JP4883802B2 - Fbg光ファイバセンサ式傾斜計 - Google Patents
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しかして、従来の傾斜計は、筐体の内部に錘を内蔵して構成されており、筐体と錘の相対的な位置変化量を検知し傾斜計の傾斜角度に変換する構造とされている。そして、錘の相対的な位置変化量は錘の保持部材のひずみ量として検知するものが多く、いずれもひずみ量は電気信号として出力されている(特許公開公報2000-97693号、特許公開公報2001-50744号参照)。
筒状をなす傾斜計本体の中空収納部内に配置され、中空収納部上部壁に所定間隔をあけ、各々一端部が固定されて垂下すると共に、プーリー状回動板の両端面に各々他端部が固着された一対のFBGからなる検出部を有する光ファイバと、
前記プーリー状回動板の略中央位置に穿設された貫通孔と、該貫通孔の両開口側に添設される連結プレートと、該連結プレートに保持される錘部と、前記連結プレートが挿通する長穴状規制孔を有し、プーリー状回動板と錘部とを区画する、傾斜計本体に固定された閉塞板と、
を有し、
前記プーリー状回動板と連結プレートとは、前記閉塞板上に立設され、プーリー状回動板の表裏面に添設されてプーリー状回動板を保持する保持プレート、及び該保持プレートに添設された連結プレートを貫通し、前記貫通孔を挿通した取付軸により連結され、傾斜計本体が傾斜することにより、錘部に連結されたプーリー状回動板が前記取付軸を支点として回動し、前記一対のFBGからなる検出部を伸縮可能に構成した、
ことを特徴とし、
または、
前記FBG光ファイバセンサ式傾斜計の傾斜計本体の上部または下部に、前記FBG光ファイバセンサ式傾斜計におけるプーリー状回動板が前後方向に回動するよう光ファイバセンサ、錘部を配置して構成した第2のFBG光ファイバセンサ式傾斜計を略90度回転させて取り付け、左右方向及び前後方向の傾斜を検出可能とした、
ことを特徴とし、
または、
前記FBG光ファイバセンサ式傾斜計に併設して、前記FBG光ファイバセンサ式傾斜計におけるプーリー状回動板が前後方向に回動するよう前記FBG光ファイバセンサ式傾斜計を略90度回転させて配置し、左右方向及び前後方向の傾斜を検出可能とした、
ことを特徴とし、
または、
前記FBG光ファイバセンサ式傾斜計を複数個用意し、該複数個のFBG光ファイバセンサ式傾斜計は、前記光ファイバで直列に接続された、
ことを特徴とし、
または、
前記複数個のFBG光ファイバセンサ式傾斜計は、地表面や構造物上において横方向に向かい直列に接続設置された、
ことを特徴とするものである。
ここで、FBG光ファイバセンサ式傾斜計は、一般に地盤や構造物などの挙動変化による傾斜角度の変化量を計測する装置を指標する。
該中空収納部2の上部壁3には所定の間隔を開けてFBGからなる検出部4、4が設けられた光ファイバ5,5の一端部側が固定されて垂下しており、その他端部側はプーリー状回動板6の両側面に固定される。
ここで、本実施例において、プーリー状回動板6の形状は、概ね、円形状ならかるものを中心水平位置から横に切断し、その下側部分についての半円状とされたものに等しい形状、すなわち下弦半円形状に構成されており、両側の側面部分は曲面ではなく上下に様略直線状に形成された側面として形成するものとしている。
そして、このプーリー状回動板6の略中央位置には回転軸となる回転軸用穴7が穿設されており、プーリー状回動板6の表裏面から添設された一対の保持プレート11、11及び該保持プレート11,11の外側から添設された連結プレート8,8を嵌挿する固定用軸棒9がこの回転軸用穴7を通過して、プーリー状回動板6と一対の保持プレート11,11及び一対の連結プレート8,8とを緊結している。そしてこの部分がプーリー状回動板6の回転軸となる。
閉塞板12には、前記回動方向へ揺動する連結プレート8,8が挿通する長穴状規制孔13が上下方向へ貫通して一対設けられており、該長穴状規制孔13の長さ分だけ錘部10に連結した連結プレート8,8は、例えば左右方向へ揺動する。
まず、例えば、光ファイバ5は傾斜計本体1の上方から挿入され、傾斜計本体1の上部壁3にその一端部が固定される。さらに所定間隔をあけた後、プーリー状回動板6の左側の側端面に垂下して敷設され、そこで他端部が固定される。そして、前記一端部と他端部との間にFBGより構成された検出部4が配置される。
前記他端部の固定後、プーリー状回動板6の下部湾曲部外周面に沿って右側側面側に敷設される。そして、プーリー状回動板6の右側側面側を通り、傾斜計本体1の上方から再度プーリー状回動板6の左側面側を通過させて、傾斜計本体1の下側に敷設する。
しかし、そうでない場合は、若干の長さを保持した後、再び、傾斜計本体1の右側を上昇通過させて、傾斜計本体1の上方に持って行き、さらに下側に移動させて、プーリー状回動板6の右側測端面に光ファイバ5の他端部を固定させる。
図12(a)に示すように、鉛直方向に複数の傾斜計を直列に設置したとき、上方から挿入した光ファイバ5は(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)の順番でFBGからなる検出部4が配置されるよう引き回し、配置しても構わないものであり、また図12(b)に示されるように、上方から挿入した光ファイバ5を(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)の順番でFBGからなる検出部4が配置されるよう引き回し、配置しても構わないものである。
