JP5371527B2 - 土木用圧力変換器 - Google Patents
土木用圧力変換器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5371527B2 JP5371527B2 JP2009100294A JP2009100294A JP5371527B2 JP 5371527 B2 JP5371527 B2 JP 5371527B2 JP 2009100294 A JP2009100294 A JP 2009100294A JP 2009100294 A JP2009100294 A JP 2009100294A JP 5371527 B2 JP5371527 B2 JP 5371527B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- strain
- pressure
- civil engineering
- pressure transducer
- strain generating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
また、剛性の大きい受圧板にかかる荷重をダイヤフラムに伝達し、そのダイヤフラムに生じたひずみ量をそのダイヤフラムに添着してなるひずみゲージによって電気的出力に変換して取出すようにした土圧計も多用されている。
しかしながら、地下の過酷な環境下で長期に亘って使用する場合、上述のひずみゲージを用いた電気式のものでは、長期使用中に、絶縁低下や腐食による劣化が発生し、所期の性能を持続することが困難となる。
例えば、特許文献1(特許第3571936号公報)には、ダイヤフラムにFBGを直接貼り付ける形態、ダイヤフラムに応動して変位する部分にFBGを貼り付ける形態のものなどが示されているが、光ファイバケーブルを、ダイヤフラムに直交する方向に引き出す構造となっており、圧力計の厚さを薄くするための配慮は何らなされていない。
この特許文献1のものにおいても、ダイヤフラムを起歪部としてそこにFBGを直接取り付けた場合には、薄形化を図ることができるが、ダイヤフラムの耐力の制約から、定格の出力が大きくとれず、精度、分解能の面で、低下を余儀なくされる。
ところで、高レベル放射性廃棄物処分場は、深度300m以深に40,000本の廃棄体が定置され、地下坑道の延長は、約200kmになる。地下では、一般的に深度が深くなるほど温度は上昇する。温度に関しては、例えば、地表の平均気温を15℃、地温勾配を3℃/100mとすると、深度1000m地点での温度は45℃と計算される。
第2の目的とするところは、高精度であって、非直線性およびヒステリシスを大幅に改善し得る土木用圧力変換器を提供することにあり、
第3の目的とするところは、小型化、特に薄形化を図り得る土木用圧力変換器を提供することにあり、
第4の目的とするところは、光ファイバを曲げることなく配線することができ、組立作業も容易な土木用圧力変換器を提供することにあり、
第5の目的とするところは、偏荷重が加わった場合でも、出力に影響を受け難い土木用圧力変換器を提供することにあり、
第6の目的とするところは、外観寸法を変更せずとも、且つ部品の共通化を図りつつ、負荷容量の変更にも容易に対応し得る土木用圧力変換器を提供することにあり、
第7の目的とするところは、起歪体をケース本体の台座部に締め付け固定するに際し、その締め付け方による負荷特性への影響が少ない土木用圧力変換器を提供することにある。
厚肉円板状を呈し、基端が反受圧面側中心に一体にまたは一体的に設けられた力伝達部材を有し、前記ケース本体の前記円穴の一端寄りに嵌合されてなる受圧板と、
両端に剛性大なる一対の取付部が形成され、少なくとも前記一対の取付部の一端側間を連設するように可撓性を有する起歪ビームが形成され、前記一対の取付部の他端側間を連設するように底辺部が形成され、前記起歪ビームに沿って光ファイバ配置用の挿通孔および凹溝が形成された起歪体と、
前記光ファイバ配置用の挿通孔に挿通され、前記起歪ビームの荷重印加部近傍の前記凹溝に接着にて固定されるFBGセンサとからなり、
前記ケース本体の前記台座部に前記起歪体の前記底辺部を載置し且つ取付部を前記台座部に連結固定し、前記力伝達部材の先端を、前記起歪ビームの中央部に当接させた状態で前記受圧板に印加される圧力の変化を前記FBGの伸び縮みの変化に変換して、圧力値を求めるように構成したことを特徴としている。
