JPH11201735A - Strain measuring device - Google Patents
Strain measuring deviceInfo
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- JPH11201735A JPH11201735A JP10018072A JP1807298A JPH11201735A JP H11201735 A JPH11201735 A JP H11201735A JP 10018072 A JP10018072 A JP 10018072A JP 1807298 A JP1807298 A JP 1807298A JP H11201735 A JPH11201735 A JP H11201735A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、歪み計測装置に関
し、特にファイバーを使用して被計測物の歪み分布を計
測することができる歪み計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a strain measuring device, and more particularly to a strain measuring device capable of measuring a strain distribution of an object to be measured using a fiber.
【0002】[0002]
【従来の技術】建造物等が建造されたとき、あるいはそ
れが使用されたときなどにおいて、歪み量を計測するこ
とが必要になるときがある。そのような場合、歪み量を
計測する方法として種々の方法が知られている。図6に
光ファイバーを使用する従来の歪み計測装置の一例を示
す。2. Description of the Related Art When a building or the like is constructed or used, it is sometimes necessary to measure the amount of distortion. In such a case, various methods are known as methods for measuring the amount of distortion. FIG. 6 shows an example of a conventional strain measuring device using an optical fiber.
【0003】図6を参照して、従来の歪み計測装置で
は、光ファイバー1が被計測物2に敷設され、接着材3
により被計測物2に全区間で接着されている。尚、図6
では、一部分のみ接着されている状況を示している。光
ファイバー1は被計測物2に固定されているので、被計
測物2に歪みが発生すると光ファイバー1も同様に歪
む。これを利用して光ファイバー歪分布計測器5により
被計測物2の歪み量が測定される。Referring to FIG. 6, in a conventional strain measuring device, an optical fiber 1 is laid on an object 2 to be measured, and an adhesive 3
Is bonded to the measured object 2 in all sections. FIG.
Shows a situation where only a part is adhered. Since the optical fiber 1 is fixed to the object 2 to be measured, when the object 2 is distorted, the optical fiber 1 is similarly distorted. Utilizing this, the strain amount of the DUT 2 is measured by the optical fiber strain distribution measuring device 5.
【0004】光ファイバー歪分布計測器5は、光ファイ
バー1に光パルスを照射して光ファイバー1の各部から
返ってくるブリルアン散乱光の周波数シフト量から歪み
量を検知し、ブリルアン散乱光の返ってくる時間から散
乱位置を検知している。[0004] The optical fiber strain distribution measuring device 5 irradiates the optical fiber 1 with a light pulse, detects the amount of distortion from the frequency shift amount of the Brillouin scattered light returned from each part of the optical fiber 1, and detects the time required for the Brillouin scattered light to return. To detect the scattering position.
【0005】この計測原理は周知の事実であり、光ファ
イバー歪分布計測装置として一般に市販されている。し
かしながら、ブリルアン散乱光の周波数シフトは歪みに
関係なく光ファイバーの温度変化でも起きることが知ら
れている。約5℃の温度変化で0.01%の歪み量に相
当する。This principle of measurement is a well-known fact, and is generally marketed as an optical fiber strain distribution measuring device. However, it is known that the frequency shift of the Brillouin scattered light occurs even when the temperature of the optical fiber changes regardless of the distortion. A temperature change of about 5 ° C. corresponds to a strain of 0.01%.
【0006】このため、屋外などで被計測物2の歪み量
の分布を計測しようとすると、太陽光23で被計測物2
の温度が変化すると、見かけ上歪み量が変化する。従っ
て、温度分布計測用光ファイバー11が光ファイバー1
に並設され、温度分布計測器22を用いて被計測物2の
各所の温度分布を計測し、信号処理器20を用いて温度
補正演算を行っている。For this reason, when trying to measure the distribution of the amount of distortion of the measured object 2 outdoors or the like, the measured light of the measured object 2
When the temperature changes, the apparent amount of distortion changes. Therefore, the temperature distribution measuring optical fiber 11 is
The temperature distribution measuring device 22 measures the temperature distribution at various points of the measured object 2, and the signal processor 20 performs a temperature correction operation.
【0007】図4は、温度分布計測器22を用いた試験
状況を示す。恒温炉24を100℃一定に保持し、恒温
炉24内部の光ファイバー1の長さ1g−1hを3mか
ら0.5mの間で変えて温度分布計測器22で温度を測
定した。図5は、上記試験結果を示し、横軸に恒温炉内
光ファイバー中心を0とした光ファイバー位置、縦軸に
測定温度を示している。FIG. 4 shows a test situation using the temperature distribution measuring device 22. The constant temperature furnace 24 was kept constant at 100 ° C., and the temperature was measured by the temperature distribution measuring device 22 while changing the length 1 g-1 h of the optical fiber 1 inside the constant temperature furnace 24 from 3 m to 0.5 m. FIG. 5 shows the test results, wherein the horizontal axis indicates the position of the optical fiber with the center of the optical fiber in the constant temperature furnace being 0, and the vertical axis indicates the measured temperature.
