JPH11287650A - 光ファイバーによるトンネル内空変形測定装置 - Google Patents
光ファイバーによるトンネル内空変形測定装置Info
- Publication number
- JPH11287650A JPH11287650A JP8880198A JP8880198A JPH11287650A JP H11287650 A JPH11287650 A JP H11287650A JP 8880198 A JP8880198 A JP 8880198A JP 8880198 A JP8880198 A JP 8880198A JP H11287650 A JPH11287650 A JP H11287650A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- tunnel
- deformation
- loop section
- loop
- 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.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、トンネル内空のｘ、ｙ、ｚ方向の変
形量を高感度で検出できるトンネル内空変形測定装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】光ファイバーの伸長による歪みに基づいて
トンネル内空の変形量を測定する装置において、単位ル
ープ区間長ｌ1 毎に所定の回数巻かれた光ファイバー９
により構成されるループ状光ファイバー２１と、歪分布
計測器１３と、単線式光ファイバー２０からなり、ルー
プ状光ファイバー２１は、トンネルの長さ方向（ｘ方
向）にトンネル内壁１ａに沿って敷設される単位ループ
区間長の部分と、トンネルの長さ方向に単位ループ区間
長の間隔を保ちながらトンネル断面（ｚ方向）に沿って
内壁１ａに密着するように固定される単位ループ区間長
の部分とを、交互に有し、ループ状光ファイバー２１の
端部と歪分布計測器１３の間は、単線式光ファイバー２
０により接続されていることを特徴とする。
形量を高感度で検出できるトンネル内空変形測定装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】光ファイバーの伸長による歪みに基づいて
トンネル内空の変形量を測定する装置において、単位ル
ープ区間長ｌ1 毎に所定の回数巻かれた光ファイバー９
により構成されるループ状光ファイバー２１と、歪分布
計測器１３と、単線式光ファイバー２０からなり、ルー
プ状光ファイバー２１は、トンネルの長さ方向（ｘ方
向）にトンネル内壁１ａに沿って敷設される単位ループ
区間長の部分と、トンネルの長さ方向に単位ループ区間
長の間隔を保ちながらトンネル断面（ｚ方向）に沿って
内壁１ａに密着するように固定される単位ループ区間長
の部分とを、交互に有し、ループ状光ファイバー２１の
端部と歪分布計測器１３の間は、単線式光ファイバー２
０により接続されていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道、道路及び水
路のトンネル等の内空の変形量測定装置に関する。 （用語の説明） （ａ）「光ファイバーの単位ループ区間長ｌ1 」 光ファイバーの単位ループ区間長ｌ1 とは、１ループ区
間の長さをいい、図２の例では、ｎ1 〜ｎ2 、ｎ2 〜ｎ
3 、ｎ3 〜ｎ4 、ｎ4 〜ｎ5 、ｎ5 〜ｎ6 の長さが、そ