請求項3に記載した発明に係る土木用圧力変換器は、前記起歪体が四角柱状の金属部材を素材とし、前記一対の取付部に挟まれる中間部分に荷重印加方向に対応させて上端面から下端面に達する第1のスリットを形成し、前記第1のスリットと直交する方向に一方の側面から他方の側面に達する前記第1のスリットより幅広の第2のスリットを形成し、前記両端部に取付ボルト挿通用の貫通孔を形成することにより構成されることを特徴としている。
請求項4に記載した発明に係る土木用圧力変換器は、前記ケース本体の円穴の内周面と前記受圧板の外周面との間に、シール材が介挿され、且つその表面側に円板状のシール材押さえ板が前記受圧板に固定されていることを特徴としている。
請求項5に記載した発明に係る土木用圧力変換器は、前記ケース本体の前記ケーブル引き出し孔に溶接またはロー付けにより固着されたケーブル引き出しチューブを有することを特徴としている。
請求項7に記載した発明に係る土木用圧力変換器は、前記光ファイバ配置用の前記凹溝にひずみ検出用のFBGが配置され、前記起歪体の外観近傍に温度検出用のFBGが配設されていることを特徴としている。
請求項8に記載した発明に係る土木用圧力変換器は、前記起歪体が、例えば、SUS630−H900からなる高強度材料を用いて、製作されていることを特徴としている。
請求項9に記載した発明に係る土木用圧力変換器は、前記起歪体の前記底辺部がケース本体の前記台座部に2本の取付ボルトをもって固定されたとき、前記2本の取付ボルトを結ぶ線分は、前記受圧板の中心から偏倚し、前記力伝達部材と前記起歪ビームとの接触点は、前記受圧板の中心上に位置付けられるように構成したことを特徴としている。
有底筒状を呈し、所定の深さの円穴が形成され、側部に貫通するケーブル引き出し孔が形成され、底部に剛性大なる台座部が形成されたケース本体と、
厚肉円板状を呈し、基端が反受圧面側中心に一体にまたは一体的に設けられた力伝達部材を有し、前記ケース本体の前記円穴の一端寄りに嵌合されてなる受圧板と、
両端に剛性大なる一対の取付部が形成され、少なくとも前記一対の取付部の一端側間を連設するように可撓性を有する起歪ビームが形成され、前記一対の取付部の他端側間を連設するように底辺部が形成され、前記起歪ビームに沿って光ファイバ配置用の挿通孔および凹溝が形成された起歪体と、
前記光ファイバ配置用の挿通孔に挿通され、前記起歪ビームの荷重印加部近傍の前記凹溝に接着にて固定されるFBGセンサとからなり、
前記ケース本体の前記台座部に前記起歪体の前記底辺部を載置し且つ取付部を前記台座部に連結固定し、前記力伝達部材の先端を、前記起歪ビームの中央部に当接させた状態で前記受圧板に印加される圧力の変化を前記FBGの伸び縮みの変化に変換して、圧力値を求めるように構成したので、次のような諸々の効果をそうする。
第2に、高精度であって、非直線性およびヒステリシスを大幅に改善することが可能で、
第3に、小型化、特に圧力印加方向の寸法を小さくし、薄形化を図ることができ、
第4に、光ファイバを曲げることなく配線することができ、組立作業も容易となり、安価に提供することができ、
第5に、偏荷重が加わった場合でも、出力に影響を受け難く、常に印加圧力に対応したひずみ出力を得ることができ、
第6に、外寸法を変更せずとも、且つ起歪体以外の部品の共通化を図りつつ、起歪体の起歪ビームの寸法を変更するのみで負荷容量の変更にも容易に対応することができ、
第7に、起歪体をケース本体の台座部に締め付け固定するに際し、その締め付け方による負荷特性への影響が少ない土木用圧力変換器を提供することができる。
前記起歪体は、前記一対の前記取付部の一端側間を連設する、可撓性を有する前記起歪ビームと前記起歪ビームと離間して平行をなす連結ビームを有すると共に、前記一対の取付部の他端側を連設するように互いに平行をなす一対の底辺部が形成され、前記起歪ビームに沿って、光ファイバ配置用の前記挿通孔および前記凹溝が形成されていることにより、上記請求項1の発明と同様の効果を発揮し得る土木用圧力変換器を提供することができる。
また、請求項3の発明によれば、前記起歪体が、四角柱状の金属部材を素材とし、前記一対の取付部に挟まれる中間部分に荷重印加方向に対応させて上端面から下端面に達する第1のスリットを形成し、前記第1のスリットと直交する方向に一方の側面から他方の側面に達する前記第1のスリットより幅広の第2のスリットを形成し、前記両端部に取付ボルト挿通用の貫通孔を形成することにより、特に、起歪体が単一の金属材料を素材として、第1のスリット、第2のスリット、取付ボルト挿通孔などを加工するだけで加工が容易で安価に製作することができ、且つ一体化により台座部に対する底辺部の移動あるいは当り方の状態が変化するのを抑制できるため、ヒステリシスが発生し難くなり、且つ非直線性も良好な土木用圧力変換器を提供することができる。