【0008】恒温炉24内部に光ファイバーを3m挿入
したときの測定データ25は横軸0では約100℃を示
すが、光ファイバーを0.5m挿入したときの測定デー
タ26は横軸0では約48℃となる。このことから被計
測物2の温度変化が局所的であればあるほど温度による
歪み量の補正演算が困難になることを示している。The measured data 25 when the optical fiber is inserted 3 m inside the constant temperature furnace 24 shows about 100 ° C. when the horizontal axis is 0, but the measured data 26 when the optical fiber is inserted 0.5 m is about 48 ° C. when the horizontal axis is 0. Becomes This indicates that the more local the temperature change of the measurement target 2, the more difficult it is to perform the correction calculation of the distortion amount due to the temperature.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の歪み計測装置では、温度補正を行うために温度分
布計測器が必要とされている。このため、歪み計測装置
が高価になるという問題がある。As described above,
In a conventional strain measuring device, a temperature distribution measuring device is required to perform temperature correction. For this reason, there is a problem that the strain measurement device becomes expensive.
【0010】また、そのような温度分布計測器が使用さ
れたとしても、温度分布計測器では光ファイバーの3m
から5m程度の平均温度が測定されるだけなので、局所
的な温度変化に対する補正演算が困難であるという問題
がある。[0010] Even if such a temperature distribution measuring device is used, the temperature distribution measuring device is required to have an optical fiber length of 3 m.
However, since only an average temperature of about 5 m is measured, there is a problem that it is difficult to perform a correction operation for a local temperature change.
【0011】本発明は、上記問題を鑑みてなされたもの
である。従って、本発明の目的は、温度分布計測器を必
要とせず、低価格で提供される歪み計測装置を提供する
ことにある。The present invention has been made in view of the above problems. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a low-cost strain measurement device that does not require a temperature distribution measuring device.
【0012】本発明の他の目的は、被計測物に局所的な
温度変化が起きても正確にその温度変化に対する補正演
算を行うことができる歪み計測装置を提供することにあ
る。Another object of the present invention is to provide a distortion measuring apparatus capable of accurately performing a correction operation for a temperature change even when a local temperature change occurs in an object to be measured.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明の歪み計測装置
は、第1の光ファイバー部分と第2の光ファイバー部分
からなる光ファイバーであって、前記第1の光ファイバ
ー部分は被計測物に固定して配設され、その配設方向の
前記被計測物の伸縮に従って伸縮し、前記第2の光ファ
イバー部分は前記第1の光ファイバー部分に並設され、
前記被計測物の伸縮に関係なく伸縮自在に設けられ、前
記第1の光ファイバー部分と同じ温度環境に置かれる光
ファイバーと、前記光ファイバーの歪み量分布を計測す
る歪分布計測器と、前記第1の光ファイバー部分に対す
る全体歪み量分布を計算するための第1の歪み分布計算
器と、前記第2の光ファイバー部分に対する歪み量分布
を計算して前記第1の光ファイバー部分に対する温度依
存歪み量分布を計算する第2の歪み分布計算器と、及び
前記全体歪み量分布と前記温度依存歪み量分布とから実
歪み量分布を計算する処理器とを具備する。A strain measuring apparatus according to the present invention is an optical fiber comprising a first optical fiber portion and a second optical fiber portion, wherein the first optical fiber portion is fixedly arranged on an object to be measured. The second optical fiber portion is arranged in parallel with the first optical fiber portion, and expands and contracts in accordance with expansion and contraction of the object to be measured in the arrangement direction.
An optical fiber that is provided to be able to expand and contract regardless of the expansion and contraction of the object to be measured and is placed in the same temperature environment as the first optical fiber portion; a strain distribution measuring device that measures a strain amount distribution of the optical fiber; A first strain distribution calculator for calculating a total strain distribution for the optical fiber portion, and a temperature-dependent strain distribution for the first optical fiber portion by calculating a strain distribution for the second optical fiber portion; A second strain distribution calculator; and a processor for calculating an actual strain distribution from the overall strain distribution and the temperature-dependent strain distribution.
【0014】また、本発明の歪み計測装置は、第1の光
ファイバー部分と第2の光ファイバー部分からなる光フ
ァイバーであって、前記第1の光ファイバー部分は被計
測物に固定して配設され、その配設方向の前記被計測物
の伸縮に従って伸縮し、前記第2の光ファイバー部分は
少なくとも2つの中空管を通して前記第1の光ファイバ
ー部分に並設され、前記中空管の間に遊びが設けられる
光ファイバーと、前記光ファイバーの歪み量分布を計測
する歪分布計測器と、前記第1の光ファイバー部分に対
する全体歪み量分布を計算するための第1の歪み分布計
算器と、前記第2の光ファイバー部分に対する歪み量分
布を計算して前記第1の光ファイバー部分に対する温度
依存歪み量分布を計算する第2の歪み分布計算器と、及
び 前記全体歪み量分布と前記温度依存歪み量分布とか
ら実歪み量分布を計算する処理器とを具備する。Further, the distortion measuring device of the present invention is an optical fiber comprising a first optical fiber portion and a second optical fiber portion, wherein the first optical fiber portion is fixedly disposed on an object to be measured, and The second optical fiber portion extends and contracts in accordance with the expansion and contraction of the object to be measured in the arrangement direction, the second optical fiber portion is juxtaposed to the first optical fiber portion through at least two hollow tubes, and a play is provided between the hollow tubes. An optical fiber, a strain distribution measuring device for measuring a strain distribution of the optical fiber, a first strain distribution calculator for calculating an overall strain distribution for the first optical fiber portion, and a strain distribution calculator for calculating the second optical fiber portion. A second strain distribution calculator for calculating a strain distribution and calculating a temperature-dependent strain distribution for the first optical fiber portion; A processor for calculating an actual strain distribution from the distribution and the temperature-dependent strain distribution.
