプローブ内の変位測定センサーから伝送された測定値を記録し、電源供給部１５９から電源を供給することによって、別途の外部記憶装置に測定値を伝送する又は変位測定センサーの動作のために必要な内部配線をケーブルから除去することができる。

無線送信部１５４は、記録部１５３に記録された測定値を無線送信する。このような構成によれば、地盤変位を外部からもリアルタイムで把握することができる。無線送信部１５４は、必要に応じて、多様な無線通信形態で具現される。実現形態に応じて、使用者は自分の移動通信端末などを介してリアルタイムで地盤変位を把握することができる。

無線送信部１５４と共に無線受信部（未図示）も含まれてもよく、この場合、外部から地中傾斜計用プローブ位置測定装置に制御命令を伝送するように具現され得る。

回転体１５５は、傾斜計管内面と接し、回転して移動する。このとき、回転体１５５は、プローブに設けられた発条車などで具現され得る。

磁界発生部１５６は、回転体１５５の一部領域に形成され、回転体１５５の回転により回転して、磁界を発生する。このとき、磁界発生部１５６は、回転体１５５の回転軸に対して、回転体１５５の回転方向に非対称である複数の領域にそれぞれ形成されてもよい。

特に、回転体１５５の回転軸に対して、回転体１５５の回転方向に沿って相互の間の距離が変わる二つの領域にそれぞれ形成されてもよい。このような構成によれば、簡単な構造であっても回転体の回転方向を把握することができ、プローブの位置を正確に把握することができる。

図３は、図２の回転体、及び回転体内部に形成された磁界発生部を概略的に図示した図である。

図３において、回転体１５５以外の領域に、二つの磁界発生領域が形成されている。このような構成によれば、回転体１５５に別途の電源や通信装置を設ける必要がないので、簡単な構成でも車輪の回転を認識することができる。

特に、二つの磁界発生領域１５６−１、１５６−２が回転方向に沿って距離が変わるように形成されたことを確認することができる。即ち、距離Ａと距離Ｂは同じではないということを確認することができる。このような構成によれば、二つの磁界発生領域１５６−１、１５６−２でそれぞれ発生した磁界の検出時差だけでも回転体１５５の回転方向を把握することができる。

回転数算出部１５７は、発生された磁界を測定し、回転体１５５の回転数を算出する。回転数算出部１５７は、回転体１５５の回転によって周期的に変化する磁界の強さ変化により回転体１５５の回転を把握することができ、変化周期の反復回数を回転体１５５の回転数として判断することができる。

回転体１５５の回転量は、このように間接的にも測定することができるが、回転体内部又は外部に設けられるエンコーダーなどを利用して直接測定することも可能であり、この場合、回転体１５５の回転角変位を測定することによって、回転体の回転量を測定することができる。

プローブ位置算出部１５８は、算出された回転数を用いて、プローブの位置を算出する。このとき、プローブ位置算出部１５８は、それぞれ異なる複数の回転体に対して、算出された複数の回転体の回転数からプローブ位置を算出することができる。このような構成によれば、一つの回転体で発生しうる様々な突発誤差要因を容易に補正することができる。

プローブの位置は、予め設定された位置を基準とし、現在の位置を回転体１５５の回転数を利用して算出でき、複数の回転体１５５に対して回転数をそれぞれ測定する場合、一部の回転体でスリップなどの突発誤差状況が生じる場合にも他の回転体で測定された回転数を用い。これを認識して正確な測定を遂行することができる。

プローブ位置測定装置１５０の構成は、プローブの内部に含まれ、一体形成されるように具現されてもよい。この場合、別途のプローブ連結部１５１は省略することができる。

図４は、本発明の一実施例に係る地中傾斜計用プローブの概略的な図である。
図４において、図２に示されたプローブ連結部は示されていないことを確認することができ、記録部２５３、無線送信部２５４、及び電源供給部２５９が変位測定部２２０と共にプローブ２００内に含まれていることを確認することができる。