また、請求項5の発明によれば、前記ケース本体の前記ケーブル引き出し孔に溶接またはロー付けにより固着されたケーブル引き出しチューブを有するので、特に、ケース本体内へ水分、粉粒物、汚泥等の浸入が阻止され、内部の起歪体やFBGへの耐久性、性能を持続させ得る土木用圧力変換器を提供することができる。
また、請求項6の発明によれば、前記ケース本体、前記シール材押さえ板、ケーブル引き出しチューブは、例えば、SUS316、チタンの如き耐腐食性の材料から構成され、一層過酷な環境下に配置されても、より長期に亘り、安定的な圧力をモニタリングし得る土木用圧力変換器も提供することができる。
また、請求項8の発明によれば、前記起歪体が、例えば、SUS630−H900からなる高強度材料を用いて、製作されていることにより、SUS630−H900なる高強度材料は、耐食性に優れたSUS316に対し、耐力(1175N/mm2)が5〜6倍と大きいため、SUS316を用いる場合より大きなひずみを付与することができ、特性を劣化させることなく、FBGを使用し得る土木用圧力変換器を提供することができる。
また、請求項9の発明によれば、前記起歪体の前記底辺部がケース本体の前記台座部に2本の取付ボルトをもって固定されたとき、前記2本の取付ボルトを結ぶ線分は、前記受圧板の中心から偏倚し、前記力伝達部材と前記起歪ビームとの接触点は、前記受圧板の中心上に位置付けられるように構成したことにより、特に、起歪体の台座部への取付け(固定)は、中心線を挟んで対称位置4箇所に設けることも考えられるが、そのように構成すると、必然的に起歪体が大型化し、延いては、土木用圧力変換器全体も大型化を来たすため起歪体の台座部への固定を中心から離れた位置で取付ボルトにより固定することにより、より一層小型の土木用圧力変換器を提供することができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る土木用圧力変換器の全体構成を示す平面図、図2は、図1の土木用変換器の構成から光ファイバ保護用金属管、光ケーブル、コネクタ等を除去した状態を示す土木用圧力変換器の断面構成を示す縦断面図、図3は、図2に示す土木用圧力変換器の右側面図、図4は、本発明の第1の実施の形態に係る土木用圧力変換器の要部をなす起歪体の外観構成を模式的に示す斜視図、図5は、図4に示した起歪体の構成を示すもので、このうち、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は右側面図である。
図6は、本発明を完成させる途上(初期)において着想された土木用圧力変換器の構成を参考に示すもので、このうち(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は右側面図である。
図7は、本発明の第1の実施の形態に係る土木用圧力変換器の起歪体において起歪ビームの荷重印加点Pに、荷重Wを印加した場合の起歪ビームおよび底辺部の変形状態を示すもので、(a)は平面図、(b)は正面図、図8は、図6に参考例として示す起歪体において、起歪ビームの荷重印加点Pに荷重Wを印加した場合の起歪ビームおよび底部(台座部と接触する部分)の変形状態を示すもので、(a)は平面図、(b)は正面図である。
1は、ケース本体で、全体形状が有底筒状を呈し、上端と下端に厚肉のフランジ部が1a、1bが形成され、一端(図2においては上端)から底部に厚肉の台座部1cを残す深さまで円穴1dが穿設され、さらに、側部に貫通するケーブル引き出し孔1eが穿設されている。
また、このケース本体1の台座部1cの内底面(図2においては、台座部1cの上面)には、後述する起歪体を台座部1cに取付ボルトをもって取り付けるための雌ねじ1fが複数(2の場合、2個)形成され、さらに後述する受圧板の抜けを防止するボルト押さえをねじ込むための貫通した雌ねじ穴1gが複数(この場合、2個)形成されている。
ケース本体1の円穴1dの一端寄り(開口端部)には、厚肉で剛性の高い受圧板2がシール材3を介して嵌合している。この受圧板2の反受圧面側(図2においては、下面側)の中心に、下方に向けて突出するように突起ピン状の力伝達部材2aが形成されており、その先端部(下端部)は、半球面状に形成されている。
尚、この力伝達部材2aは、受圧板2に一体に形成されるものに限らず、受圧板2とは別体に加工し、受圧板2側に形成した穴にねじ込みあるいは圧入し、さらにはその接合部を溶接あるいはロー付け等の手段により一体的に形成してもよい。