【0015】更に、本発明の歪み計測装置は、被計測物
に固定して配設され、その配設方向の前記被計測物の伸
縮に従って伸縮する第1の光ファイバーと、少なくとも
2つの中空管を通して前記第1の光ファイバー部分に並
設され、前記被計測物の伸縮に関係なく伸縮自在に設け
られ、前記第1の光ファイバーと同じ温度環境に置かれ
る第2の光ファイバーと、前記第1の光ファイバーと前
記第2の光ファイバーの歪み量分布とを計測する歪分布
計測器であって、基準時に測定された前記第1と第2の
光ファイバーの歪み量分布をそれぞれ第1の基準歪み量
分布と第2の基準歪み量分布として出力し、検査時に測
定された前記第1と第2の光ファイバーの歪み量分布を
それぞれ第1の検査歪み量分布と第2の検査歪み量分布
として出力する歪分布計測器と、及び前記第1と第2の
基準歪み量分布と前記第1と第2の検査歪み量分布とか
ら前記被計測物の前記配設方向の歪み量を決定する歪み
量分布処理装置とを具備する。Further, the strain measuring apparatus of the present invention is provided with a first optical fiber fixed to an object to be measured, which expands and contracts according to the expansion and contraction of the object to be measured in the installation direction, and at least two hollow tubes. A second optical fiber which is provided in parallel with the first optical fiber portion, is provided so as to be able to expand and contract regardless of expansion and contraction of the object to be measured, and is placed in the same temperature environment as the first optical fiber; And a strain distribution measuring device for measuring the strain distribution of the second optical fiber, wherein the strain distributions of the first and second optical fibers measured at the time of reference are respectively referred to as a first reference strain distribution and a second reference strain distribution. And outputs the first and second optical fiber distributions measured during the inspection as a first inspection distortion distribution and a second inspection distortion distribution, respectively. A cloth measuring device; and a distortion amount distribution process for determining a distortion amount in the disposing direction of the object to be measured from the first and second reference distortion amount distributions and the first and second inspection distortion amount distributions. Device.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、本発
明の歪み計測装置を詳細に説明する。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a distortion measuring apparatus according to the present invention.
【0017】図1は、本発明の第1の実施形態による歪
み計測装置の構成を示す図である。図1を参照して、第
1の実施形態による歪み計測装置は、光ファイバー1と
歪み分布計測器5、初期歪キャンセラーA6、初期歪キ
ャンセラーB7、信号処理器8、表示装置10とからな
る。表示装置10に代えて、あるいはそれとともに印刷
装置が使用されてもよい。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a strain measuring device according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the strain measuring device according to the first embodiment includes an optical fiber 1, a strain distribution measuring device 5, an initial strain canceller A6, an initial strain canceller B7, a signal processor 8, and a display device 10. A printing device may be used instead of or together with the display device 10.
【0018】光ファイバー1は、区間1a−1bの全区
間において従来のように歪みの被計測物2に接着剤で接
着されている。図1では一部分3のみ接着されている状
況を示している。光ファイバー1は端部1bから端部1
cに折り返され、光ファイバー1は区間1c−1dで図
2に示す2本の中空管9に挿入されている。The optical fiber 1 is bonded to the strained object 2 with an adhesive in the conventional manner in all sections 1a-1b. FIG. 1 shows a situation where only part 3 is adhered. The optical fiber 1 extends from the end 1b to the end 1
c, the optical fiber 1 is inserted into the two hollow tubes 9 shown in FIG. 2 in sections 1c-1d.
【0019】図2は、光ファイバー1の区間1c−1d
の区間を示す。中空管9の内部は中空であり、中空管9
に光ファイバー1は挿入されている。任意の設定区間1
e−1fに光ファイバー1の遊びが設けられ、光ファイ
バー1は抵抗もなく自由に移動することができる。従っ
て、中空管9に矢印12、13、14、15の方向の伸
びが発生しても光ファイバーに張力・圧力がかからない
ようなっている。このように、温度変化により光ファイ
バー1が伸縮しても、区間1c−1dでは光ファイバー
1に温度変化による歪み以外の歪みは発生しない。FIG. 2 shows a section 1c-1d of the optical fiber 1.