れぞれ単位ループ区間長ｌ1 になる。 （ｂ）「光ファイバーのループ区間長Ｌ1 」 光ファイバーのループ区間長Ｌ1 とは、ループ状光ファ
イバーで構成される区間の長さをいい、図２の例では、
ｎ1 〜ｎ6 間の長さが、ループ区間長Ｌ1 になる。 （ｃ）「光ファイバーの全長」 光ファイバーの全長とは、光ファイバーのループ区間長
に使用される巻数を考慮した光ファイバーの長さに、図
１に示すトンネルの入り口から歪分布計測器までの光フ
ァイバーの長さを加えたものをいう。 （ｄ）「トンネルの内空変位」 トンネルの内空変位とは、図９のｘを基準ラインとする
形状を考えるとき、トンネル内壁断面のｘ、ｙ、ｚ方向
（図９）への変位をいう。 （ｅ）「単位ループ区間長ｌ1 内に２．５巻する」 単位ループ区間長ｌ1 内に２．５巻するとは、例えば図
１〜図２の場合、光ファイバーで単位ループ区間長ｌ1
（ｎ1 〜ｎ2 間）については、 第１巻 ｎ1 〜ｎ2 、ｎ2 〜ｎ1 、 第２巻 ｎ1 〜ｎ2 、ｎ2 〜ｎ1 、 半巻 ｎ1 〜ｎ2 、 単位ループ区間長ｌ1 （ｎ2 〜ｎ3 ）については、 第１巻 ｎ2 〜ｎ3 、ｎ3 〜ｎ2 、 第２巻 ｎ2 〜ｎ3 、ｎ3 〜ｎ2 、 半巻 ｎ2 〜ｎ3 、 単位ループ区間長ｌ1 （ｎ3 〜ｎ4 ）については、 第１巻 ｎ3 〜ｎ4 、ｎ4 〜ｎ3 、 第２巻 ｎ3 〜ｎ4 、ｎ4 〜ｎ3 、 半巻 ｎ3 〜ｎ4 、 （以下、省略）のように、単位ループ区間長ｌ1 内に光
ファイバーを２．５回巻くことをいう。
路のトンネル等の内空の変形量測定装置に関する。 （用語の説明） （ａ）「光ファイバーの単位ループ区間長ｌ1 」 光ファイバーの単位ループ区間長ｌ1 とは、１ループ区
間の長さをいい、図２の例では、ｎ1 〜ｎ2 、ｎ2 〜ｎ
3 、ｎ3 〜ｎ4 、ｎ4 〜ｎ5 、ｎ5 〜ｎ6 の長さが、そ
れぞれ単位ループ区間長ｌ1 になる。 （ｂ）「光ファイバーのループ区間長Ｌ1 」 光ファイバーのループ区間長Ｌ1 とは、ループ状光ファ
イバーで構成される区間の長さをいい、図２の例では、
ｎ1 〜ｎ6 間の長さが、ループ区間長Ｌ1 になる。 （ｃ）「光ファイバーの全長」 光ファイバーの全長とは、光ファイバーのループ区間長
に使用される巻数を考慮した光ファイバーの長さに、図
１に示すトンネルの入り口から歪分布計測器までの光フ
ァイバーの長さを加えたものをいう。 （ｄ）「トンネルの内空変位」 トンネルの内空変位とは、図９のｘを基準ラインとする
形状を考えるとき、トンネル内壁断面のｘ、ｙ、ｚ方向
（図９）への変位をいう。 （ｅ）「単位ループ区間長ｌ1 内に２．５巻する」 単位ループ区間長ｌ1 内に２．５巻するとは、例えば図
１〜図２の場合、光ファイバーで単位ループ区間長ｌ1
（ｎ1 〜ｎ2 間）については、 第１巻 ｎ1 〜ｎ2 、ｎ2 〜ｎ1 、 第２巻 ｎ1 〜ｎ2 、ｎ2 〜ｎ1 、 半巻 ｎ1 〜ｎ2 、 単位ループ区間長ｌ1 （ｎ2 〜ｎ3 ）については、 第１巻 ｎ2 〜ｎ3 、ｎ3 〜ｎ2 、 第２巻 ｎ2 〜ｎ3 、ｎ3 〜ｎ2 、 半巻 ｎ2 〜ｎ3 、 単位ループ区間長ｌ1 （ｎ3 〜ｎ4 ）については、 第１巻 ｎ3 〜ｎ4 、ｎ4 〜ｎ3 、 第２巻 ｎ3 〜ｎ4 、ｎ4 〜ｎ3 、 半巻 ｎ3 〜ｎ4 、 （以下、省略）のように、単位ループ区間長ｌ1 内に光
ファイバーを２．５回巻くことをいう。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術を図５〜図９に示す。図５は
従来の第１の技術を示す図、図６〜図７は従来の第２の
技術を示す図、図８〜図９は従来の第３の技術を示す図