ケース本体1の円穴1dの内周面と上記受圧板2の外周面との間に形成された凹溝にシール材3が嵌入されており、このシール材3の上面と受圧板2の上面に薄肉のシール材押さえ板4が当設され、4本の皿ビス5により、円板状のシール材押さえ板4が、上記ケース本体1の円穴1dに対し可動的に、受圧板2に固定されている。
シール材3は、この場合、耐熱性を有する、例えば、クロロプレンゴム、ポリウレタンゴムのような耐放射線性の封止材ラバー(ゴム)が好適である。
ケース本体1の台座部1cと受圧板2との間には起歪体6が配置される。
この起歪体6は、図4に全体形状の外観を示すように、この実施の形態の場合、四角柱状の高強度金属材料(望ましくは、SUS630−H900)を素材として、左右両端を一定長残し、その両端部に挟まれた中間部分に、荷重印加方向(図4においては、上下方向)に対応させて上端面から、下端面に達する第1のスリット6aとが形成され、上記第1のスリット6aと直交する方向(水平方向)に、一方の側面から他方の側面に達する第1のスリット6aより幅広の第2のスリット6bが形成されている。
この起歪体6には、さらに、左右の両端面間には、光ファイバ7を挿通するための光ファイバ挿通孔6gが形成され且つ第2のスリット6bが形成されている部分は、断面半円弧状の凹溝6hが形成されている。
上述のようにして形成された起歪体6は、一対の取付部6c,6dの一端側間(上端部間)を連設する可撓性を有する細狭の起歪ビーム6iと、この起歪ビーム6iと離間して平行をなす連結ビーム6jを有すると共に、上記一対の取付部6c,6dの他端側間(下端部間)を連設するように互いに平行をなす一対の底辺部(底辺ビーム)6kが形成されていることになる。
このようにして、FBG7a,7bを含む光ファイバ7が所定の個所に配置された状態の起歪体6は、図2に矢印Aをもって示される横方向に向かって、ケース本体1内に挿入され、ケーブルは、ケーブル出し入れチューブ8からケーブル引き出し孔1eを介してケース本体1内に挿入され、光ファイバ7の先端側は、ケース本体1の反対側(右側)のケーブル出し入れチューブ9から引き出されることになる。
このような状態において、2本の取付ボルト10を、起歪体6の取付部6c,6dに穿設された座繰り穴6e,6e取付ボルト挿通孔6f,6fを通して、台座部1cに形成された雌ねじ穴1fにそれぞれ螺合し、強く締め付けることによって、起歪体6が、ケース本体1の台座部1cに強固に固定される。
次いで、上記ボルト押さえ11の下側から取付ねじ12を上に向けて挿入し、受圧板2に形成された雌ねじ孔2cに螺合し、強く締め付けることによって、受圧板2がケース本体1から抜け出すのを阻止するようになっている。
尚、受圧板2に荷重が作用して、受圧板2が下方に向けて変位したときは、取付ねじ12の頭部が離れる方向(下方向)なので、荷重の印加に拘わらず、その荷重を拘束することはない。
このように、ボルト押さえ11を設定した後に、台座部1cの底面から封止材13をねじ止め、接着剤等にて水密状態とする。
次に、ケース本体1のケーブル引き出し孔1eにケーブル引き出し金属管14を挿入し、その嵌合部周囲をロー付けまたは溶接により気密に封止する。
このような、ケーブル引き出し金属管14、光ファイバ保護用金属管15、接続金具16、光ケーブル17、コネクタ18の各内部を挿通される光ファイバ7を介して、起歪ビーム6iに接着剤にて添着されたひずみ(荷重)検出用FBG7aの情報および起歪体1の外側近傍に配置された温度計鞘管の内部温度を検出する温度検出用FBG7bの情報(ブラッグ反射光の波長シフト量)が伝達されるように構成されている。
このように構成された本発明の第1の実施形態に係る土木用圧力変換器の作用につき説明する。
本発明に係る土木用圧力変換器は、過酷な環境、例えば、深度1000mの地点に設置されているものとする。
地中の土砂等の圧力(間隙水圧も含まれる)が、シール材押さえ板4に印加されると、シール材押さえ板4の面積に圧力が乗ぜられた荷重が受圧板2に伝達され、この荷重(力)は力伝達部材2aを介して起歪体6の起歪ビーム6iの中央部(図4、図5に示されるP点)に集中して、伝達される。この場合、力伝達部材2aの下端部、即ち、起歪ビーム6iに当接する部分が、略半球面状に形成されているので、受圧板2に偏荷重が印加された場合であっても、起歪ビーム6iへの影響が極めて少ないように構成されている。