Is shown. The inside of the hollow tube 9 is hollow,
The optical fiber 1 is inserted into the optical fiber. Arbitrary setting section 1
The play of the optical fiber 1 is provided at e-1f, and the optical fiber 1 can move freely without resistance. Therefore, even if the hollow tube 9 expands in the directions of arrows 12, 13, 14, and 15, no tension or pressure is applied to the optical fiber. Thus, even if the optical fiber 1 expands and contracts due to a temperature change, no distortion other than the distortion due to the temperature change occurs in the optical fiber 1 in the section 1c-1d.
【0020】歪分布計測器5は、光ファイバー1に光パ
ルスを照射して光ファイバー1の各部から返ってくるブ
リルアン散乱光の周波数シフト量から歪み量を検知し、
ブリルアン散乱光の返ってくる時間から散乱位置を検知
している。光ファイバー1の1b−1cの間は接続され
ているので、歪分布計測器5を用いることにより光ファ
イバー1の1a−1b及び1c−1d区間の歪み分布を
測定することができる。The strain distribution measuring device 5 irradiates the optical fiber 1 with a light pulse and detects the amount of strain from the frequency shift amount of the Brillouin scattered light returned from each part of the optical fiber 1.
The scattering position is detected from the time when the Brillouin scattered light returns. Since the connection between 1b-1c of the optical fiber 1 is established, the strain distribution in the sections 1a-1b and 1c-1d of the optical fiber 1 can be measured by using the strain distribution measuring device 5.
【0021】初期歪キャンセラーA6は、基準時におけ
る光ファイバー1の歪み分布をキャンセルするために使
用される。例えば、基準時として光ファイバー1の区間
1a−1bの敷設、接着直後の初期歪み分布値を保持
し、後に検査時の歪み分布値から初期歪み分布値を減算
する。こうして、基準時における歪み分布値をキャンセ
ルする。The initial strain canceller A6 is used to cancel the strain distribution of the optical fiber 1 at the time of reference. For example, the initial strain distribution value immediately after the sections 1a-1b of the optical fiber 1 are laid and bonded is held as a reference time, and the initial strain distribution value is later subtracted from the strain distribution value at the time of inspection. Thus, the distortion distribution value at the reference time is canceled.
【0022】初期歪キャンセラーB7は、基準時におけ
る光ファイバー1の温度による歪み分布をキャンセルす
るために使用される。例えば、基準時として光ファイバ
ー1の区間1c−1dの敷設後の温度依存初期歪み分布
値を保持し、後に検査時の温度依存歪み分布値から温度
依存初期歪み分布値を減算する。こうして、基準時にお
ける温度依存歪み分布値をキャンセルする。The initial strain canceller B7 is used to cancel the strain distribution due to the temperature of the optical fiber 1 at the time of reference. For example, the temperature-dependent initial strain distribution value after laying the section 1c-1d of the optical fiber 1 is held as a reference time, and the temperature-dependent initial strain distribution value is later subtracted from the temperature-dependent strain distribution value at the time of inspection. Thus, the temperature-dependent strain distribution value at the reference time is canceled.
【0023】信号処理器8は、初期歪みキャンセラーA
6からの出力としての歪み分布値から、初期歪みキャン
セラーB7の出力としての温度依存歪み分布値を減算す
る。これにより、温度変化に影響されることなく、被計
測物2の実際の歪み分布量だけを算出することができ
る。算出された歪み分布量は表示装置10に表示され
る。The signal processor 8 includes an initial distortion canceller A
The temperature-dependent strain distribution value as the output of the initial strain canceller B7 is subtracted from the strain distribution value as the output from 6. Thereby, it is possible to calculate only the actual strain distribution amount of the DUT 2 without being affected by the temperature change. The calculated amount of strain distribution is displayed on the display device 10.
【0024】次に、本発明の第1の実施形態の歪計測装
置の動作を説明する。Next, the operation of the distortion measuring device according to the first embodiment of the present invention will be described.
【0025】まず、被計測物2に光ファイバー1が区間
1a−1bで被計測物2に接着・固定される。次に、光
ファイバー1は、折り返され、中空管9を通るようにし
て区間1c−1dで光ファイバー区間1a−1bと並設
される。このとき、中空管9は被計測物2に固定されて
もよい。2つの中空管9の間の区間1e−1fでは、光
ファイバー1はたるませられ、遊びが作られる。First, the optical fiber 1 is bonded and fixed to the measured object 2 in the sections 1a-1b. Next, the optical fiber 1 is folded, and is arranged in parallel with the optical fiber sections 1a-1b in the section 1c-1d so as to pass through the hollow tube 9. At this time, the hollow tube 9 may be fixed to the workpiece 2. In the section 1e-1f between the two hollow tubes 9, the optical fiber 1 is slackened and play is created.
【0026】図1に示す例では、光ファイバー1は3次
元方向に被計測物2に固定されているが、1次元方向だ
けでもあるいは2次元方向であってもよい。In the example shown in FIG. 1, the optical fiber 1 is fixed to the object 2 in a three-dimensional direction, but may be in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction.
