JP3524532B2 - 路盤の剛性測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、道路等の路盤の剛
性を測定するための測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路等の路盤の保守、管理、修繕計画の
立案等を行うために、剛性測定装置を用いて路盤の剛性
（路盤の硬さ）を測定することが一般に行われている。
この種の測定を行うための装置としては、従来、例えば
特許公報第２５０６２８２号に見られるものが知られて
いる。

【０００３】この測定装置は、路盤に載荷板を介して載
荷される荷重計と、該荷重計の内部に設けられてスプリ
ングの付勢力により路盤に押し当てられた棒体と、この
棒体の上下動の速度を検出する速度検出器と、前記荷重
計上に落下させる錘体とを備えるものである。尚、前記
速度検出器は、路盤の上下方向の撓み量を検出するため
のセンサであり、該速度検出器で検出される速度を積分
したものが路盤の撓み量を表すものとなる。

【０００４】この測定装置では、路盤に載荷板を介して
載荷した荷重計上に錘体を落下させ、このときに路盤に
作用する衝撃荷重を荷重計の出力信号により測定する。
また、その衝撃荷重に起因した路盤の撓みによって生じ
る前記棒体の移動速度（路盤の変位速度）を前記速度検
出器の出力信号により測定し、その速度測定値を積分す
ることにより路盤の撓み量を測定する。そして、これら
の衝撃荷重の測定データと路盤の撓み量の測定データと
に基づいて、路盤の剛性の状態が把握される。

【０００５】しかしながら、かかる従来の測定装置で
は、前記荷重計及び速度検出器の出力信号が複数の信号
線からなるケーブルを介して外部の測定データ処理装置
に与えられる。このため、荷重計及び速度検出器の出力
信号が測定データ処理装置に伝送される過程で外乱ノイ
ズが該出力信号に混入し易い。従って、測定データの信
頼性を精度よく確保することが困難である。特に、路盤
の撓み量を把握するために速度検出器の出力信号の測定
データを積分する必要があるため、該速度検出器の出力
信号に外乱ノイズが混入すると、路盤の撓み量の測定結
果の精度が大幅に低下してしまう。また、荷重計と速度
検出器とで各別の複数の信号線を測定データ処理装置に
接続しなければならないため、それらの信号線を合わせ
たケーブルが太くなって、柔軟性に欠けたものとなる。
その結果、該ケーブルの取り回し作業を行い難いものと
なると共に、該ケーブルを不用意に曲げたとき等に該ケ
ーブルを構成する信号線の断線等が生じやすいという不
都合がある。

【０００６】また、従来の測定装置では、路盤が水平で
あることを前提としているため、該測定装置を路盤が傾
斜しているような場合には、一般に該測定装置に備えた
水準器等を確認しながら、該測定装置を設置する路盤を
水平に地ならしする作業が行われている。このため、こ
のような作業に時間がかかるという不都合もあった。

【０００７】また、一般にこの種の測定装置では、前記
荷重計等の測定データを取得するタイミングを前記錘体
の落下動作に連動してＯＮするように設けられた機械的
なスイッチにより決定するようにしているため、該接点
スイッチの劣化や故障等により、測定データの取得タイ
ミングのばらつきを生じやすい。その結果、最適なタイ
ミングでの測定データを得ることができずに、信頼性の
高い測定を行うことができないない場合も多いという不
都合があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑みてなされたものであり、外乱ノイズ等の影響を極力
抑えて精度のよい測定を行うことができ、さらには測定
作業も効率よく行うことができる路盤の剛性測定装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の路盤の剛性測定
装置はかかる目的を達成するために、路盤上に載荷板を
介して載荷される荷重計と、該荷重計の上方から該荷重
計に向かって落下可能に設けられた錘体と、該錘体を荷
重計上に落下させたときの路盤の上下方向の撓み量を検
出するための撓み検出用センサとを備え、前記錘体を荷
重計上に落下させたときに前記路盤に作用する衝撃荷重
とその衝撃荷重による該路盤の撓み量とをそれぞれ荷重
計及び撓み検出用センサの出力信号に基づき計測し、そ
の計測データに基づき路盤の剛性を測定する路盤の剛性
測定装置において、前記荷重計は金属材から成る中空の
起歪体を有し、この起歪体の内部に、前記撓み検出用セ
ンサと、該撓み検出用センサ及び前記荷重計の出力信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段
により得られた前記出力信号のデジタルデータ又は該デ
ジタルデータから所定の処理を経て生成してなるデジタ
ルデータを外部に出力する出力処理手段とを配置したこ
とを特徴とするものである。

【００１０】本発明によれば、前記荷重計の出力信号
と、この荷重計の内部に設けた前記撓み検出用センサの
出力信号とは、荷重計の内部に設けたＡ／Ｄ変換手段に
よりデジタルデータに変換される。つまり、荷重計及び
撓み検出用センサの出力信号（アナログ信号）は、該荷
重計及び撓み検出用センサの近傍でデジタルデータに変
換されることとなる。このため、荷重計及び撓み検出用
センサの出力信号がＡ／Ｄ変換手段に伝送される過程で
外乱ノイズが混入するのを防止できる。特に、本発明で
は、荷重計の構成要素である金属材から成る中空の起歪
体（例えば筒状の起歪体）の内部に撓み検出用センサや
Ａ／Ｄ変換手段等が配置されることで、上記起歪体がシ
ールド材として機能し、前記出力信号への外乱ノイズの
混入が効果的に防止される。

【００１１】そして、本発明では、このように荷重計の
内部で前記出力信号をＡ／Ｄ変換してなるデジタルデー
タ、あるいは、該デジタルデータから任意の所定の処理
を経て生成してなるデジタルデータが荷重計の内部の前
記出力処理手段によって、外部に出力されることとな
る。この場合、該出力処理手段によって出力されるデジ
タルデータは一般に外乱ノイズ等の影響を受け難い。こ
のため、荷重計及び撓み検出用センサの出力信号の測定
データに対する外乱ノイズ等の影響を極力抑えることが
でき、信頼性の高い測定データを得ることが可能とな
る。この結果、路盤の剛性の測定を精度よく行うことが
可能となる。

【００１２】尚、前記撓み検出用センサは、例えば従来
の測定装置と同様に、衝撃荷重による路盤の変位速度を
検出する速度センサを用いてもよいが、例えば該路盤の
加速度を検出する加速度センサを用いてもよい。つま
り、加速度センサにより検出される加速度を２回積分す
ることにより、路盤の撓み量を測定することが可能であ
る。

【００１３】かかる本発明では、前記出力処理手段は、
少なくとも前記錘体が前記荷重計上に落下する直前から
その落下後にかけての前記荷重計及び撓み検出用センサ
の出力信号のデジタルデータを記憶保持する記憶手段を
具備することが好適である。

【００１４】このように、荷重計に内蔵された前記出力
処理手段に前記記憶手段を備えることにより、前記出力
処理手段は、荷重計及び撓み検出用センサの出力信号の
デジタルデータ、あるいは、該デジタルデータに所定の
処理（例えば該デジタルデータの補正処理等）を施して
なるデジタルデータを時分割で外部に出力することが可
能となるため、該デジタルデータを外部に出力するため
の信号線の本数を少なくできる。その結果、それらの信
号線を合わせたケーブルの柔軟性を高めることができ、
また、該ケーブルの取り回し等も容易になる。