起歪ビーム6iが印加される荷重に応じて、図7(b)に示すように、下側に向けて湾曲するので、起歪ビーム6iの下面側の断面半円形状の凹溝6hに接着剤により強度に固着されたひずみ検出用FBG7aも同様に湾曲するので、FBG7aに予め記憶させてあるブラッグ反射光の波長が、曲げ量に応じてシフトするので、例えば、光源(図示せず)からコネクタ(またはカプラ)を通して光(連続光)を送り出して起歪ビーム6iに接着されたFBG7aで発生したブラッグ反射光を光スペクトルアナライザ(図示せず)で受けて、当該ブラッグ反射光の波長を計測することで、圧力変換器のシール材押さえ板4および受圧板2で受けた圧力を正確に測定することができる。
ところで、本発明の第1の実施の形態によれば、起歪ビーム6iの下部に位置して第1の取付部6cと第2の取付部6dの間を、1対の底辺部6hで連設したことにより、起歪体6の底部とケース本体1の台座部1cとの当接状態が極めて安定しているので、ヒステリシスが極めて少ないばかりでなく、非直線性が良好で、圧力の測定精度を飛躍的に向上させることができた。
即ち、これを、本発明者等が、本発明を完成させる過程で、創案した圧力変換器の起歪体を参考例として図6に示し、その参考例と、第1の実施の形態に係る起歪体と比較して説明する。
尚、参考例の各部材に付した符号は、本発明の第1の実施の形態に付した符号に「′」ダッシュを付してある。
この参考例に示す土木用の圧力変換器が、本発明の第1の実施の形態と相違する点は、起歪ビーム6i′に隣接する連結ビームが存在しない点および起歪ビーム6i′の下位に底辺部(ビーム)が存在しない点である。
このような相違があることによる作用上の違いを図8および図10を用いて説明する。
本発明の第1の実施の形態に係る土木用圧力変換器は、図7に示すように、起歪ビーム6iのP点に荷重Wが印加された場合には、起歪ビーム6iは下方に向かって円弧状に撓む。この際、起歪体6の底部は、一対の取付部6cと6cとの間が底辺部6hで連設されて、完全固定状態に近いため、底部の変形は極めて少なく抑えることができ、従って、起歪ビーム6iの撓み量は、印加加重Wに対応した量となり、起歪ビーム6iの裏側に取り付けられたひずみ検出用FBG7aも同様に撓み、ブラッグ反射光の波長が変化するので、その変化を、例えば、光スペクトルアナライザによって、被測定圧力を測定することができる。
このため、この初期の土木用圧力変換器の起歪ビーム6i′は、印加荷重に対応した変形とはならず、精度が充分とはいえるものではないことが解明された。
そして、起歪体6′の底部が台座部に対し不安定で、単純支持状態に近く、荷重印加点Pより外側が浮く状態となり、内側の接点は、荷重の大きさにより水平方向に移動または当たり方の状態が変化することに起因して、非直線やヒステリシスが顕在化する。
このことを図10を用いて明らかにする。図10は、本発明の上記第1の実施の形態の土木用圧力変換器と、初期に試作した土木用圧力変換器の負荷特性を示すものであるが、改善後と記載された本発明に係るものと改善前と記載された初期試作品のものとを比較すると分かるように、改善後(本発明)のものは、昇圧時の特性と降圧時の特性とが極めて僅かの差しかなく、換言すれば、直線性が良好であって、ヒステリシスが極めて小さいことが明白である。
尚、本発明は、上述し図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく、種々に変形して実施することができる。
即ち、第1の実施の形態に係る起歪体については、図2〜図6に示すように、起歪ビームと平行に連結ビーム6jを設けた例につき説明したが、図9に示す第2の実施の形態における起歪体6は、上記連結ビーム6jに対応する部分を省略した形状となっている。
このような構成としつつも、一対の底辺部6kを有するので、実質的には第1の実施の形態に係る土木用圧力変換器と機能的あるいは性能的には遜色がない。
むしろ、連結ビーム6jがない分だけ、加工が容易となり、且つ軽量化される、という点では、有利といえる。
また、起歪体6には、起歪ビーム6iに加え、底辺部6hを設ける構成としたから、高精度であって、非直線およびヒステリシスを大幅に改善することができ、更には起歪体6の素材に、SUS630−H900からなる高強度材料を用いた場合には、大容量であって、高精度な圧力変換器を構成することができる。
また、ひずみ検出用FBG7aと共に温度検出用FBG7bを併設したから、温度変化に対応した補正を行うことができる。
また、光ファイバ7(ひずみ検出用FBG7aおよび温度検出用FBGを含む)が、受圧板2と平行で且つ起歪ビーム6iにも平行なファイバ配置用の光ファイバ挿通孔6gおよび凹溝6hに直線状に配列されており、光ファイバ7を曲げることなく、配線でき、組立、地中への設置などが容易であり、低コスト化が実現でき、特に、その構造上、薄型化、小型化を実現することができる。