【0027】以上のように光ファイバー1は敷設される
ので、光ファイバー1の区間1a−1bでは、被計測物
2が伸縮するとそれに合わせて光ファイバー1も伸縮す
る。すなわち、張力等の力が光ファイバー1にかかる。
このため、光ファイバー1の区間1a−1bで光パルス
の周波数がシフトする。Since the optical fiber 1 is laid as described above, in the section 1a-1b of the optical fiber 1, when the measured object 2 expands and contracts, the optical fiber 1 expands and contracts accordingly. That is, a force such as tension is applied to the optical fiber 1.
Therefore, the frequency of the light pulse shifts in the section 1a-1b of the optical fiber 1.
【0028】また、区間1c−1dでは光ファイバー1
が中空管9に通され、遊びが形成されているので、この
区間1c−1dでは光ファイバー1の伸縮は被計測物2
の伸縮とは無関係となる。これにより、被計測物2が伸
縮しても光ファイバー1のこの区間1c−1dでは周波
数はシフトしない。In the section 1c-1d, the optical fiber 1
Is passed through the hollow tube 9 and a play is formed. Therefore, in this section 1c-1d, the expansion and contraction of the optical fiber 1
It has nothing to do with expansion and contraction. Thereby, even if the measured object 2 expands and contracts, the frequency does not shift in this section 1c-1d of the optical fiber 1.
【0029】しかしながら、温度が変化したときには、
その温度変化につれて光ファイバー1も変化するので、
周波数がシフトするようになる。しかし、区間1c−1
dでは、光ファイバー1は自由に移動することができる
ので、このときには温度に依存する歪み分布量が得られ
る。However, when the temperature changes,
Since the optical fiber 1 changes as the temperature changes,
The frequency shifts. However, section 1c-1
At d, the optical fiber 1 can move freely, and at this time, a strain distribution amount depending on the temperature is obtained.
【0030】光ファイバー1を敷設した後に、歪分布計
測器5から光パルスを光ファイバー1に入力する。歪分
布計測器5は、このときの光ファイバー1の区間1a−
1bからの戻りの光パルスから区間1a−1b間の歪み
分布を測定する。このとき区間1a−1bで測定された
歪み分布量を初期歪み分布量として初期歪みキャンセラ
A6に格納する。同様に、歪分布計測器5は、光ファイ
バー1の区間1c−1dの敷設直後の歪み分布量を計測
し、温度依存初期歪み分布量として初期歪みキャンセラ
B7に格納する。After laying the optical fiber 1, an optical pulse is input from the strain distribution measuring device 5 to the optical fiber 1. The strain distribution measuring device 5 is connected to the section 1a- of the optical fiber 1 at this time.
The strain distribution between sections 1a and 1b is measured from the light pulse returned from 1b. At this time, the distortion distribution amount measured in the section 1a-1b is stored in the initial distortion canceller A6 as the initial distortion distribution amount. Similarly, the strain distribution measuring device 5 measures the amount of strain distribution immediately after the section 1c-1d of the optical fiber 1 is laid, and stores it in the initial strain canceller B7 as the temperature-dependent initial strain distribution amount.
【0031】敷設後、温度変化が無ければ区間1a−1
bの歪み分布量は例えば、0となる。また、敷設後、歪
みと温度変化が無ければ区間1c−1dの温度依存歪み
分布量も0となる。信号処理器8は、初期歪みキャンセ
ラーAと初期歪みキャンセラーB間の減算演算を行い、
実歪み分布値を算出する。前記の場合には当然歪み分布
量0を出力する。After the installation, if there is no temperature change, section 1a-1
The distortion distribution amount of b is, for example, 0. After the installation, if there is no change in strain and temperature, the temperature-dependent strain distribution amount in the section 1c-1d becomes zero. The signal processor 8 performs a subtraction operation between the initial distortion canceller A and the initial distortion canceller B,
Calculate the actual strain distribution value. In the above case, the distortion distribution amount 0 is naturally output.
【0032】次に、温度だけが変化する場合を考える。
この場合、光ファイバー1の区間1a−1bと区間1c
−1dの間にはそれぞれ温度変化に依存する歪み分布量
が歪分布計測器5により測定される。初期歪キャンセラ
ーA6では光ファイバー1の区間1a−1bに対する温
度依存歪み分布量から格納されている初期歪分布量が減
算されて信号処理器8に出力される。また、初期歪キャ
ンセラーB7では光ファイバー1の区間1c−1dに対
する温度依存歪み分布量から格納されている温度依存初
期歪分布量が減算されて信号処理器8に出力される。信
号処理器8で初期歪キャンセラーA6の出力から初期歪
キャンセラーB7の出力を減算すると、実歪分布量の出
力は0となる。Next, consider the case where only the temperature changes.
In this case, the sections 1a-1b and 1c of the optical fiber 1
During −1 d, the strain distribution amount depending on the temperature change is measured by the strain distribution measuring device 5. In the initial strain canceller A6, the stored initial strain distribution amount is subtracted from the temperature-dependent strain distribution amount for the section 1a-1b of the optical fiber 1, and the result is output to the signal processor 8. In the initial strain canceller B7, the stored temperature-dependent initial strain distribution amount is subtracted from the temperature-dependent strain distribution amount for the section 1c-1d of the optical fiber 1, and is output to the signal processor 8. When the output of the initial distortion canceller B7 is subtracted from the output of the initial distortion canceller A6 by the signal processor 8, the output of the actual distortion distribution amount becomes zero.