である。 （従来の第１の技術）従来の第１の技術は、図５に示す
ようにトンネル１内において、トンネル通路上の任意の
位置に測定点２を挟んで高さ角及び水平角を測定する２
台のディジタルトランシット３、４を、例えば７〜８ｍ
離して水平に設置し、かつこれらデイジタルトランシッ
ト３、４の前面のトンネル内壁１ａに視準尺５を貼り付
ける。
従来の第１の技術を示す図、図６〜図７は従来の第２の
技術を示す図、図８〜図９は従来の第３の技術を示す図
である。 （従来の第１の技術）従来の第１の技術は、図５に示す
ようにトンネル１内において、トンネル通路上の任意の
位置に測定点２を挟んで高さ角及び水平角を測定する２
台のディジタルトランシット３、４を、例えば７〜８ｍ
離して水平に設置し、かつこれらデイジタルトランシッ
ト３、４の前面のトンネル内壁１ａに視準尺５を貼り付
ける。
【０００３】このような準備の後、各ディジタルトラン
シット３、４において互いに視準尺５を視準させて視準
線を一致させる。そして、各ディジタルトランシット
３、４の望遠鏡を通して視準尺５の両端に貼り付けられ
ている視準標６を視準し、この後に互いを視準する。こ
れにより、任意に設置した各ディジタルトランシット
３、４の位置座標が決定される。
シット３、４において互いに視準尺５を視準させて視準
線を一致させる。そして、各ディジタルトランシット
３、４の望遠鏡を通して視準尺５の両端に貼り付けられ
ている視準標６を視準し、この後に互いを視準する。こ
れにより、任意に設置した各ディジタルトランシット
３、４の位置座標が決定される。
【０００４】この後に、各ディジタルトランシット３、
４を用いて測定点２を視準することーによって、測定点
２の座標が定まる。このようにして全ての測定点２に対
する視準が行われる。
４を用いて測定点２を視準することーによって、測定点
２の座標が定まる。このようにして全ての測定点２に対
する視準が行われる。
【０００５】全ての測定点２に対する視準が終了する
と、これら測定点２の位置座標は、例えばラップトップ
型のパーソナルコンピュータ７にインプットされ、この
パーソナルコンピュータ７により全ての測定点２の位置
座標を用いて座標計算して各測定点２間の間隔が算出さ
れる。
と、これら測定点２の位置座標は、例えばラップトップ
型のパーソナルコンピュータ７にインプットされ、この
パーソナルコンピュータ７により全ての測定点２の位置
座標を用いて座標計算して各測定点２間の間隔が算出さ
れる。
【０００６】そうして、以上の作業をトンネル１の各断
面位置で定期的に行い、トンネル内壁１ａの変形量を求
める。 （従来の第２の技術）従来の第２の技術は、図６に示す
ように、トンネル内壁１ａに複数の格子型光ファイバー
センサ８ａ〜８ｄを取り付けている。これら格子型光フ
ァイバーセンサ８ａ〜８ｄは、図７に示すように、光フ
ァイバー９の先端にコア１０を設け、このコア１０内に
格子状のスリット１１を設けたものとなっている。
面位置で定期的に行い、トンネル内壁１ａの変形量を求
める。 （従来の第２の技術）従来の第２の技術は、図６に示す
ように、トンネル内壁１ａに複数の格子型光ファイバー
センサ８ａ〜８ｄを取り付けている。これら格子型光フ
ァイバーセンサ８ａ〜８ｄは、図７に示すように、光フ
ァイバー９の先端にコア１０を設け、このコア１０内に
格子状のスリット１１を設けたものとなっている。
【０００７】このような構成であれば、トンネル内壁１
ａが変形すると、この変形に応じてコア１０内のスリッ
ト１１のピッチが変化する。このスリット１１のピッチ
が変化すると、光ファイバー９の端部から入射した光の