また、本発明は、負荷容量の変更に対して、起歪体6の起歪ビーム6iの板厚、長さ幅等を変更するだけ、あるいはこれらに関連してスリット1a,1bの位置や幅寸法を変えるだけで対応することができるため、ケース本体1、シール材押さえ板4、受圧板2、シール材3、ケーブル引き出しチューブ8、9等起歪体6を除く、殆どの部材は、共用することができ、設計の自由度が大きく、また、安価に製作することができる。
また、本発明は、起歪体6の取付部6c,6dの台座部1cへの固定位置を受圧板2の中心位置から離れた(偏倚した)位置とし、力伝達部材2aの起歪ビーム6iとの接触点を、受圧板2の中心上に位置付けるように構成することにより、起歪体6をケース本体1内にケーブル出し入れチューブ8、9を介して挿入する際の寸法が小さくてすむことから、より一層の小型化を実現することができる。
また、本発明は、ケース本体1の円穴1dの内周面と受圧板2の外周面との間に介挿されるシール材3として、例えば、クロロプレンゴム、ポリウレタンゴムのような耐放射線性の封止材ゴムを用いることにより100℃を越える高温に晒されても劣化することなく、初期の弾性力、シール能力を長期に亘って持続でき、延いては水密性を持続させることができる。
1a、1b フランジ部
1c 台座部
1d 円穴
1e ケーブル引き出し孔
1f 雌ねじ穴(取付ボルト用)
1g 雌ねじ穴
2 受圧板
2a 力伝達部材
2b シール材嵌入部
2c 雌ねじ穴
3 シール材
4 シール板押さえ板
5 皿ビス
6 起歪体
6a 第1のスリット
6b 第2のスリット
6c、6d 取付部
6e 座繰り穴
6f 取付ボルト挿通孔(貫通孔)
6g 光ファイバ挿通孔
6h 断面半円弧状の凹溝
6i 起歪ビーム
6j 連結ビーム
6k 底辺部
7 光ファイバ
7a ひずみ検出用FBG
7b 温度検出用FBG
8、9 ケーブル出し入れチューブ
10 取付ボルト
11 ボルト押さえ
12 取付ねじ
13 封止材
14 ケーブル引き出し金属管
15 光ファイバ保護用金属管
16 金属製の接続金具
17 光ケーブル
18 コネクタ
Claims (9)
- 有底筒状を呈し、所定の深さの円穴が形成され、側部に貫通するケーブル引き出し孔が形成され、底部に剛性大なる台座部が形成されたケース本体と、
厚肉円板状を呈し、基端が反受圧面側中心に一体にまたは一体的に設けられた力伝達部材を有し、前記ケース本体の前記円穴の一端寄りに嵌合されてなる受圧板と、
両端に剛性大なる一対の取付部が形成され、少なくとも前記一対の取付部の一端側間を連設するように可撓性を有する起歪ビームが形成され、前記一対の取付部の他端側間を連設するように底辺部が形成され、前記起歪ビームに沿って光ファイバ配置用の挿通孔および凹溝が形成された起歪体と、
前記光ファイバ配置用の挿通孔に挿通され、前記起歪ビームの荷重印加部近傍の前記凹溝に接着にて固定されるFBGセンサとからなり、
前記ケース本体の前記台座部に前記起歪体の前記底辺部を載置し且つ取付部を前記台座部に連結固定し、前記力伝達部材の先端を、前記起歪ビームの中央部に当接させた状態で前記受圧板に印加される圧力の変化を前記FBGの伸び縮みの変化に変換して、圧力値を求めるように構成したことを特徴とする土木用圧力変換器。 - 前記起歪体は、前記一対の前記取付部の一端側間を連設する、可撓性を有する前記起歪ビームと前記起歪ビームと離間して平行をなす連結ビームを有すると共に、前記一対の取付部の他端側を連設するように互いに平行をなす一対の底辺部が形成され、前記起歪ビームに沿って、光ファイバ配置用の前記挿通孔および前記凹溝が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の土木用圧力変換器。
- 前記起歪体は、四角柱状の金属部材を素材とし、前記一対の取付部に挟まれる中間部分に荷重印加方向に対応させて上端面から下端面に達する第1のスリットを形成し、前記第1のスリットと直交する方向に一方の側面から他方の側面に達する前記第1のスリットより幅広の第2のスリットを形成し、前記両端部に取付ボルト挿通用の貫通孔を形成することにより構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の土木用圧力変換器。