【0033】このように、周囲の温度だけが変化した場
合には、初期歪キャンセラーA6からの出力は、初期歪
キャンセラーB7からの出力により補正されるので、出
力は0となる。このとき、初期歪キャンセラーA6と初
期歪キャンセラーB7では、測定値から格納されている
基準値(基準時に測定された値)が減算されているの
で、時間依存の変化もキャンセルされている。As described above, when only the ambient temperature changes, the output from the initial distortion canceller A6 is corrected by the output from the initial distortion canceller B7, so that the output becomes zero. At this time, in the initial distortion canceller A6 and the initial distortion canceller B7, the stored reference value (the value measured at the time of reference) is subtracted from the measured value, so that the time-dependent change is also canceled.
【0034】次に被計測物に歪みが起きる場合を考え
る。このとき、光ファイバー1の区間1a−1bに対し
ては被計測物2の歪みに対応する歪み分布量が歪分布計
測器5により測定される。初期歪キャンセラーA6では
測定された検査時の歪み分布量から格納されている初期
歪分布量が減算されて信号処理器8に出力される。Next, consider a case where distortion occurs in the object to be measured. At this time, the strain distribution amount corresponding to the strain of the measured object 2 is measured by the strain distribution measuring device 5 in the section 1a-1b of the optical fiber 1. In the initial distortion canceller A6, the stored initial distortion distribution amount is subtracted from the measured distortion distribution amount at the time of inspection, and the subtracted output is output to the signal processor 8.
【0035】しかしながら、光ファイバー1の区間1c
−1dでは、中空管9に歪みによる伸びが発生するもの
の、任意区間に設けた1e−1f間の遊びにより内部の
光ファイバー1は張力がかからない。従って、歪分布計
測器5からの区間1c−1dに対する歪み分布量は0の
ままである。初期歪キャンセラーB7では温度依存歪み
分布量0から格納されている温度依存初期歪分布量が減
算されて信号処理器8に出力される。信号処理器8で初
期歪キャンセラーA6の出力から初期歪キャンセラーB
7の出力を減算すると、信号処理器8は、光ファイバー
1の敷設直後(基準時)の歪み分布量のみが出力され
る。However, the section 1c of the optical fiber 1
In the case of -1d, although the hollow tube 9 is elongated due to the strain, the tension is not applied to the internal optical fiber 1 due to the play between 1e-1f provided in an arbitrary section. Therefore, the strain distribution amount for the sections 1c-1d from the strain distribution measuring device 5 remains 0. In the initial strain canceller B7, the stored temperature-dependent initial strain distribution amount is subtracted from the temperature-dependent strain distribution amount 0 and output to the signal processor 8. The signal processor 8 outputs the initial distortion canceller B from the output of the initial distortion canceller A6.
When the output of 7 is subtracted, the signal processor 8 outputs only the distortion distribution amount immediately after the optical fiber 1 is laid (reference time).
【0036】次に、被計測物2の歪み変化と温度変化が
同時に起きる場合を考える。この場合、光ファイバー1
の区間1a−1bに対して測定された検査時の歪み分布
量が歪分布計測器5から初期歪みキャンセラA6に出力
される。この測定された歪み分布量には被計測物2の歪
みと温度変化による歪みとが含まれている。初期歪キャ
ンセラーA6では測定された検査時の歪み分布量から格
納されている初期歪分布量が減算されて信号処理器8に
出力される。Next, consider a case where a change in distortion and a change in temperature of the measured object 2 occur simultaneously. In this case, the optical fiber 1
Are output from the strain distribution measuring device 5 to the initial strain canceller A6. The measured strain distribution amount includes the strain of the measured object 2 and the strain due to the temperature change. In the initial distortion canceller A6, the stored initial distortion distribution amount is subtracted from the measured distortion distribution amount at the time of inspection, and the subtracted output is output to the signal processor 8.
【0037】一方、任意区間に設けた1e−1f間の遊
びにより内部の光ファイバー1c−1d間では張力がか
からないので、温度変化による歪み分布量のみを含んで
いる。従って、温度変化による歪み分布量のみを含んだ
歪み分布量が歪分布計測器5から初期歪キャンセラB7
に出力される。初期歪キャンセラーB7では検査時の温
度依存歪み分布量から格納されている基準時の温度依存
初期歪分布量が減算されて信号処理器8に出力される。On the other hand, since tension is not applied between the internal optical fibers 1c and 1d due to play between 1e and 1f provided in an arbitrary section, only the amount of strain distribution due to a temperature change is included. Therefore, the amount of strain distribution including only the amount of strain distribution due to temperature change is obtained from the strain distribution measuring device 5 by the initial strain canceller B7.
Is output to In the initial strain canceller B7, the stored temperature-dependent initial strain distribution amount at the reference time stored is subtracted from the temperature-dependent strain distribution amount at the time of inspection and output to the signal processor 8.
【0038】信号処理器8で初期歪キャンセラーA6か
らの出力から初期歪キャンセラーB7からの出力を減算
すると、信号処理器8からは、温度補償された、光ファ
イバー1の敷設直後(基準時)からの歪み分布量のみが
出力される。When the output from the initial distortion canceller B7 is subtracted from the output from the initial distortion canceller A6 by the signal processor 8, the signal processor 8 outputs the temperature-compensated signal immediately after the optical fiber 1 is laid (at the reference time). Only the distortion distribution amount is output.
【0039】このように、被計測物2の温度変化に影響
されることなく、真の歪み量が測定可能となり、温度分
布計測器を使用する必要がない。As described above, the true distortion amount can be measured without being affected by the temperature change of the object 2 to be measured, and it is not necessary to use a temperature distribution measuring device.
【0040】次に、図3を参照して、本発明の第2の実
施形態による歪計測装置を説明する。この実施形態で
は、光ファイバー1は端部1bと1cで折り返されてお
らず、区間1a−1bに対応する光ファイバー1−1と
区間1c−1dに対応する光ファイバー1−2として提
供される。温度に依存する歪み分布量と被計測物に依存
する歪み分布量を含む総合的な歪み分布量を測定すると
き、歪分布計測器5は光ファイバー1−1に接続され
る。その後、スイッチ25を切り替えて歪分布計測器5
は光ファイバー1−2に接続され、温度依存歪み分布量
を測定する。それ以外の動作は上記と同様であるので、
説明は省略する。Next, a distortion measuring device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the optical fiber 1 is not folded at the ends 1b and 1c, and is provided as an optical fiber 1-1 corresponding to the section 1a-1b and an optical fiber 1-2 corresponding to the section 1c-1d. When measuring the total amount of strain distribution including the amount of strain distribution depending on the temperature and the amount of strain distribution depending on the object to be measured, the strain distribution measuring device 5 is connected to the optical fiber 1-1. After that, the switch 25 is switched so that the strain distribution measuring device 5
Is connected to the optical fiber 1-2, and measures the temperature-dependent strain distribution. Other operations are the same as above,
Description is omitted.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の歪計測装
置によれば、被計測物2の温度変化に影響されることな
く、真の歪み量が測定可能となり、温度分布計測器を使
用する必要がない。従って、歪み計測装置を低価格で提
供するができる。As described above, according to the strain measuring apparatus of the present invention, the true strain amount can be measured without being affected by the temperature change of the object 2 to be measured, and the temperature distribution measuring device can be used. No need to do. Therefore, the strain measurement device can be provided at a low price.
【0042】また、本発明の歪み計測装置では、被計測
物に局所的な温度変化が起きても正確にその温度変化に
対する補正演算を行うことができる。Further, in the strain measuring apparatus of the present invention, even if a local temperature change occurs in the object to be measured, a correction operation for the temperature change can be accurately performed.
【図1】図1は、本発明の第1の実施形態による歪計測
装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a strain measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図2は、第1の実施形態の歪計測装置で使用さ
れる中空管と光ファイバーの関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a hollow tube and an optical fiber used in the strain measuring device according to the first embodiment.
【図3】図3は、本発明の第2の実施形態による歪計測
装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a strain measurement device according to a second embodiment of the present invention.
【図4】図4は、従来の歪計測装置で使用される温度分
布計測器での測定を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing measurement by a temperature distribution measuring device used in a conventional strain measuring device.
【図5】図5は、図4に示される方法で光ファイバーの
温度分布を測定したときの結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a result obtained by measuring a temperature distribution of the optical fiber by the method shown in FIG. 4;
【図6】図6は、従来の歪計測装置の構成を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional strain measuring device.
1、1−1、1−2:光ファイバー 2:被計測物 5:歪分布計測器 6:初期歪みキャンセラーA 7:初期歪みキャンセラーB 8、20:信号処理器 9:中空管 10:表示装置 22:温度分布計測器 24:恒温炉 25:光学スイッチ 1, 1-1, 1-2: Optical fiber 2: Object to be measured 5: Strain distribution measuring instrument 6: Initial strain canceller A 7: Initial strain canceller B 8, 20: Signal processor 9: Hollow tube 10: Display device 22: temperature distribution measuring instrument 24: constant temperature furnace 25: optical switch
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉村 忠士 長崎県長崎市深堀町五丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 塚野 正純 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tadashi Sugimura 5-717-1 Fukabori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki Sanishi Heavy Industries Co., Ltd. Nagasaki Research Institute (72) Inventor Masazumi Tsukano 1-1-1, Akunoura-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki No.Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.Nagasaki Shipyard
Claims (3)
バー部分からなる光ファイバーであって、前記第1の光
ファイバー部分は被計測物に固定して配設され、その配
設方向の前記被計測物の伸縮に従って伸縮し、前記第2
の光ファイバー部分は前記第1の光ファイバー部分に並
設され、前記被計測物の伸縮に関係なく伸縮自在に設け
られ、前記第1の光ファイバー部分と同じ温度環境に置
かれる光ファイバーと、 前記光ファイバーの歪み量分布を計測する歪分布計測器
と、 前記第1の光ファイバー部分に対する全体歪み量分布を
計算するための第1の歪み分布計算器と、 前記第2の光ファイバー部分に対する歪み量分布を計算
して前記第1の光ファイバー部分に対する温度依存歪み
量分布を計算する第2の歪み分布計算器と、及び前記全
体歪み量分布と前記温度依存歪み量分布とから実歪み量
分布を計算する処理器とを具備する歪み計測装置。1. An optical fiber comprising a first optical fiber portion and a second optical fiber portion, wherein the first optical fiber portion is fixedly provided on an object to be measured, and the object to be measured is arranged in a direction of the installation. Expands and contracts according to the expansion and contraction of the second
An optical fiber portion is provided in parallel with the first optical fiber portion, is provided so as to be able to expand and contract regardless of expansion and contraction of the object to be measured, and is placed in the same temperature environment as the first optical fiber portion; A strain distribution measuring device for measuring an amount distribution; a first strain distribution calculator for calculating an overall strain amount distribution for the first optical fiber portion; and a strain amount distribution for the second optical fiber portion. A second strain distribution calculator that calculates a temperature-dependent strain distribution for the first optical fiber portion; and a processor that calculates an actual strain distribution from the overall strain distribution and the temperature-dependent strain distribution. Equipped strain measurement device.