傾斜を計測する箇所が未だ傾斜してない場合には、図3に示すように、傾斜計は傾斜せず、もって、一対のFBGからなる検出部4,4にも何ら変化は生じない。
次に図4に示すように、設置箇所に傾斜が生じた場合、設置された傾斜計も傾斜する。ここで、錘部10は常に鉛直方向に垂下している。よって、錘部10に連結されている連結プレート8,8も鉛直方向に垂下する。よって、錘部10とこれに連結されている連結プレート8,8は図4から理解されるように、傾斜計本体1の左側へ移動する。すると、この錘部10及び連結プレート8、8の揺動により、プーリー状回動板6が回動し、図4において、向かって左側のFBGからなる検出部4が伸張する。逆に、向かって右側のFBGからなる検出部4は縮む。
なお、FBGからなる検出部4は温度によってもその波長やひずみに変化が生じる。そのため、FBGによる検出部4,4は2つ以上設けるとよい。2つ以上あれば、温度による値の変化を容易に補正できるからである。
ところで、傾斜計が傾斜したとき、例えば傾斜計本体1の側面部や天井部が歪むことがあってはならない。また、傾斜計本体1自身も、被測定物の傾斜にかかわらず変形しない剛性が要求される。したがって傾斜計本体1は鉄、アルミ等の金属部材で製作されることが望ましい。
よって、図7では傾斜計本体1の上方に例えば、前後方向の傾斜、すなわち矢印Aの方向の傾斜が計測できるようプーリー状回動板6や錘部10を設置した。そして、傾斜計本体1の下方には、例えば、左右方向の傾斜、すなわち矢印Bの方向の傾斜が計測できるようプーリー状回動板6や錘部10を設置したものである。これにより、1つの傾斜計で例えば前後方向の傾斜と左右方向の傾斜が計測できるものとされた。
さらに、図8のように2台の傾斜計を併設すると共に、次の橋桁14に2台併設していくなど、例えば地表面上に、すなわち横方向に向けて直列に設置することも出来る。
なお、複数の傾斜計を水平方向に向かい直列に接続設置して傾斜計測する実施例としては、当該発明の傾斜計を地すべりが予測される斜面に設置し、地すべりによる斜面の傾斜角度の変化量を計測し、災害を事前に予知する場合が考えられる。すなわち地すべり斜面の防災監視に効果を発揮するものと考えられる。
ここで、符号17は光ファイバ保護チューブであり、該光ファイバ保護チューブ17によりFBGからなる検出部4からの信号を送受信する光ファイバ5が確実に保護されている。
さらに、検出部4からの信号を送受信する光ファイバ5は、長距離の伝送でも減衰が少なく、最大約9kmまで増幅装置を用いずに伝送可能であると言われている。従って、複数の傾斜計を同時に用いる際の伝送ケーブル設置の労力が軽減され、設置費用も安くなる。この様に特別の装置を付加せずとも長距離の信号伝送を可能としてある。
2 中空収納部
3 上部壁
4 検出部
5 光ファイバ
6 プーリー状回動板
7 回転軸用穴
8 連結プレート
9 固定用軸棒
10 錘部
11 保持プレート
12 閉塞板
13 長穴状規制孔
14 橋桁
15 接続パイプ
16 接続用ねじ
17 光ファイバ保護チューブ
Claims (5)
- 筒状をなす傾斜計本体の中空収納部内に配置され、中空収納部上部壁に所定間隔をあけ、各々一端部が固定されて垂下すると共に、プーリー状回動板の両端面に各々他端部が固着された一対のFBGからなる検出部を有する光ファイバと、
前記プーリー状回動板の略中央位置に穿設された貫通孔と、該貫通孔の両開口側に添設される連結プレートと、該連結プレートに保持される錘部と、前記連結プレートが挿通する長穴状規制孔を有し、プーリー状回動板と錘部とを区画する、傾斜計本体に固定された閉塞板と、
を有し、
前記プーリー状回動板と連結プレートとは、前記閉塞板上に立設され、プーリー状回動板の表裏面に添設されてプーリー状回動板を保持する保持プレート、及び該保持プレートに添設された連結プレートを貫通し、前記貫通孔を挿通した取付軸により連結され、傾斜計本体が傾斜することにより、錘部に連結されたプーリー状回動板が前記取付軸を支点として回動し、前記一対のFBGからなる検出部を伸縮可能に構成した、
ことを特徴とするFBG光ファイバセンサ式傾斜計。
- 前記請求項1に記載されたFBG光ファイバセンサ式傾斜計の傾斜計本体の上部または下部に、前記請求項1に記載されたFBG光ファイバセンサ式傾斜計におけるプーリー状回動板が前後方向に回動するよう光ファイバセンサ、錘部を配置して構成した第2のFBG光ファイバセンサ式傾斜計を略90度回転させて取り付け、左右方向及び前後方向の傾斜を検出可能とした、
ことを特徴とするFBG光ファイバセンサ式傾斜計。
- 前記請求項1に記載されたFBG光ファイバセンサ式傾斜計に併設して、前記請求項1に記載されたFBG光ファイバセンサ式傾斜計におけるプーリー状回動板が前後方向に回動するよう前記FBG光ファイバセンサ式傾斜計を略90度回転させて配置し、左右方向及び前後方向の傾斜を検出可能とした、
ことを特徴とするFBG光ファイバセンサ式傾斜計。
- 前記FBG光ファイバセンサ式傾斜計を複数個用意し、該複数個のFBG光ファイバセンサ式傾斜計は、前記光ファイバで直列に接続された、
ことを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載のFBG光ファイバセンサ式傾斜計。
- 前記複数個のFBG光ファイバセンサ式傾斜計は、地表面や構造物上において横方向に向かい直列に接続設置された、
ことを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載のFBG光ファイバセンサ式傾斜計。
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