- 前記ケース本体の円穴の内周面と前記受圧板の外周面との間に、シール材が介挿され、且つその表面側に円板状のシール材押さえ板が前記受圧板に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の土木用圧力変換器。
- 前記ケース本体の前記ケーブル引き出し孔に溶接またはロー付けにより固着されたケーブル引き出しチューブを有することを特徴とする請求項1に記載の土木用圧力変換器。
- 前記ケース本体、前記シール材押さえ板、ケーブル引き出しチューブは、例えば、SUS316、チタンの如き耐腐食性の材料から構成されていることを特徴とする請求項5に記載の土木用圧力変換器。
- 前記光ファイバ配置用の前記凹溝にひずみ検出用のFBGが配置され、前記起歪体の外側近傍に温度検出用のFBGが配設されていることを特徴とする請求項1に記載の土木用圧力変換器。
- 前記起歪体は、例えば、SUS630−H900からなる高強度材料を用いて、製作されていることを特徴とする請求項1〜7に記載の土木用圧力変換器。
- 前記起歪体の前記底辺部がケース本体の前記台座部に2本の取付ボルトをもって固定されたとき、前記2本の取付ボルトを結ぶ線分は、前記受圧板の中心から偏倚し、前記力伝達部材と前記起歪ビームとの接触点は、前記受圧板の中心上に位置付けられるように構成したことを特徴とする請求項3に記載の土木用圧力変換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009100294A JP5371527B2 (ja) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | 土木用圧力変換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009100294A JP5371527B2 (ja) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | 土木用圧力変換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010249705A JP2010249705A (ja) | 2010-11-04 |
JP5371527B2 true JP5371527B2 (ja) | 2013-12-18 |
Family
ID=43312204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009100294A Active JP5371527B2 (ja) | 2009-04-16 | 2009-04-16 | 土木用圧力変換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5371527B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102221425B (zh) * | 2011-03-29 | 2012-08-08 | 浙江大学 | 基于短腔光纤激光器的微压力传感器 |
CN103631064B (zh) * | 2014-01-09 | 2016-03-09 | 四川省绵阳西南自动化研究所 | 一种光纤内应力调节拉伸装置 |
CN106644203B (zh) * | 2016-11-24 | 2019-02-19 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种基于三维光纤地应力传感器的应力敏感元件 |
CN108705537A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-10-26 | 中国科学技术大学 | 一种光栅式触觉传感器及相关装置 |
CN109374160A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-02-22 | 安徽华立远望智能科技有限公司 | 一种用于铁道车辆超偏载检测的钢轨应力传感器 |
CN117109465B (zh) * | 2023-08-31 | 2024-04-12 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种多物理场应变传感信号解耦校准方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3458343B2 (ja) * | 1995-09-04 | 2003-10-20 | ミネベア株式会社 | 土圧計 |