【００１５】そして、上記のように記憶手段を備えた本
発明では、前記出力処理手段は、前記錘体の落下の際に
前記荷重計及び撓み検出用センサの出力信号のデジタル
データを前記記憶手段に記憶保持させるタイミング（以
下、ここではトリガータイミングという）を、前記荷重
計の出力信号のデジタルデータの値の変化量に基づき決
定する手段を備えることが好ましい。

【００１６】これによれば、機械的な接点スイッチ等を
用いずに、前記トリガータイミングが荷重計の出力信号
のデジタルデータの値の変化量に基づき決定されるの
で、錘体が荷重計に落下することで発生する衝撃荷重に
係わる荷重計の出力信号のデジタルデータや、その衝撃
荷重に起因した路盤の撓み量に係わる撓み検出用センサ
の出力信号のデジタルデータを適正なタイミングで前記
記憶手段に記憶することが可能となる。また、このと
き、荷重計の出力信号のデジタルデータの値の変化量に
基づきトリガータイミングが決定されることにより、荷
重計の出力信号が、該荷重計に錘体の衝撃荷重が作用し
ていない状態（錘体の落下前の状態）で「０」レベルに
対してオフセットを生じているような場合であっても、
そのオフセットの影響を受けずにトリガータイミングを
決定することが可能となる。この結果、トリガータイミ
ングのばらつきを最小限に留めて最適なタイミングで、
荷重計及び撓み検出用センサの出力信号のデジタルデー
タを取得することが可能となる。

【００１７】尚、前記トリガータイミングを決定するよ
り具体的な手法としては、例えば次のような手法が挙げ
られる。すなわち、所定の単位時間（例えば前記荷重計
の出力信号のデジタルデータのサンプリングタイム）毎
の該デジタルデータの値の変化量を逐次求めて、該変化
量があらかじめ定めた所定値を超えた時における該デジ
タルデータの値を基準値とする。そして、荷重計の出力
信号のデジタルデータの値が、該基準値からあらかじめ
定めた所定量以上、増加した時点を前記トリガータイミ
ングとして決定する。

【００１８】また、本発明では、前記錘体が前記荷重計
上に落下する前における前記荷重計及び撓み検出用セン
サの出力信号のデジタルデータの値のそれぞれの中心値
を求める手段と、少なくとも前記錘体が前記荷重計上に
落下した時点以後における前記荷重計及び撓み検出用セ
ンサの出力信号のデジタルデータの値からそれぞれに対
応する前記中心値を減算する補正処理を実行する手段と
を備えることが好適である。

【００１９】これによれば、錘体が荷重計上に落下する
前の状態（路盤に衝撃荷重が作用する前の状態）で前記
荷重計及び撓み検出用センサの出力信号に、ノイズや回
路特性等に起因したオフセットが生じていても、そのオ
フセットの中心値（例えば平均値、最小二乗中心値等）
が荷重計及び撓み検出用センサのそれぞれについて求め
られる。そして、その中心値を荷重計の出力信号のデジ
タルデータや、撓み検出用センサの出力信号のデジタル
データから減算して、該デジタルデータを補正すること
により、該荷重計及び撓み検出用センサが検出する物理
量を表すものとしてのデジタルデータの値の精度を高め
ることができる。

【００２０】この場合、前記撓み検出用センサが、前記
衝撃荷重による路盤の変位速度又は変位加速度に応じた
出力信号を発生するセンサである場合には、前記補正処
理により補正してなる前記撓み検出用センサの出力信号
のデジタルデータの値が略零レベルから立ち上がるタイ
ミングを検出する手段と、その立ち上がりタイミング以
後の撓み検出用センサの出力信号のデジタルデータを積
分して前記路盤の撓み量を表すデータを生成する手段と
を備える。

【００２１】これによれば、前述の補正処理により、撓
み検出用センサの出力信号のデジタルデータが前記路盤
の変位速度、あるいは変位加速度を表すものとして精度
が高められているので、前記立ち上がりタイミングから
の前記撓み検出量センサの出力信号のデジタルデータを
積分することにより、路盤の撓み量を表すデータを精度
よく得ることができる。尚、この場合、撓み検出用セン
サが路盤の変位速度に応じた出力信号を発生するセンサ
（速度センサ）である場合には、前記積分を１回行うこ
とで、路盤の撓み量を表すデータが得られ、撓み検出用
センサが変位加速度に応じた出力信号を発生するセンサ
（加速度センサ）である場合には、前記積分を２回行う
ことで、路盤の撓み量を表すデータが得られる。

【００２２】また、前記立ち上がりタイミングの検出手
法としては、例えば次のような手法が挙げられる。すな
わち、前記補正処理により補正してなる撓み検出用セン
サの出力信号のデジタルデータを、前記錘体が前記荷重
計上に落下する直前からその落下後にかけての所定期間
分、記憶手段に時系列的に記憶保持しておく、そして、
そのデジタルデータの値のうち、錘体が荷重計上に落下
した後のもの（例えばある所定レベルを超えているも
の）から、前側に遡って、互いに隣合うデジタルデータ
の値の差を求めていく。そして、その差の値が、あらか
じめ定めた所定数以上、連続してあらかじめ定めた所定
範囲（「０」近傍の範囲）内に存するようになるタイミ
ングを前記立ち上がりタイミングとして検出する。

【００２３】尚、前記中心値を求める手段や、前記補正
処理を実行する手段、前記立ち上がりタイミングを検出
する手段、前記積分を行う手段は、荷重計の内部及び外
部のいずれに設けられていてもよい。

【００２４】また、本発明において、前記撓み検出用セ
ンサが、前記衝撃荷重による路盤の変位加速度に応じた
出力信号を発生する加速度センサである場合には、前記
錘体が前記荷重計上に落下する前における該加速度セン
サの出力信号のデジタルデータに基づき、前記路盤の傾
斜状態を表すデータを生成する手段を備えることが好ま
しい。

【００２５】すなわち、前記錘体が前記荷重計上に落下
する前の状態（路盤に衝撃荷重が作用する前の状態）に
おいては、撓み検出用センサとしての前記加速度センサ
の出力信号は、荷重計の設置箇所における路盤の傾斜状
態に応じたものとなる。従って、錘体の荷重計上への落
下前における加速度センサの出力信号のデジタルデータ
に基づいて、路盤の傾斜状態を表すデータを生成するこ
とができる。そして、このようなデータを生成すること
により、路盤の傾斜状態を本発明の装置とは別の傾斜計
や水準器等を用いることなく、路盤の傾斜状態を把握で
きる。この結果、路盤が水平状態でないような場合に
は、容易にそれを把握して、該路盤の地ならしをする等
の処置を効率よく採ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の路盤の剛性測定装置の一
実施形態を図１〜図７を参照して説明する。図１は本実
施形態の装置の全体構成を示す図、図２は図１のII−II
線断面図、図３は該装置に備えた加速度センサの構成を
示す断面図、図４は該装置に備えた回路ユニットの回路
構成を示すブロック図、図５及び図６は該装置の作動を
説明するための線図、図７は該装置の作動を説明するた
めのフローチャートである。

【００２７】図１に示すように、本実施形態の剛性測定
装置１は、加速度センサ１９等を内蔵した荷重計２と、
該荷重計２上に落下させる錘体３と、該錘体３を荷重計
２の上方で係脱可能に係止する錘係止機構４とを備えて
いる。

【００２８】荷重計２は、金属製の円筒状の起歪体５
と、その両端部（上端部及び下端部）にそれぞれ装着さ
れた天板部材６及び底板部材７とを備えるロードセル状
のものであり、起歪体５の内周面には、図示を省略する
複数のひずみゲージが貼着されている。この荷重計２
は、天板部材６及び底板部材７間に起歪体５の軸心方向
で作用する荷重に応じた出力信号（これは該荷重による
起歪体５のひずみ量に応じた信号でもある）を上記ひず
みゲージを相互に接続してなるホイートストンブリッジ
回路（図４に参照符号３５ａを付して示す。以下、荷重
用ブリッジ回路３５ａという）により生成するものであ
る。そして、この荷重計２の底板部材７の下面部には、
平板状の載荷板８が固設されており、該荷重計２は、そ
の軸心方向を上下方向に向けた状態で載荷板８を介して
道路等の路盤Ａ上に載荷されるようになっている。

【００２９】荷重計２の天板部材６上には円板状の補助
板９が固設されており、この補助板５から荷重計２の起
歪体５と同心にガイドロッド１０が立設されている。そ
して、このガイドロッド１０に前記錘体３が外挿され、
該ガイドロッド１０に沿って上下動自在とされている。
この錘体３は、その上面部に固設されたノブ１１を把持
して持ち上げることが可能となっている。また、ノブ１
１の上面部には、ガイドロッド１０に錘体３と一体に上
下動自在に外挿された筒体１２が固設されており、該筒
体１２の上端部に形成されたフランジ１２ａが前記錘係
止機構４により係脱自在に係止されている。

【００３０】この錘係止機構４は、筒体１２の上側でガ
イドロッド１０に固設された固定部材１３に支軸１４の
回りに揺動可能に取付けられた操作レバー１５を備えて
おり、この操作レバー１５の下端部に、前記筒体１２の
フランジ１２ａの下面部を支持する係止片１６が設けら
れている。そして、錘係止機構４は、該係止片１６を筒
体１２のフランジ１２ａの下面部に当接させて該筒体１
２を支持することにより、該筒体１２を介して錘体３を
係止するようにしている。この場合、操作レバー１５
は、その係止片１６が筒体１２のフランジ１２ａの下面
部に当接する位置にばね１７により付勢されている。そ
して、操作レバー１５の上部を把持して、図の矢印Ｐの
向きに該操作レバー１５を揺動させることにより、係止
片１６が筒体１２のフランジ１２ａから離脱するように
なっている。この離脱により、錘体３が前記ノブ１１及
び筒体１２と共にガイドロッド１０に沿って荷重計２に
向かって落下する。尚、荷重計２上の前記補助板９の上
面部には、ガイドロッド１０の周囲の箇所で、落下した
錘体３を支承するゴム等からなる弾性体１８が固設され
ている。

【００３１】前記荷重計２の内部には、加速度センサ１
９と、二つの回路ユニット２０ａ，２０ｂとが収容され
ている。加速度センサ１９は、図３に示すように、複数
のひずみゲージ２２を貼着した片持ち梁状の起歪体２３
と、この起歪体２３の先端部（自由端）に固定されて該
起歪体２３の撓みにより上下動自在な錘体２４とを備え
るものであり、該起歪体２３及び錘体２４が、加速度セ
ンサ１９の外装ケース２５内に形成されてオイルが充填
された収容室２６に収容されている。そして、該加速度
センサ１９は、図１に示すようにその外装ケース２５が
荷重計２の底板５ｂの中心部に固設されている。この加
速度センサ１９では、その外装ケース２５に上下方向の
加速度が発生すると、錘体２４が外装ケース２５に対し
て上下動し、これに伴い起歪体２３の撓み量が変化す
る。そして、該加速度センサ１９は、外装ケース２５の
加速度に応じた出力信号（これは該加速度による起歪体
の２３の撓み量に応じた信号でもある）をひずみゲージ
２２を相互に接続してなるホイートストンブリッジ回路
（図４に参照符号３５ｂを付して示す。以下、加速度用
ブリッジ回路３５ｂという）により生成するものであ
る。

【００３２】尚、このような加速度センサ１９では、荷
重計２が鉛直方向（重力方向）に対して傾斜している
と、起歪体２３の撓み量が、荷重計２の軸心が鉛直方向
に向いている場合に対して変化する。尚、図３で２７は
ひずみゲージ２２を相互に接続するための回路基板、２
８は上記加速度用ブリッジ回路３５ｂに電源電力を供給
したり、該加速度用ブリッジ回路３５ｂの出力信号を導
出するためのケーブルである。

【００３３】回路ユニット２０ａ，２０ｂは、それぞれ
荷重計２の荷重用ブリッジ回路３５ａの出力信号と加速
度センサ１９の加速度用ブリッジ回路３５ｂの出力信号
とを処理するためのモジュール構成の電子回路ユニット
である。これらの回路ユニット２０ａ，２０ｂは、大略
板状のものであり、図１に示すように垂直姿勢で荷重計
２内に配置されている。この場合、図１に示すように荷
重計２の天板部材６の下面部と底板部材７の上面部（加
速度センサ１９の周囲箇所）とにはそれぞれゴム等の弾
性部材２９，３０が設けられており、回路ユニット２０
ａ，２０ｂはこれらの弾性部材２９，３０間に挟まれる
ようにして保持されている。さらに、図２に示すように
荷重計２の起歪体５の内周面の両側部にもゴム等の弾性
部材３１，３２が設けられており、回路ユニット２０
ａ，２０ｂは、これらの弾性部材３１，３２間にも挟ま
れるようにして保持されている。これらの弾性部材２９
〜３２は、前記錘体３が荷重計２上に落下したときの衝
撃が回路ユニット２０ａ，２０ｂに作用するのを防止す
るための緩衝材である。

【００３４】これらの回路ユニット２０ａ，２０ｂは、
それぞれ前記荷重用ブリッジ回路３５ａ、加速度用ブリ
ッジ回路３５ｂに図示しないリード線を介して接続され
ていると共に、回路ユニット２０ａ，２０ｂ同士が相互
にデータ等の授受が可能なように接続されている。さら
に、これらの回路ユニット２０ａ，２０ｂは、荷重計２
から導出されるケーブル３３を介して外部のデータ処理
装置３４に接続される。ここで、データ処理装置３４
は、回路ユニット２０ａ，２０ｂで後述するように生成
されるデータの解析処理を行ったり、種々のデータの表
示、印刷、保存等を行うための装置である。

【００３５】前記回路ユニット２０ａ，２０ｂの回路構
成を図４を参照してさらに説明する。ここで、これらの
回路ユニット２０ａ，２０ｂの回路構成は同一であるの
で、両回路ユニット２０ａ，２０ｂの回路構成の説明で
は、両者で共通の図面（図４）を用いる。この場合、図
４中の参照符号は、添え字「ａ」を付したものが回路ユ
ニット２０ａに対応しており、添え字「ｂ」を付したも
のが回路ユニット２０ｂに対応している。

【００３６】まず、回路ユニット２０ａについて代表的
に説明すると、図４に示すように、回路ユニット２０ａ
は、それぞれに対応するブリッジ回路３５ａに電源電力
を供給するブリッジ電源回路３７ａと、ブリッジ回路３
５ａの出力信号（アナログ信号）を増幅する増幅器３８
ａと、増幅器３８ａの出力をそのレベルを表すデジタル
データに変換するＡ／Ｄ変換器３９ａ（Ａ／Ｄ変換手
段）とを備えている。さらに回路ユニット２０ａｂは、
その統括的な動作制御や演算処理を行う制御回路（ＣＰ
Ｕ）４０ａと、この制御回路４０ａの処理用のプログラ
ムや種々のデータを記憶保持する記憶回路４１ａ（記憶
手段）と、外部との間でのデータの授受（通信）を行う
インターフェース回路４２ａと、制御回路４０ａ等の各
回路に動作用電源を供給する主電源回路４３ａとを備え
ている。

【００３７】ここで、制御回路４０ａは、記憶回路４１
ａ及びインターフェース回路４２ａと合わせて本発明に
おける出力処理手段４４を構成するものである。該制御
回路４０ａは、その動作（制御処理）の詳細は後述する
が、基本的には、Ａ／Ｄ変換器３９ａからブリッジ回路
３５ａの出力信号のデジタルデータを取得して所要のデ
ータを生成し、それをインターフェース回路４２ａから
前記ケーブル３３を介して前記データ処理装置３４に出
力せしめるものである。

【００３８】また、記憶回路４１ａは、詳細な図示は省
略するが、プログラム等を記憶保持したＲＯＭ（図示し
ない）や、ブリッジ回路３５ａの出力信号のデジタルデ
ータ等を記憶保持するＲＡＭ、制御回路４０ａの制御処
理に必要なデータ値を記憶保持したＥＥＰＲＯＭにより
構成されたものである。この場合、特に記憶回路４１ａ
のＲＡＭはブリッジ回路３５ａの出力信号のデジタルデ
ータを主に逐次更新しつつ記憶するプリメモリ領域４５
と、該出力信号の所要のデジタルデータを記憶するメイ
ンメモリ領域４６とを備えている。

【００３９】尚、主電源回路４３ａには、前記データ処
理装置３４等の外部装置あるいは回路ユニット２０ａ等
に内蔵される電池（図示しない）から電力が供給される
ようになっている。

【００４０】上述した回路ユニット２０ａの構成は、回
路ユニット２０ｂについても全く同様であり、該回路ユ
ニット２０ｂは、回路ユニット２０ａと同様に、ブリッ
ジ電源回路３７ｂ、増幅器３８ｂ、Ａ／Ｄ変換器３９
ｂ、制御回路４０ｂ、記憶回路４１ｂ、インターフェー
ス回路４２ｂ、及び主電源回路４３ｂを具備している。

【００４１】尚、回路ユニット２０ａの制御回路４０ａ
と、回路ユニット２０ｂの制御回路４０ａとは互いにデ
ータの授受が可能なように接続されている。

【００４２】次に本実施形態の装置の作動を説明する。
尚、以下の説明では、荷重用ブリッジ回路３５ａ及び加
速度用ブリッジ回路３６ｂの出力信号をそれぞれ単に荷
重計２の出力信号、加速度センサ１９ａの出力信号とい
うことがある。また、回路ユニット２０ａ，２０ｂをそ
れぞれ荷重用回路ユニット２０ａ、加速度用回路ユニッ
ト２０ｂということがある。

【００４３】本実施形態の剛性測定装置１では、あらか
じめ荷重計２が載荷板８を介して水平な不動箇所（道路
等の路盤でなくてもよい）に設置される（荷重計２の軸
心方向が鉛直方向に向けられる）。この状態で各回路ユ
ニット２０ａ，２０ｂの主電源回路４３ａ，４３ｂに、
図示しない電池や外部電源等から電力が供給され、各回
路ユニット２０ａ，２０ｂの制御回路４０ａ，４０ｂ等
の各回路が起動される。そして、加速度用回路ユニット
２０ｂの制御回路４０ｂは、図示しないスイッチ操作等
に応じてブリッジ電源回路３７ｂを介して加速度用ブリ
ッジ回路３５ａに電源電力を供給せしめ、加速度用ブリ
ッジ回路３５ｂの出力信号のデジタルデータ、すなわ
ち、荷重計２やその内部の加速度センサ１９が水平姿勢
状態である場合における加速度センサ１９の出力信号の
レベルを表すデジタルデータ（以下、加速度センサ１９
の出力基準値データという）を増幅器３８ｂ及びＡ／Ｄ
変換器３９ｂを介して取得する。そして、加速度用回路
ユニッ２０ｂの制御回路４０ｂは、その出力基準値デー
タを記憶回路４１ｂ（より具体的には記憶回路４１ｂの
ＥＥＰＲＯＭ等）に記憶保持する。尚、この出力基準値
データは、任意の特定タイミングにおける加速度センサ
１９の出力信号のデジタルデータであってもよいが、例
えば適当な時間内における加速度センサ１９の出力信号
の複数のデジタルデータの中心値（平均値等）を求め、
それを出力基準値データとして得るようにしてもよい。

【００４４】次に、剛性を測定しようとする道路等の路
盤Ａに剛体測定装置１の荷重計２が載荷板８を介して設
置され、さらに、適宜の場所に設置される前記データ処
理装置３４に回路ユニット２０ａ，２０ｂが前記ケーブ
ル３３を介して接続される。この状態で各回路ユニット
２０ａ，２０ｂの主電源回路４３に、図示しない電池や
データ処理装置３４から電力が供給され、各回路ユニッ
ト２０ａ，２０ｂの制御回路４０ａ，４０ｂ等の各回路
が起動される。そして、加速度用回路ユニット２０ｂの
制御回路４０ｂは、図示しないスイッチ操作等に応じて
ブリッジ電源回路３７ｂを介して加速度用ブリッジ回路
３５ｂに電源電力を供給せしめ、加速度用ブリッジ回路
３５ｂの出力信号のデジタルデータを増幅器３８ｂ及び
Ａ／Ｄ変換器３９ｂを介して取得する。尚、この取得す
るデジタルデータは、前記出力基準値データと同様、任
意の特定タイミングにおけるデジタルデータでもよい
が、適当な時間内におけるデジタルデータの中心値であ
ってもよい。

【００４５】この場合、加速度用回路ユニット２０ｂの
制御回路４０ｂが取得した加速度センサ１９の出力信号
のデジタルデータは、荷重計２を設置した路盤Ａの傾斜
量に応じたものとなり、路盤Ａが水平であれば、前記出
力基準値データと一致する。また、路盤Ａが水平状態に
対して傾斜しておれば、加速度センサ１９の出力信号の
デジタルデータは、該出力基準値データに対して偏差を
生じ、その偏差は、路盤Ａの傾斜量が大きい程、大きく
なる。そこで、本実施形態では、加速度用回路ユニット
２０ｂの制御回路４０ｂは、取得した加速度センサ１９
の出力信号のデジタルデータの値と、あらかじめ記憶回
路４１ｂに前述の通り記憶した出力基準値データの値と
の偏差を、路盤Ａの傾斜量を表すデータ（以下、路盤傾
斜量データという）として求める。そして、加速度用回
路ユニット２０ｂの制御回路４０ｂは、その路盤傾斜量
データがあらかじめ定めた所定範囲内にあるか否かを判
断し、所定範囲内に無い場合には、路盤Ａが不適正に傾
斜しているとして、その旨を示すデータをインターフェ
ース回路４２ｂから前記ケーブル３３を介してデータ処
理装置３４に出力する。このとき、データ処理装置３４
は、図示しないブザーや表示器等により警報報知を行
う。そして、その警報報知がなされた場合には、測定作
業者は、路盤Ａの地ならしを行う等して路盤Ａの表面が
水平になるようにする。

【００４６】尚、この場合、加速度用回路ユニット２０
ｂで前記路盤傾斜量データの適否の判断を行うことな
く、該加速度用回路ユニット２０ｂから路盤傾斜量デー
タをデータ処理装置３４に出力して、その路盤傾斜量デ
ータの値を図示しない表示器に表示させるようにし、そ
の適否を測定作業者等が判断するようにしてもよい。

【００４７】以上の処理により、剛性測定装置１の荷重
計２は最終的にはほぼ水平な路盤Ａ上に設置されること
となる。

【００４８】このようにして剛性測定装置１の路盤Ａへ
の設置作業を行った後、実体的な測定が次のように行わ
れる。すなわち、各回路ユニット２０ａ，２０ｂの制御
回路４０ａ，４０ｂ等の各回路が起動された状態で、デ
ータ処理装置３４から各回路ユニット２０ａ，２０ｂに
測定開始指令を与え、あるいは図示しない測定開始スイ
ッチの操作を行うと、荷重用回路ユニット２０ａの制御
回路４０ａは、荷重用ブリッジ回路３５ａにブリッジ電
源回路３７ａから電源電力を供給せしめた後、あらかじ
め定められた所定のサンプリングタイム毎に、荷重用ブ
リッジ回路３５ａの出力信号（荷重計２の出力信号）の
デジタルデータを取得し、それを記憶回路４１ａのプリ
メモリ領域４５に時系列的に記憶していく。この場合、
記憶回路４１ａのプリメモリ領域４５は、あらかじめ定
められた所定時間分（例えば２０ｍｓ分）のデジタルデ
ータを逐次更新しつつ記憶するようにしており、該プリ
メモリ領域４５が満杯になると、古いデータから順次消
去される。すなわち、記憶回路４１ａのプリメモリ領域
４５には、最新の所定時間分の荷重計２の出力信号のデ
ジタルデータが逐次更新されながら記憶される。

【００４９】さらに、荷重用回路ユニット２０ａの制御
回路４０ａは、サンプリングタイム毎に、荷重計２の出
力信号のデジタルデータの前回値Ｆ(k-1)と今回値Ｆ(k)
との差（Ｆ(k)−Ｆ(k-1)）（以下、荷重変化量という）
を逐次算出する。そして、この荷重変化量（Ｆ(k)−Ｆ
(k-1)）をあらかじめ定めた所定の閾値Δｆと比較し、
Ｆ(k)−Ｆ(k-1)＞Δｆになったか否かを監視する。ここ
で、上記閾値Δｆは、「０」より若干大きな値である。
そして、Ｆ(k)−Ｆ(k-1)≦Δｆである場合には、荷重用
回路ユニット２０ａの上述の処理が継続的に行われ、Ｆ
(k)−Ｆ(k-1)＞Δｆになったときには、後述の処理が実
行される。尚、剛性測定装置１の錘体３の落下前の状態
では、荷重計２の出力信号のレベルはほぼ一定であり、
Ｆ(k)−Ｆ(k-1)≒０（≦Δｆ）である。

【００５０】また、上述のような荷重用回路ユニット２
０ａの処理と並行して、加速度用回路ユニット２０ｂの
制御回路４０ｂは、荷重用回路ユニット２０ｂと同様
に、記憶回路４１ｂのプリメモリ領域４５に、最新の所
定時間分の加速度センサ１９の出力信号のデジタルデー
タを逐次更新しながら記憶させる。

【００５１】一方、測定作業者は、剛性測定装置１の操
作レバー１５を揺動操作して、前記係止片１６を前記筒
体１２のフランジ１２ａから脱離させ、錘体３の係止を
解除する。これにより錘体３は、ガイドロッド１０に沿
って重力により落下し、荷重計２上の弾性体１８に衝突
する。このとき、錘体３が荷重計２上に落下することに
より、該荷重計２には衝撃荷重が作用する。また、その
衝撃荷重によって、路盤Ａが下方に撓み、加速度センサ
１９に加速度が発生する。この場合、荷重計２の出力信
号のレベル（これは荷重計２に作用する衝撃荷重に比例
する）は、例えば図５（ａ）のグラフａで示すように変
化し、また、加速度センサ１９の出力信号のレベル（こ
れは加速度センサ１９に発生した加速度に比例する）
は、例えば図５（ｂ）のグラフｂで示すように変化す
る。尚、図５（ｃ）は路盤Ａの撓み量に係わるデータで
あり、これについては後述する。

【００５２】このとき、錘体３の荷重計２上への落下に
よって、荷重用回路ユニット２０ａの制御回路４０ａが
前述の如く逐次算出する前記荷重変化量（Ｆ(k)−Ｆ(k-
1)）が前記閾値Δｆを超える（例えば図５（ａ）の時刻
tn）。そして、Ｆ(k)−Ｆ(k-1)＞Δｆになると、その時
点から、荷重用回路ユニット２０ａの制御回路４０ａ
は、サンプリングタイム毎に算出する荷重変化量（Ｆ
(k)−Ｆ(k-1)）（Ｆ(k)−Ｆ(k-1)＞Δｆとなった時点の
荷重変化量を含む）を累積加算していく。さらに、荷重
用回路ユニット２０ａの制御回路４０ａは、その累積加
算値（以下、参照符号Σ（Ｆ(k)−Ｆ(k-1)）を付する）
を、サンプリングタイム毎に、あらかじめ定められたト
リガーレベルＴＬ（図５（ａ）を参照）と比較する。
尚、このトリガーレベルＴＬは、前記閾値Δｆよりも大
きい値である。

【００５３】そして、制御回路４０ａは、Σ（Ｆ(k)−
Ｆ(k-1)）＞ＴＬになると（図５（ａ）の時刻tm）、そ
の時点で記憶回路４１ａのプリメモリ領域４５に記憶さ
れている荷重計２の出力信号のデジタルデータを該プリ
メモリ領域４５に継続的に保持させると共に、当該時点
以後にサンプリングタイム毎に取得される荷重計２の出
力信号のデジタルデータを所定時間分（例えば２０ms
分）、記憶回路４１ａのメインメモリ領域４６に時系列
的に記憶保持させる。

【００５４】より具体的には、錘体３の荷重計２上への
落下直前から直後にかけて、例えば図６のグラフｄで示
すように荷重計２の出力信号のレベルが変化した場合に
おいて、時刻tnで荷重変化量（Ｆ(n)−Ｆ(n-1)）が前記
閾値Δｆを超えたとすると、時刻tnからｔn+4までの前
記累積加算値（Ｆ(n)−Ｆ(n-1)）＋（Ｆ(n+1)−Ｆ(n)）
＋……＋（Ｆ(n+4)−Ｆ(n+3)）＝Ｆ(n+4)−Ｆ(n-1)がト
リガレベルＴＬを超えることとなる。ここで、ｔn+4が
図５の時刻tmに相当する時刻である。この時、時刻tn+4
までの荷重計２の出力信号のデジタルデータが記憶回路
４１ａのプリメモリ領域４５に記憶保持され、時刻tn+5
からの荷重計２の出力信号のデジタルデータが記憶回路
４１ａのメインメモリ領域４６に記憶保持されることと
なる。これにより、錘体３の荷重計２上への落下の前後
に渡る荷重計２の出力信号のデジタルデータが荷重測定
データとして記憶回路４１ａに記憶保持されることとな
る。

【００５５】また、荷重用回路ユニット２０ａの制御回
路４０ａは、前記累積加算値Σ（Ｆ(k)−Ｆ(k-1)）がト
リガーレベルＴＬを超えた時点で、所定のトリガー信号
を加速度用回路ユニット２０ｂの制御回路４０ｂに与え
る。このとき、加速度用回路ユニット２０ｂの制御回路
４０ｂは、荷重用回路ユニット２０ａの制御回路４０ａ
と同様に、上記トリガー信号が与えられた時点で記憶回
路４１ａのプリメモリ領域４５に記憶されている加速度
センサ１９の出力信号のデジタルデータを該プリメモリ
領域４５に継続的に保持されると共に、当該時点以後に
サンプリングタイム毎に取得される加速度センサ１９の
出力信号のデジタルデータを所定時間分、記憶回路４１
ｂのメインメモリ領域４６に時系列的に記憶保持させ
る。従って、例えば図５（ｂ）のグラフｂの例では、時
刻tm以前の加速度センサ１９の出力信号のデジタルデー
タが所定時間分、記憶回路４１ｂのプリメモリ領域４５
に記憶保持され、時刻tm以後の加速度センサ１９の出力
信号のデジタルデータが所定時間分、記憶回路４１ｂの
メインメモリ領域４６に記憶保持される。これにより、
錘体３の荷重計２上への落下の前後に渡る加速度センサ
１９の出力信号のデジタルデータが加速度測定データと
して記憶回路４１ａに記憶保持されることとなる。

【００５６】尚、以下の説明では、前記累積加算値Σ
（Ｆ(k)−Ｆ(k-1)）がトリガーレベルＴＬを超えた時点
をトリガータイミングと称する。

【００５７】上述のようにして、荷重用回路ユニット２
０ａの記憶回路４１ａに荷重計２の出力信号の測定デー
タを記憶保持すると共に、加速度用回路ユニット２０ｂ
の記憶回路４１ｂに加速度センサ１９の出力信号の測定
データを記憶保持した後、各回路ユニット２０ａ，２０
ｂの制御回路４０ａ，４０ｂはそれぞれ、次のような処
理を行う。この処理は、錘体３を荷重計２上に落下させ
る前の状態、すなわち、荷重計２に衝撃荷重が作用せ
ず、また、該衝撃荷重に伴う加速度が加速度センサ１９
に発生していない状態において生じることがある荷重計
２及び加速度センサ１９のそれぞれの出力信号のオフセ
ット（回路特性や外乱等の影響で、荷重計２や加速度セ
ンサ１９の出力信号のレベルが図５（ａ），（ｂ）に示
すように「０」レベルから変位する現象）を測定データ
から除去するための処理（以下、オフセット除去処理と
いう）であり、図５を参照しつつ説明する。

【００５８】このオフセット除去処理では、荷重用回路
ユニット２０ａの制御回路４０ａは、記憶回路４１ａの
プリメモリ領域４５に記憶保持された荷重計２の出力信
号の測定データのうち、前記トリガタイミング（図５の
時刻tm）からあらかじめ定めた所定時間Δｔ前の時刻ts
以前の測定データの中心値（平均値）を、荷重計２の出
力信号のオフセットレベルとして求める。尚、この場
合、上記所定時間Δｔは、前記時刻tsが、確実に、錘体
３の落下による衝撃荷重が荷重計２に作用する前の時点
（荷重計２の出力信号のレベルが立ち上がる前の時点）
になるようにあらかじめ定められている。また、この場
合、オフセットレベルを求めるために、時刻ts以前の全
ての測定データを必ずしも用いる必要はなく、時刻ts以
前の任意の期間内の測定データの中心値を荷重計２の出
力信号のオフセットレベルとして求めるようにしてもよ
い。

【００５９】次いで、荷重用回路ユニット２０ａの制御
回路４０ａは、上記のように求めた荷重計２の出力信号
のオフセットレベルを、記憶回路４１ａのプリメモリ領
域４５及びメインメモリ領域４６に記憶保持されている
全ての測定データから減算し、その減算後のデータを改
めてプリメモリ領域４５及びメインメモリ領域４６に記
憶保持する。これにより記憶回路４１ａのプリメモリ領
域４５及びメモリ領域４６に記憶保持された荷重計２の
出力信号の測定データから該出力信号のオフセットが除
去されることとなる。

【００６０】上記のような荷重用回路ユニット２０ａに
おけるオフセット除去処理が、加速度用回路ユニット２
０ｂにおいても同様に行われる。すなわち、加速度用回
路ユニット２０ｂの制御回路４０ｂは、記憶回路４１ｂ
のプリメモリ領域４５に記憶保持された加速度センサ１
９の出力信号の測定データのうち、トリガータイミング
から前記所定時間Δｔ前の時刻ts以前の測定データの中
心値（平均値）を加速度センサ１９の出力信号のオフセ
ットレベルとして求める。そして、制御回路４０ｂは、
この求めたオフセットレベルを、記憶回路４１ａのプリ
メモリ領域４５及びメインメモリ領域４６に記憶保持さ
れている全ての測定データから減算することにより、該
測定データから加速度センサ１９の出力信号のオフセッ
トを除去する。

【００６１】尚、以下の説明では、上述のようなオフセ
ット除去処理を施した荷重用回路ユニット２０ａの記憶
回路４１ａの測定データと、加速度用回路ユニット２０
ｂの記憶回路４１ｂの測定データとをそれぞれ荷重測定
データ、加速度測定データと称する。

【００６２】上述のようにしてオフセット除去処理を行
った後、加速度用回路ユニット２０ｂでは、さらに、前
記加速度測定データを積分する処理を実行する。この積
分処理では、加速度用回路ユニット２０ｂの制御回路４
０ｂは、まず、記憶回路４１ｂに記憶保持された加速度
測定データから、その値が定常的に略「０」レベルに維
持される状態から変化する（立ち上がる）タイミング
（図５（ｂ）における時刻tr。以下、立ち上がりタイミ
ングという）を検索する処理を実行する。この処理は、
例えば図７のフローチャートに示すように実行される。
ここで、図７のフローチャートでは、「ａ(p)」（ｐは
整数）は、記憶回路４１ｂに記憶保持されている加速度
測定データのうち、時刻tp（サンプリング時刻）におけ
る加速度測定データを意味し、添え字変数「ｐ」の値が
小さい程、「ａ(p)」は過去側の加速度測定データであ
る。尚、添え字変数「ｐ」は記憶回路４１ｂのメモリ番
地としての意味ももつ。

【００６３】図７に示すように、加速度用回路ユニット
２０ｂの制御回路４０ｂは、まず、記憶回路４１ｂに記
憶保持されている加速度測定データから、その値が最大
となる加速度測定データａ(x)を検索する（ＳＴＥＰ
１）。そして、添え字変数ｐの値を最大値の加速度測定
データａ(x)の時刻txを表す値ｘに初期化する（ＳＴＥ
Ｐ２）。

【００６４】次いで、制御回路４０ｂは、現在着目して
いる加速度測定データａ(p)から過去側に遡ってあらか
じめ定めた所定数（例えば４個）の時間的に連続する加
速度測定データａ(p)，ａ(p-1)，ａ(p-2)，ａ(p-3)を抽
出し、互いに隣合うもの同士の差Δ１＝ａ(p )−ａ(p-
1)、Δ２＝ａ(p-1)−ａ(p-2)、Δ３＝ａ(p-2)−ａ(p-3)
を算出する（ＳＴＥＰ３）。そして、制御回路４０ｂ
は、それらの差Δ１，Δ２，Δ３の絶対値が全て、あら
かじめ定めた所定値ε（「０」近傍の正の値）よりも小
さいか否か、すなわち、差Δ１，Δ２，Δ３が略「０」
であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ４）。

【００６５】このとき、｜Δ１｜＜ε、且つ｜Δ２｜＜
ε、且つ｜Δ３｜＜εでない場合には、添え字変数ｐの
値を「１」だけ減少させた後（ＳＴＥＰ５）、前記ＳＴ
ＥＰ２からの処理を繰り返す。また、ＳＴＥＰ４の判断
で、｜Δ１｜＜ε、且つ｜Δ２｜＜ε、且つ｜Δ３｜＜
εであった場合には、制御回路４０ｂは、現在の添え字
変数ｐの値に対応する時刻tpを前記立ち上がりタイミン
グtrとする（ＳＴＥＰ６）。

【００６６】つまり、加速度用回路ユニット２０ｂの制
御回路４０ｂによる図７の処理では、値が最大となる加
速度測定データａ(x)を起点として過去側に加速度測定
データa(p)を遡り、連続する所定数の加速度測定データ
ａ(p)，ａ(p-1)，ａ(p-2)，ａ(p-3)の値が略同一となる
ようなタイミングtpが立ち上がりタイミングtrとして検
索されることとなる。このような処理により、加速度測
定データの立ち上がりタイミングtr、すなわち、錘体３
の荷重計２上への落下に起因した加速度測定データの立
ち上がりタイミングtrを適正に見出すことができる。

【００６７】尚、図７の処理の起点は、必ずしも加速度
測定データａ(p)の最大値とする必要はなく、例えばあ
らかじめ定めた所定レベルを超えるような加速度測定デ
ータのうち、より過去側の加速度測定データを起点とし
てもよい。

【００６８】上述のようにして加速度測定データの立ち
上がりタイミングtrを検索した後、加速度用回路ユニッ
ト２０ｂの制御回路４０は、その立ち上がりタイミング
trを起点として、該立ち上がりタイミングtr以後の加速
度測定データを２回積分する。この積分は、周知の台形
公式等を用いたデジタル積分処理により行われる。そし
て、その積分後のデータは、記憶回路４１ｂのプリメモ
リ領域４５及びメインメモリ領域４６に改めて記憶保持
される。尚、この場合、記憶回路４１ｂの他のメモリ領
域に積分後のデータを記憶保持するようにしてもよい。

【００６９】以上のような積分処理により、加速度用回
路ユニット２０ｂの記憶回路４１ｂには、荷重計２を設
置した路盤Ａの撓み量（上下方向の変位量）の経時的変
化のデータ（錘体３が荷重計２上に落下した時からのデ
ータ）が記憶保持される。この撓み量のデータ（以下、
撓み量測定データという）は、例えば図５（ｃ）のグラ
フｃで示すような波形のものとなる。尚、図５（ｃ）で
は、路盤Ａの下方への撓み量を正の値としている。

【００７０】以上説明した各回路ユニット２０ａ，２０
ｂの処理が行われた後、各回路ユニット２０ａ，２０ｂ
の制御回路４０ａ，４０ｂは、記憶回路４０ａ，４０ｂ
にそれぞれ記憶保持された荷重測定データ及び撓み量測
定データをそれぞれ前記ケーブル３３を介して前記デー
タ処理装置３４に送出する処理を実行する。この場合、
本実施形態では、ケーブル３３は、各回路ユニット２０
ａ，２０ｂに対して共通の信号線を用いるようにしてい
る。このため、制御回路４０ａ，４０ｂは、まず、その
いずれか一方に対応する記憶回路４０ａ又は４０ｂのデ
ータ（荷重測定データ又は撓み量測定データ）をインタ
ーフェース回路４２ａ又は４２ｂからケーブル３３を介
してデータ処理装置４３に送出し、その後に、他方の記
憶回路４０ｂ又は４０ａのデータ（撓み量測定データ又
は荷重測定データ）をインターフェース回路４２ｂ又は
４２ａからケーブル３３を介してデータ処理装置４３に
送出する。つまり、荷重測定データと撓み量測定データ
とが時分割的に回路ユニット２０ａ，２０ｂからデータ
処理装置４３に送出される。

【００７１】そして、その後は、データ処理装置４３に
おいて、荷重測定データ及び撓み量測定データの表示処
理や解析処理が実行され、これにより、路盤Ａの剛性
（硬さ）が把握される。

【００７２】以上説明した本実施形態の装置によれば、
荷重計２及び加速度センサ１９の出力信号（アナログ信
号）は、荷重計２の内部で回路ユニット２０ａ，２０ｂ
によりＡ／Ｄ変換されてデジタル化される。このため、
該出力信号に外乱ノイズが混入するような事態が排除さ
れる。しかも、この場合、荷重計２の起歪体４は金属製
であるため、該起歪体５がシールド材として機能し、前
記出力信号に外乱ノイズが混入するような事態が効果的
に低減される。そして、回路ユニット２０ａ，２０ｂか
らケーブル３３を介してデータ処理装置３４に送出され
るデータ（本実施形態では前記荷重測定データ及び撓み
量測定データ）はデジタルデータであるため、元々、外
乱ノイズの影響を受け難い。従って、荷重測定データ及
び撓み量測定データとして、ノイズの影響の小さい信頼
性の高いデータをデータ処理装置３４側で得ることがで
き、路盤Ａの剛性測定を適正に行うことができる。

【００７３】また、前述のオフセット除去処理によっ
て、荷重計２の出力信号のオフセットを荷重計２の出力
信号の測定データから適正に除去することができると共
に、加速度センサ１９の出力信号のオフセットを加速度
センサ１９の出力信号の測定データから適正に除去する
ことができる。このため、剛性測定装置１の錘体３の落
下の前後に渡る荷重計２及び加速度センサ１９の出力信
号の測定データを精度よく得ることができる。そして、
加速度センサ１９の出力信号の測定データにおいては、
前述の立ち上がりタイミングの検索処理を含む積分処理
によって、路盤Ａの撓み量測定データを精度よく得るこ
とができる。

【００７４】さらに、荷重計２の出力信号のデジタルデ
ータ及び加速度センサ１９の出力信号のデジタルデータ
をそれぞれ記憶回路４１ａ，４１ｂに記憶保持させるタ
イミングである前記トリガータイミングは、荷重計２の
出力信号のデジタルデータの値の変化量に基づいて決定
しているため、荷重計２の出力信号のオフセットによら
ずに、最適なタイミングで、錘体３の荷重計２上への落
下の前後に渡る荷重計２の出力信号のデジタルデータ及
び加速度センサ１９の出力信号のデジタルデータをそれ
ぞれ記憶回路４１ａ，４１ｂに記憶保持させることがで
きる。

【００７５】従って、データ処理装置３４側では、精度
のよい良好な荷重測定データと、撓み量測定データとを
安定して得ることができ、その結果、路盤Ａの剛性の評
価も適正に行うことができる。さらに、荷重計２及び加
速度センサ１９の出力信号のオフセットの影響を排除で
きることにより、測定作業を実施する前に荷重計２及び
加速度センサ１９の出力信号の零点調整を行ったりする
必要がなく、測定作業を効率よく行うことができる。

【００７６】さらに、回路ユニット２０ａ，２０ｂで
は、荷重測定データ及び撓み量測定データを記憶回路４
１ａ，４１ｂに記憶保持するため、それらのデータを共
通の信号線を用いて時分割でデータ処理装置３４に送出
することができる。さらには、データ処理装置３４と、
回路ユニット２０ａ，２０ｂとの間のデータがデジタル
データであることにより、前記荷重測定データ等を授受
するための信号線を介して各回路ユニット２０ａ，２０
ｂに電源電力を供給するようにすることも可能である。
この結果、前記ケーブル３３を構成する信号線の本数を
少なくして、該ケーブル３３の柔軟性を高めることがで
き、ひいては、該ケーブル３３の取り回し作業の作業性
を高めることができると共に、該ケーブル３３の断線等
も防止することができる。

【００７７】また、本実施形態では、路盤Ａの撓み量測
定データを得るために、加速度センサ１９を用いている
ため、路盤Ａの剛性の測定前に、前述のように加速度セ
ンサ１９の出力信号のデータに基づいて路盤Ａの傾斜状
態を把握することができる。このため、剛性測定装置１
とは別の傾斜計や水準器等を用いることなく、容易に路
盤Ａの傾斜状態を確認することができる。

【００７８】尚、以上説明した実施形態では、前記オフ
セット除去処理や積分処理（立ち上がりタイミングの検
索処理を含む）を回路ユニット２０ａ，２０ｂにおいて
行うようにしたが、例えば、それらの処理を行う前の測
定データを回路ユニット２０ａ，２０ｂからデータ処理
措置３４に送出するようにし、前記オフセット除去処理
や積分処理をデータ処理装置３４側で行うようにしても
よい。

【００７９】また、前記実施形態では、路盤Ａの撓み量
を測定するために加速度センサ１９を用いたものを示し
たが速度センサを用いるようにすることも可能である。
この場合には、速度センサの出力信号のデジタルデー
タ、あるいは、それから速度センサの出力信号のオフセ
ットを除去したデータを１回積分することにより、路盤
Ａの撓み量測定データを得ることができる。但し、この
場合には、路盤Ａの傾斜状態を確認するためには、別
途、傾斜計や水準器等を用いる必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の剛性測定装置の一実施形態の全体構成
を示す図

【図２】図１のII−II線断面図。

【図３】図１の装置に備えた加速度センサの構成を示す
断面図。

【図４】図１の装置に備えた回路ユニットの回路構成を
示すブロック図。

【図５】図１の装置の作動を説明するための線図。

【図６】図１の装置の作動を説明するための線図。

【図７】図１の装置の作動を説明するためのフローチャ
ート。

【符号の説明】

１…剛体測定装置、２…荷重計、３…錘体、８…載荷
板、１９…加速度センサ（撓み検出用センサ）、３９
ａ，３９ｂ…Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）、４４…
出力処理手段、４１ａ，４１ｂ…記憶回路（記憶手
段）、Ａ…路盤。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01C 23/01 G01L 5/00 G01N 3/30

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】路盤上に載荷板を介して載荷される荷重計
   と、該荷重計の上方から該荷重計に向かって落下可能に
   設けられた錘体と、該錘体を荷重計上に落下させたとき
   の路盤の上下方向の撓み量を検出するための撓み検出用
   センサとを備え、前記錘体を荷重計上に落下させたとき
   に前記路盤に作用する衝撃荷重とその衝撃荷重による該
   路盤の撓み量とをそれぞれ荷重計及び撓み検出用センサ
   の出力信号に基づき計測し、その計測データに基づき路
   盤の剛性を測定する路盤の剛性測定装置において、前記荷重計は金属材から成る中空の起歪体を有し、この
   起歪体の内部に、 前記撓み検出用センサと、該撓み検出
   用センサ及び前記荷重計の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ
   ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段により得られた前記
   出力信号のデジタルデータ又は該デジタルデータから所
   定の処理を経て生成してなるデジタルデータを外部に出
   力する出力処理手段とを配置したことを特徴とする路盤
   の剛性測定装置。
2. 【請求項２】前記出力処理手段は、少なくとも前記錘体
   が前記荷重計上に落下する直前からその落下後にかけて
   の前記荷重計及び撓み検出用センサの出力信号のデジタ
   ルデータを記憶保持する記憶手段を具備することを特徴
   とする請求項１記載の路盤の剛性測定装置。
3. 【請求項３】前記出力処理手段は、前記錘体の落下の際
   に前記荷重計及び撓み検出用センサの出力信号のデジタ
   ルデータを前記記憶手段に記憶保持させるタイミング
   を、前記荷重計の出力信号のデジタルデータの値の変化
   量に基づき決定する手段を備えることを特徴とする請求
   項２記載の路盤の剛性測定装置。
4. 【請求項４】前記錘体が前記荷重計上に落下する前にお
   ける前記荷重計及び撓み検出用センサの出力信号のデジ
   タルデータの値のそれぞれの中心値を求める手段と、少
   なくとも前記錘体が前記荷重計上に落下した時点以後に
   おける前記荷重計及び撓み検出用センサの出力信号のデ
   ジタルデータの値からそれぞれに対応する前記中心値を
   減算する補正処理を実行する手段とを備えたことを特徴
   とする請求項1〜３のいずれか１項に記載の路盤の剛性
   測定装置。
5. 【請求項５】前記撓み検出用センサは、前記衝撃荷重に
   よる路盤の変位速度又は変位加速度に応じた出力信号を
   発生するセンサであり、前記補正処理により補正してな
   る前記撓み検出用センサの出力信号のデジタルデータの
   値が略零レベルから立ち上がるタイミングを検出する手
   段と、その立ち上がりタイミング以後の撓み検出用セン
   サの出力信号のデジタルデータを積分して前記路盤の撓
   み量を表すデータを生成する手段とを備えたことを特徴
   とする請求項４記載の路盤の剛性測定装置。
6. 【請求項６】前記撓み検出用センサは、前記衝撃荷重に
   よる路盤の変位加速度に応じた出力信号を発生する加速
   度センサであり、前記錘体が前記荷重計上に落下する前
   における該加速度センサの出力信号のデジタルデータに
   基づき、前記路盤の傾斜状態を表すデータを生成する手
   段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１
   項に記載の路盤の剛性測定装置。