また、図４において、磁界発生部２５６は、プローブ２００自体の発条車２５５に形成されていることを確認することができる。

本発明は、一部の好ましい実施例によって説明されたが、本発明の範囲はこれらによって制限されるものではなく、特許請求の範囲によって裏付けられる前記実施例の変形や改良を含むものである。

Claims (14)

1. 地盤の変位を測定するための変位測定センサーが設けられたプローブと連結されるプローブ連結部と、
   傾斜計管内で前記プローブを移動させるためのケーブルと連結されるケーブル接続部と、
   前記プローブに電源を供給する電源供給部と、
   前記変位測定センサーで測定された測定値を記録する記録部と、
   前記傾斜計管内面と接し、回転して移動する回転体と、
   前記回転体の回転量を測定する回転量測定部と、及び
   前記回転体の回転量情報を用いて、前記プローブの位置を算出するプローブ位置算出部と、
   を含むことを特徴とする地中傾斜計用プローブ位置測定装置。
2. 前記回転量測定部は、
   前記回転体の一部領域に形成され、前記回転体の回転により回転して、磁界を発生する磁界発生部と、及び
   前記磁界を測定し、前記回転体の回転数を算出する回転数算出部と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の地中傾斜計用プローブ位置測定装置。
3. 前記磁界発生部は、前記回転体の回転軸に対して、前記回転体の回転方向に非対称である複数の領域にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項２に記載の地中傾斜計用プローブ位置測定装置。
4. 前記磁界発生部は、前記回転体の回転軸に対して、前記回転体の回転方向に沿って相互の間の距離が変わる二つの領域にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項３に記載の地中傾斜計用プローブ位置測定装置。
5. 前記測定値を無線送信する無線送信部を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の地中傾斜計用プローブ位置測定装置。
6. 前記プローブ位置算出部は、それぞれ異なる複数の回転体に対して、算出された複数の回転体の回転数から前記プローブ位置を算出することを特徴とする請求項５に記載の地中傾斜計用プローブ位置測定装置。
7. 前記回転量測定部は、
   前記回転体の回転角変位を測定し、前記回転体の回転量を測定することを特徴とする請求項１に記載の地中傾斜計用プローブ位置測定装置。
8. 地盤の変位を測定するための変位測定部と、
   前記変位測定部に電源を供給する電源供給部と、
   前記変位測定部で測定された測定値を記録する記録部と、
   傾斜計管内面と接し、回転して移動する回転体と、
   前記回転体の回転量を測定する回転量測定部と、及び
   前記回転体の回転量情報を用いて、前記変位測定部の位置を算出する位置算出部と、
   を含むことを特徴とする地中傾斜計用プローブ。
9. 前記回転量測定部は、
   前記回転体の一部領域に形成され、前記回転体の回転により回転して、磁界を発生する磁界発生部と、及び
   前記磁界を測定し、前記回転体の回転数を算出する回転数算出部と、
   を含むことを特徴とする請求項８に記載の地中傾斜計用プローブ。
10. 前記磁界発生部は、前記回転体の回転軸に対して、前記回転体の回転方向に非対称である複数の領域にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項９に記載の地中傾斜計用プローブ。
11. 前記磁界発生部は、前記回転体の回転軸に対して、前記回転体の回転方向に沿って相互の間の距離が変わる二つの領域にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１０に記載の地中傾斜計用プローブ。
12. 前記変位測定部の測定値を無線送信する無線送信部を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の地中傾斜計用プローブ。
13. 前記位置算出部は、それぞれ異なる複数の回転体に対して、算出された複数の回転体の回転数から前記変位測定部の位置を算出することを特徴とする請求項１２に記載の地中傾斜計用プローブ。
14. 前記回転量測定部は、
    前記回転体の回転角変位を測定し、前記回転体の回転量を測定することを特徴とする請求項８に記載の地中傾斜計用プローブ。