JP3571936B2 (ja) * | 1997-11-11 | 2004-09-29 | 古河電気工業株式会社 | 圧力測定装置 |
JP4009390B2 (ja) * | 1999-05-27 | 2007-11-14 | 清水建設株式会社 | ブラッグ格子型振動計 |
JP4043909B2 (ja) * | 2002-10-02 | 2008-02-06 | エヌ・ティ・ティ・インフラネット株式会社 | 光ファイバブラッグ回折格子を用いた土木用センターホール型ロードセル |
-
2009
- 2009-04-16 JP JP2009100294A patent/JP5371527B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010249705A (ja) | 2010-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5371527B2 (ja) | 土木用圧力変換器 | |
KR101959150B1 (ko) | 압력 센서 및 차압 센서 및 그것들을 사용한 질량 유량 제어 장치 | |
US9027411B2 (en) | Stress and strain sensing device | |
US9091589B2 (en) | Fiber optic cable with increased directional sensitivity | |
US20200181864A1 (en) | Effective stress cell for direct measurement of effective stress in saturated soil | |
US20170049341A1 (en) | Optical fiber sensor assembly | |
EP2449355B1 (en) | Pressure transmitter | |
JP3668199B2 (ja) | トンネルの変形測定方法 | |
JP2011022029A (ja) | コンクリート構造物の歪み検出装置 | |
JP2008175560A (ja) | 光ファイバセンサケーブル | |
US5386729A (en) | Temperature compensated microbend fiber optic differential pressure transducer | |
JP6071577B2 (ja) | 斜面安定化工法における斜面変動検出構造 | |
JP2008134155A (ja) | 光ファイバ式ひずみゲージ | |
CN206114184U (zh) | 一种光纤光栅弹簧管压力传感器 | |
JP2010210317A (ja) | 光ファイバ式岩盤内変位計システム | |
JP4976534B2 (ja) | 応力および歪み検出装置 | |
JP2005055450A (ja) | 光ファイバ式ひずみゲージ | |
US7066032B2 (en) | Pressure converter | |
CN112945438B (zh) | 一种光纤式土压力传感器 | |
JPS62273423A (ja) | 測定値検出器 | |
US6601455B2 (en) | Force transducer with environmental protection | |
US8205504B2 (en) | Micron-scale pressure sensors and use thereof | |
JP2008139238A (ja) | 光ファイバセンサケーブル | |
CN206891626U (zh) | 一种新型光纤光栅土压力传感器 | |
JP2001174341A (ja) | 圧力分布センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120217 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130905 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130913 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130917 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5371527 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |