JP3553374B2 - 構造物の変形量測定装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば土木建築物や火力・原子力プラント等の構造物の健全性を評価する評価システムに関わり、特に構造物の歪み等の変形量を光ファイバーの伸張により測定する構造物の変形量測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5はトンネル内空の変形量の測定に適用した構造物の変形量測定装置の構成図である。
【0003】
トンネル1の内壁2には、光ファイバー3が接着剤等により貼り付けられている。この光ファイバー3の一端には、光ファイバー歪分布計測器4が接続されている。
【0004】
この光ファイバー歪分布計測器4は、光ファイバー3内にレーザパルス光を照射し、光ファイバー3の伸縮によりブリルアン散乱光の周波数がシフトすることを利用してトンネル内壁2の伸縮量を求め、かつレーザパルス光を照射して後方散乱光が戻ってくるまでの時間からその位置を測定する機能を有している。
【0005】
従って、トンネル内壁2が伸縮すると、これに応じて光ファイバー3が伸縮し、このとき光ファイバー歪分布計測器4は、光ファイバー3内にレーザパルス光を照射し、光ファイバー3の伸縮によりブリルアン散乱光の周波数がシフトすることを利用してトンネル内壁2の伸縮量を求め、かつレーザパルス光を照射して後方散乱光が戻ってくるまでの時間からその位置を測定する。
【0006】
このような変形量測定装置であれば、例えば、光ファイバー3の長さ2mで約0.2mm以上の伸縮を検知できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の如く光ファイバー3の伸縮を利用しての装置では、トンネル内壁2に例えばひび割れ5が生じた場合、このひび割れ5の影響による伸縮範囲が例えば2mよりも小さい局部伸縮であれば、トンネル内壁2の伸縮量を検知することができない。
【0008】
又、縮み方向を検出するためには、光ファイバー3に予め伸び量を与えて敷設することが必要であるが、トンネル1などの足場の不安定な場所に規定の伸び量を与えて敷設したり、光ファイバー3を敷設するときの接着剤の乾燥を待つなど光ファイバー1の敷設が困難であるという問題がある。
【0009】
さらに、上記装置では、伸縮などの検知感度が低いために、図6に示すように構造物等の測定対象物の一部が突出した場合、lを突出物6の(長さ)大きさ、hを突出物6の高さとすると、この突出物6に対する光ファイバー3の伸び量Δlが例えば
Δl=(l+h1/2 −l …(1)
で表されれば、例えば2mの区間で0.2mmを検出するには、突出物6の高さhが
Figure 0003553374
なければ検出できず、これでは測定対象物が大きく変形するまで検出できないできないという問題がある。
【0010】
そこで本発明は、局部的な小さな伸縮を検知できる構造物の変形量測定装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1によれば、単位長の複数の区間内でそれぞれ任意の回数だけ往復して構造物に敷設した光ファイバーと、光ファイバーの伸縮により測定される光ファイバーの全長に亘る歪み分布を求めて構造物の各方向の各変形量、局部歪み、凹凸の変形や曲がりの突出物を検知する光ファイバ歪分布計測器とを具備した構造物の変形量測定装置である。
【0012】
請求項2によれば、請求項1記載の構造物の変形量測定装置において、光ファイバーは、予め所定の伸び量を持って敷設する。
請求項3によれば、光ファイバーの伸長による歪みに基づいて構造物の変形量を測定する構造物の変形量測定装置において、単位長の区間毎に、光ファイバーを任意の回数だけ往復させて敷設することで、単位長の区間内の構造物の変形量に対する光ファイバーの伸縮量を大きくして検知感度を向上させた構造物の変形量測定装置である。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【0014】
図1はトンネル内壁の変形量の測定に適用した構造物の変形量測定装置の構成図である。
【0015】
トンネル内壁2には、光ファイバーセンサ10が接着剤等により貼り付けられている。この光ファイバーセンサ10は、例えば図2に示すように光ファイバー11を任意の区間内で任意の回数だけ往復してトンネル内壁2に敷設してものとなっている。
【0016】
なお、図2では光ファイバー11を帯状の鋼板12上に敷設してあるものを示してあり、かつこの鋼板12は、幅Wが光ファイバー11の曲げによる透過光量の減衰で歪み計測値に影響を与えないように光ファイバー曲げ径に対して余裕を持って決められている。
【0017】
具体的に光ファイバーセンサ10は、光ファイバー11を単位長の区間(例えば40cm)L内で任意の回数(例えば2.5往復)だけ往復して敷設したものとなっている。
【0018】
このような光ファイバー11の敷設により、光ファイバー11を単位長の区間L内に5本分敷設、すなわち区間L(=40cm)毎に2mの光ファイバー11を敷設したのと等価となっている。
【0019】
これにより、光ファイバーセンサ10は、例えば区間Lの40cm間において約0.2mm/5本の伸縮があれば、歪みの検知可能となる。
【0020】
又、この光ファイバー11は、設備の完備した室内環境下で予め規定の伸び量が与えられて作製され、この規定の伸び量を持った状態でトンネル内壁2に敷設されている。
【0021】
このような構成であれば、トンネル内壁2が伸縮すると、これに応じて光ファイバーセンサ10の光ファイバー11が伸縮する。この光ファイバー11の伸縮は、単位長の区間L内に敷設された5本分の光ファイバー11、すなわち区間40cm毎に2mの光ファイバー11が伸縮するのと等価で伸縮する。
【0022】
このとき光ファイバー歪分布計測器4は、光ファイバー11内にレーザパルス光を照射し、光ファイバー11の伸縮によりブリルアン散乱光の周波数がシフトすることを利用してトンネル内壁2の伸縮量を求め、かつレーザパルス光を照射して後方散乱光が戻ってくるまでの時間からその位置を測定する。
【0023】
又、光ファイバー歪分布計測器4は、歪みの位置を測定結果から光ファイバー11の全長に亘る歪み分布を求めてトンネル内壁2のy方向、x方向の各変形量を得、そして、トンネル内壁2がトンネル1のx方向に変形が生じた場合、光ファイバー11のx方向への伸縮に応じてシフトする後方散乱光のブリルアン周波数から歪み量を求め、この歪み量からトンネル内壁2のx方向の変形量を求める機能を付加してもよい。
【0024】
ところで、我々の実験では、例えば光ファイバー長1000mにおいて曲げ半径30mm以上を300ヶ所作っても、光減衰による歪み計測は殆ど影響がないため幅Wを約7cmとし、区間L毎に半径30mmの曲げ径で光ファイバー11を2.5往復して貼り付けている。
【0025】
このような構成により、上記の如く鋼板12上における単位長の区間L(40cm)毎の光ファイバー11長は、約2mとなり、区間Lの40cmにおいて0.2mm/5本の伸縮により局部歪みの検知が可能となる。
【0026】
一方、図3は本発明装置の光ファイバーセンサ11の局部変位検出特性試験状況を示したもので、2枚の鋼板20、21の間に光ファイバーセンサ11を接着剤で貼り付けて固定している。
【0027】
光ファイバーセンサ11の一部区間22は、2枚の鋼板20、21に対して接着されておらず、その長さは例えば40cmで、その間にファイバーを2.5往復しており、ファイバー長さは約2mである。
【0028】
又、これら鋼板20、21の間には、ギャップ23が形成されている。
【0029】
なお、光ファイバーセンサ11の一端側には、光ファイバー歪分布計測器4が接続されている。
【0030】
このような構成で各鋼板20、21のギャップ23を伸縮すると、光ファイバーセンサ11は、2mで0.2mmの歪み検知感度があるので、40cm区間に2mの光ファイバーを2.5往復したものを伸縮すると、
Figure 0003553374
の伸縮が検知でき、5倍検知感度が向上する。
【0031】
光ファイバーセンサ11は、ギャップ23の0.04mmの伸縮が検知できる。
【0032】
図4は上記ギャップ23を変更したときの試験結果を示し、X軸にギャップ長、Y軸に歪み検知出力を示している。同図に示すように区間40cmにおいて約0.04mmの伸縮が検知できることが分かる。
【0033】
又、図6に示すような突出物6のような凹凸の変形や曲がりに対する測定では、上記40cmの単位長の区間L(すなわちl=40cm)毎に固定すれば、光ファイバーセンサ11の感度が5倍となつているので、0.04mmの伸び(Δl=0.04mm)に対して検出可能となり、突出物6の高さhに対しては上記式(1) から
Figure 0003553374
が検出可能となり、従って、5倍の感度で検出が可能となる。
【0034】
このように上記一実施の形態においては、光ファイバーセンサ10を任意の区間L内で任意の回数だけ往復してトンネル内壁2に敷設したので、局部的な小さな伸縮を検知できる。すなわち、光ファイバーセンサ10は、光ファイバー11の曲げによる光透過減衰が歪み計測に影響を与えない範囲で2m長の光ファイバー11を単位長の区間L(例えば40cm)内に往復させ、局部歪みの検知能力を向上している。