バー部分からなる光ファイバーであって、前記第1の光
ファイバー部分は被計測物に固定して配設され、その配
設方向の前記被計測物の伸縮に従って伸縮し、前記第2
の光ファイバー部分は少なくとも2つの中空管を通して
前記第1の光ファイバー部分に並設され、前記中空管の
間に遊びが設けられる光ファイバーと、 前記光ファイバーの歪み量分布を計測する歪分布計測器
と、 前記第1の光ファイバー部分に対する全体歪み量分布を
計算するための第1の歪み分布計算器と、 前記第2の光ファイバー部分に対する歪み量分布を計算
して前記第1の光ファイバー部分に対する温度依存歪み
量分布を計算する第2の歪み分布計算器と、及び前記全
体歪み量分布と前記温度依存歪み量分布とから実歪み量
分布を計算する処理器とを具備する歪み計測装置。2. An optical fiber comprising a first optical fiber portion and a second optical fiber portion, wherein said first optical fiber portion is fixedly arranged on an object to be measured, and said object to be measured in a direction in which said optical fiber portion is arranged. Expands and contracts according to the expansion and contraction of the second
An optical fiber portion is provided in parallel with the first optical fiber portion through at least two hollow tubes, and an optical fiber provided with a play between the hollow tubes, and a strain distribution measuring instrument for measuring a strain amount distribution of the optical fiber. A first strain distribution calculator for calculating a total strain distribution for the first optical fiber portion; and a temperature-dependent strain for the first optical fiber portion by calculating a strain distribution for the second optical fiber portion. A strain measurement device comprising: a second strain distribution calculator that calculates a quantity distribution; and a processor that calculates an actual strain quantity distribution from the overall strain quantity distribution and the temperature-dependent strain quantity distribution.
向の前記被計測物の伸縮に従って伸縮する第1の光ファ
イバーと、 少なくとも2つの中空管を通して前記第1の光ファイバ
ー部分に並設され、前記被計測物の伸縮に関係なく伸縮
自在に設けられ、前記第1の光ファイバーと同じ温度環
境に置かれる第2の光ファイバーと、 前記第1の光ファイバーと前記第2の光ファイバーの歪
み量分布とを計測する歪分布計測器であって、基準時に
測定された前記第1と第2の光ファイバーの歪み量分布
をそれぞれ第1の基準歪み量分布と第2の基準歪み量分
布として出力し、検査時に測定された前記第1と第2の
光ファイバーの歪み量分布をそれぞれ第1の検査歪み量
分布と第2の検査歪み量分布として出力する歪分布計測
器と、及び前記第1と第2の基準歪み量分布と前記第1
と第2の検査歪み量分布とから前記被計測物の前記配設
方向の歪み量を決定する歪み量分布処理装置とを具備す
る歪み計測装置。3. A first optical fiber which is fixed to an object to be measured and which expands and contracts in accordance with the expansion and contraction of the object to be measured in a direction in which the object is arranged, and at least two hollow tubes to the first optical fiber portion. A second optical fiber that is juxtaposed and provided so as to be able to expand and contract regardless of the expansion and contraction of the object to be measured, and is placed in the same temperature environment as the first optical fiber; and a distortion of the first optical fiber and the second optical fiber. A strain distribution measuring device for measuring the amount distribution of the first and second optical fibers measured at the time of reference as a first reference distortion amount distribution and a second reference distortion amount distribution, respectively. And a strain distribution measuring device for outputting the strain distributions of the first and second optical fibers measured at the time of inspection as a first inspection strain distribution and a second inspection strain distribution, respectively; Wherein a reference strain amount distribution of the two first
A strain amount distribution processing device for determining a strain amount of the object to be measured in the arrangement direction from the second inspection strain amount distribution.
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