後方散乱光の周波数が変化するので、この後方散乱光の
周波数を測定することによりトンネル内壁１ａの変形量
が求められる。 （従来の第３の技術）従来の第３の技術は、図８に示す
ようにトンネル内壁１ａに光ファィバー９を貼り付け、
かつ、この光フアイバー９の端部に歪分布計測器１３を
接続したものとなっている。
ａが変形すると、この変形に応じてコア１０内のスリッ
ト１１のピッチが変化する。このスリット１１のピッチ
が変化すると、光ファイバー９の端部から入射した光の
後方散乱光の周波数が変化するので、この後方散乱光の
周波数を測定することによりトンネル内壁１ａの変形量
が求められる。 （従来の第３の技術）従来の第３の技術は、図８に示す
ようにトンネル内壁１ａに光ファィバー９を貼り付け、
かつ、この光フアイバー９の端部に歪分布計測器１３を
接続したものとなっている。
【０００８】このような構成において、歪分布計測器１
３は、光ファイバー９の片端からレ−ザパルス光を照射
して、光ファイバー内で生じる後方散乱光（ブリルアン
散乱光）をコーヒレント検出方法により高感度に検出
し、光フアイバー９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、かつレーザパ
ルス光を照射してから後方散乱光が戻ってくる時間によ
り歪みの位置を測定するもので、この測定結果から光フ
ァィバー９の全長に亘る歪み分布を求めてトンネル内壁
１ａの変形量を得る。
３は、光ファイバー９の片端からレ−ザパルス光を照射
して、光ファイバー内で生じる後方散乱光（ブリルアン
散乱光）をコーヒレント検出方法により高感度に検出
し、光フアイバー９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、かつレーザパ
ルス光を照射してから後方散乱光が戻ってくる時間によ
り歪みの位置を測定するもので、この測定結果から光フ
ァィバー９の全長に亘る歪み分布を求めてトンネル内壁
１ａの変形量を得る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。 （１）上記第１の技術では、構造物がトンネル１の場
合、列車や車両などの交通規制が必要となり、かつ測定
点２が定点で、かつ変形量の測定の作業を定期的に行う
ものとなるため、トンネル内壁１ａの変形量の全体監
視、連続監視ができない。 （２）又、上記第２の技術では、トンネル１のような長
大な構造物の場合、構造物全体の形状変形を監視するに
は、多数の格子型光ファィバーセンサ８ａ〜８ｄ、…が
必要となる。
ような問題がある。 （１）上記第１の技術では、構造物がトンネル１の場
合、列車や車両などの交通規制が必要となり、かつ測定
点２が定点で、かつ変形量の測定の作業を定期的に行う
ものとなるため、トンネル内壁１ａの変形量の全体監
視、連続監視ができない。 （２）又、上記第２の技術では、トンネル１のような長
大な構造物の場合、構造物全体の形状変形を監視するに
は、多数の格子型光ファィバーセンサ８ａ〜８ｄ、…が
必要となる。
【００１０】このように多数の格子型光ファイバーセン
サ８ａ〜８ｄ、…を設けた場合の対処として、格子型光
ファイバーセンサ８ａ〜８ｄ、…の数点を１本の光ファ
ィバー９で接続する例が他の文献などで報告されている
が、いずれにしても測定点が多くなると、格子型光ファ
ィバーセンサ８ａ〜８ｄ、…や光ファイバーケ−ブルの
敷設数が多くなる。 （３）上記第３の技術では、光ファイバー９が敷設され
た光ファイバーの長さ方向のトンネル内壁の変形、すな
わち、図９に示す光ファイバー９のａｃ間でのｚ方向
（トンネル内壁の上下方向）の変形に対して、例えば約
２ｍ長さで０．２ｍｍ程度のトンネル内壁１ａの伸長を
検出できるが、ｙ方向（トンネル内壁の凸凹変形）、ｘ
方向（トンネル内壁のトンネルの長さ方向変形）に対し
ては検出感度が悪い。
サ８ａ〜８ｄ、…を設けた場合の対処として、格子型光
ファイバーセンサ８ａ〜８ｄ、…の数点を１本の光ファ
ィバー９で接続する例が他の文献などで報告されている
が、いずれにしても測定点が多くなると、格子型光ファ
ィバーセンサ８ａ〜８ｄ、…や光ファイバーケ−ブルの
敷設数が多くなる。 （３）上記第３の技術では、光ファイバー９が敷設され
た光ファイバーの長さ方向のトンネル内壁の変形、すな
わち、図９に示す光ファイバー９のａｃ間でのｚ方向
（トンネル内壁の上下方向）の変形に対して、例えば約
２ｍ長さで０．２ｍｍ程度のトンネル内壁１ａの伸長を
検出できるが、ｙ方向（トンネル内壁の凸凹変形）、ｘ
方向（トンネル内壁のトンネルの長さ方向変形）に対し
ては検出感度が悪い。
【００１１】例えば、図９に示すように光ファイバー９
が、変形する前の実線で示す各点ａ、ｂ、ｃの状態での
長さが、２ｍであったものが、トンネル内壁１ａの変形
により点線で示す各点ａ、ｄ、ｃの状態での光ファイバ
ー９の長さが、２ｍ＋０．２ｍｍに変形するには、光フ
ァイバー９の中心点ｂがｄに変形する変形量Δ１（ｂｄ
の長さ）は、 Δ１＝sin [ cos -1（1000/1000.1 ）］×1000.1 ＝１４．１４ …（１） から約１４．１４ｍｍとなり、トンネル１のｙ方向の変
形して対しては検出感度が悪いことが分かる。
が、変形する前の実線で示す各点ａ、ｂ、ｃの状態での
長さが、２ｍであったものが、トンネル内壁１ａの変形
により点線で示す各点ａ、ｄ、ｃの状態での光ファイバ
ー９の長さが、２ｍ＋０．２ｍｍに変形するには、光フ
ァイバー９の中心点ｂがｄに変形する変形量Δ１（ｂｄ
の長さ）は、 Δ１＝sin [ cos -1（1000/1000.1 ）］×1000.1 ＝１４．１４ …（１） から約１４．１４ｍｍとなり、トンネル１のｙ方向の変
形して対しては検出感度が悪いことが分かる。
【００１２】本発明は、上記問題を解決することが出来
る装置、すなわち、トンネル内空のｘ、ｙ、ｚ方向の変
形量を高感度で検出できるトンネル内空変形測定装置を
提供することを目的とする。
る装置、すなわち、トンネル内空のｘ、ｙ、ｚ方向の変
形量を高感度で検出できるトンネル内空変形測定装置を
提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】（第１の手段）本発明に
係る光ファイバーによるトンネル内空変形測定装置は、
光ファイバーの伸長による歪みに基づいてトンネル内空
の変形量を測定する装置において、（Ａ）単位ループ区
間長ｌ1 毎に所定の回数巻かれた光ファイバー９により
構成されるループ状光ファイバー２１と、歪分布計測器
１３と、単線式光ファイバー２０からなり、（Ｂ）前記
ループ状光ファイバー２１は、トンネルの長さ方向（ｘ
方向）にトンネル内壁１ａに沿って敷設される単位ルー
プ区間長の部分と、トンネルの長さ方向に単位ループ区
間長の間隔を保ちながらトンネル断面（ｚ方向）に沿っ
て内壁１ａに密着するように固定される単位ループ区間
長の部分とを、交互に有し、（Ｃ）前記ループ状光ファ
イバー２１の端部と歪分布計測器１３の間は、単線式光
ファイバー２０により接続されていることを特徴とす
る。
係る光ファイバーによるトンネル内空変形測定装置は、
光ファイバーの伸長による歪みに基づいてトンネル内空
の変形量を測定する装置において、（Ａ）単位ループ区
間長ｌ1 毎に所定の回数巻かれた光ファイバー９により
構成されるループ状光ファイバー２１と、歪分布計測器
１３と、単線式光ファイバー２０からなり、（Ｂ）前記
ループ状光ファイバー２１は、トンネルの長さ方向（ｘ
方向）にトンネル内壁１ａに沿って敷設される単位ルー
プ区間長の部分と、トンネルの長さ方向に単位ループ区
間長の間隔を保ちながらトンネル断面（ｚ方向）に沿っ
て内壁１ａに密着するように固定される単位ループ区間
長の部分とを、交互に有し、（Ｃ）前記ループ状光ファ
イバー２１の端部と歪分布計測器１３の間は、単線式光
ファイバー２０により接続されていることを特徴とす
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態を図１〜図４に示す。図１は、本発明の
第１の実施の形態にに係るトンネル内空断面の歪の測定
状況を示す図、図２は、本発明の光ファイバー敷設の原
理図、図３は、本発明原理に基づく光ファイバーの構造
の１例を示す図、図４は、本発明の第１の実施の形態に
係るループ状方式と従来の単線式光ファイバー方式の歪
検出特性を示す図である。
１の実施の形態を図１〜図４に示す。図１は、本発明の
第１の実施の形態にに係るトンネル内空断面の歪の測定
状況を示す図、図２は、本発明の光ファイバー敷設の原
理図、図３は、本発明原理に基づく光ファイバーの構造
の１例を示す図、図４は、本発明の第１の実施の形態に
係るループ状方式と従来の単線式光ファイバー方式の歪
検出特性を示す図である。
【００１５】本発明のトンネル内空断面の歪測定状況
は、図１に示すように、トンネル内空面１ａに任意本数
のループ状光ファイバー２１を敷設し、ループ状光ファ
イバーのｎ1 と歪分布計測器１３の間は、単線式光ファ
イバーを、公知の方法で接続して、使用する。
は、図１に示すように、トンネル内空面１ａに任意本数
のループ状光ファイバー２１を敷設し、ループ状光ファ
イバーのｎ1 と歪分布計測器１３の間は、単線式光ファ
イバーを、公知の方法で接続して、使用する。
【００１６】本発明装置における光ファイバー敷設の原
理は、図２に示すように、光ファイバー９の単位ループ
区間長ｌ1 内に２．５巻することにより、単位ループ区
間内に従来の単線式光ファイバーの５本分（２．５巻×
２本／巻＝５本；１巻＝従来の単線式光ファイバーの２
本分に相当）敷設している。
理は、図２に示すように、光ファイバー９の単位ループ
区間長ｌ1 内に２．５巻することにより、単位ループ区
間内に従来の単線式光ファイバーの５本分（２．５巻×
２本／巻＝５本；１巻＝従来の単線式光ファイバーの２
本分に相当）敷設している。
【００１７】この時、ループ状光ファイバーの曲げ半径
Ｒは、光ファイバーの曲げによる光伝送損失が起きない
ように、３０ｍｍ以上としている。そして図２の例で
は、単位ループ区間長ｌ1 ＝約４００ｍｍとし、この区
間の光ファイバー９のループ区間長Ｌ1 を ループ区間長Ｌ1 ＝約４００ｍｍ×５＝約２０００ｍｍ
＝約２ｍ、 としている。
Ｒは、光ファイバーの曲げによる光伝送損失が起きない
ように、３０ｍｍ以上としている。そして図２の例で
は、単位ループ区間長ｌ1 ＝約４００ｍｍとし、この区
間の光ファイバー９のループ区間長Ｌ1 を ループ区間長Ｌ1 ＝約４００ｍｍ×５＝約２０００ｍｍ
＝約２ｍ、 としている。
【００１８】図３は、上記原理に基づくループ状の光フ
ァイバーを製作した例で、薄膜状の基板１００上に光フ
ァイバー９を予め接着している。テンションの伸縮、両
方向の歪を検知するため、予め光ファイバー本体に張力