【0035】
このように単位長の区間Lを短くし、局部歪みに対する検知能力を高めることで、凹凸の変形や曲がりのような突出物6をも検知できる。
【0036】
又、光ファイバーセンサ10の光ファイバー11を規定の伸び量を持ってトンネル内壁2に貼り付けるので、トンネル内壁2の伸縮の両方に対して歪みの検知ができる。
【0037】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく、次の通り変形してもよい。
【0038】
例えば、トンネル内壁2の歪みの計測に限らず各種の構造物、例えば曲面を持った構造物の変形量の計測に適用できることは言うまでもない。
【0039】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明の請求項1乃至3によれば、構造物の変形量に対する検知感度を向上して局部的な小さな変形量を検知できる構造物の変形量測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる構造物の変形量測定装置の第1の実施の形態を示す構成図。
【図2】同装置における光ファイバーセンサの具体的な構成図。
【図3】同装置の光ファイバーセンサの局部変位検出特性試験状況を示す図。
【図4】ギャップを変更したときの歪み検知出力の試験結果を示す図。
【図5】従来の構造物の変形量測定装置の構成図。
【図6】構造物等における突出物に対する検出作用を説明するための図。
【符号の説明】
1…トンネル、
2…トンネル内壁、
4…光ファイバー歪分布計測器、
10…光ファイバーセンサ、
11…光ファイバー。

Claims (3)

  1. 単位長の複数の区間内でそれぞれ任意の回数だけ往復して構造物に敷設した光ファイバーと、
    前記光ファイバーの伸縮により測定される前記光ファイバーの全長に亘る歪み分布を求めて前記構造物の各方向の各変形量、局部歪み、凹凸の変形や曲がりの突出物を検知する光ファイバ歪分布計測器と、
    を具備したことを特徴とする構造物の変形量測定装置。
  2. 前記光ファイバーは、予め所定の伸び量を持って敷設することを特徴とする請求項1記載の構造物の変形量測定装置。
  3. 光ファイバーの伸長による歪みに基づいて構造物の変形量を測定する構造物の変形量測定装置において、
    単位長の区間毎に、前記光ファイバーを任意の回数だけ往復させて敷設することで、前記単位長の区間内の前記構造物の変形量に対する前記光ファイバーの伸縮量を大きくして検知感度を向上させた、
    ことを特徴とする構造物の変形量測定装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3568471B2 (ja) * 2000-10-10 2004-09-22 日揮株式会社 2点間鉛直変位差測定装置
JP2008175747A (ja) * 2007-01-19 2008-07-31 Oki Electric Ind Co Ltd 光ファイバセンサおよびその製造方法
CN103697827A (zh) * 2013-11-26 2014-04-02 中南大学 基于激光测距的大断面巷道收敛变形测量装置
CN106500614B (zh) * 2016-10-19 2018-10-19 重庆大学 一种隧道运行期变形监测预报系统及方法
CN109556642A (zh) * 2018-10-26 2019-04-02 西安理工大学 一种用于混凝土结构裂缝监测的光纤传感器
CN110836643B (zh) * 2019-11-08 2021-07-30 中国人民解放军海军七0一工厂 一种曲面压电复合材料的温度弯曲形变的测量
CN112268797B (zh) * 2020-10-09 2022-07-19 武汉威思顿环境系统有限公司 一种隧道全方位综合检测仪

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220041657A (ko) * 2020-09-25 2022-04-01 (주)에프비지코리아 광섬유 격자센서를 이용한 신축이음장치의 감지장치 및 방법
KR102472693B1 (ko) * 2020-09-25 2022-12-01 (주)에프비지코리아 광섬유 격자센서를 이용한 신축이음장치의 감지장치 및 방법

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