を付けて薄膜状の基板１００に貼り付けている。
ァイバーを製作した例で、薄膜状の基板１００上に光フ
ァイバー９を予め接着している。テンションの伸縮、両
方向の歪を検知するため、予め光ファイバー本体に張力
を付けて薄膜状の基板１００に貼り付けている。
【００１９】図４は、本発明で使用するループ状の光フ
ァイバー２１と、従来の単線式光ファイバー２０を試験
片に接着し長手方向に引っ張ったときの歪検知特性で、
横軸に引張り量、縦軸に歪検知出力を示している。
ァイバー２１と、従来の単線式光ファイバー２０を試験
片に接着し長手方向に引っ張ったときの歪検知特性で、
横軸に引張り量、縦軸に歪検知出力を示している。
【００２０】試験片２ｍの０．０８ｍｍの引張り量に対
して、従来の単線式光ファイバー２０は、０．０４％の
歪検知出力を示すが、本発明で使用するループ状の光フ
ァイバー２１は、０．２０％の歪検知出力であり、約５
倍の感度を持っている。
して、従来の単線式光ファイバー２０は、０．０４％の
歪検知出力を示すが、本発明で使用するループ状の光フ
ァイバー２１は、０．２０％の歪検知出力であり、約５
倍の感度を持っている。
【００２１】以上のことを図９の△ｌ（ｂｄ間の長さ）
に換算すると、従来の単線式光ファイバーの検知能力は
△ｌ＝１４．１４ｍｍであるのに対して、本発明のルー
プ状光ファイバーの検知能力は△ｌ＝約２．８３ｍｍで
あり、本発明で使用するループ状の光ファイバーを使用
すれば、従来の単線式光ファイバーの約１／５の歪まで
検知可能になる。
に換算すると、従来の単線式光ファイバーの検知能力は
△ｌ＝１４．１４ｍｍであるのに対して、本発明のルー
プ状光ファイバーの検知能力は△ｌ＝約２．８３ｍｍで
あり、本発明で使用するループ状の光ファイバーを使用
すれば、従来の単線式光ファイバーの約１／５の歪まで
検知可能になる。
【００２２】光ファイバー９の単位区間長ｌ1 を４００
ｍｍとし、光ファイバーの巻数を４．５巻（光ファイバ
ー９本）として接着した試験片２ｍを、０．０８ｍｍ引
っ張ると０．３６％の歪検知出力であり、従来の単線式
光ファイバー方式の約９倍の感度を持つことになる。
ｍｍとし、光ファイバーの巻数を４．５巻（光ファイバ
ー９本）として接着した試験片２ｍを、０．０８ｍｍ引
っ張ると０．３６％の歪検知出力であり、従来の単線式
光ファイバー方式の約９倍の感度を持つことになる。
【００２３】また光ファイバー９の単位区間長ｌ1 は、
光ファイバーの曲げによる減衰を起こさない半径３０ｍ
ｍ以上であればよい。仮に単位区間長ｌ1 を約２００ｍ
ｍとし、光ファイバーの巻数を４．５（光ファイバー９
本）として接着した試験片２ｍを０．０８ｍｍ引っ張る
と０．６８％の歪検知出力であり、従来の単線式光ファ
イバー方式の約１８倍の感度を持つことになる。
光ファイバーの曲げによる減衰を起こさない半径３０ｍ
ｍ以上であればよい。仮に単位区間長ｌ1 を約２００ｍ
ｍとし、光ファイバーの巻数を４．５（光ファイバー９
本）として接着した試験片２ｍを０．０８ｍｍ引っ張る
と０．６８％の歪検知出力であり、従来の単線式光ファ
イバー方式の約１８倍の感度を持つことになる。
【００２４】光ファイバー９の単位区間長ｌ1 と光ファ
イバーの巻数は歪検知目標に最適になるように設定す
る。図２を基にして製作したループ状光ファイバー２１
を、図１のようにトンネル内壁１ａに、数ｍ又は数１０
ｍ間隔で、密着するように固定する。
イバーの巻数は歪検知目標に最適になるように設定す
る。図２を基にして製作したループ状光ファイバー２１
を、図１のようにトンネル内壁１ａに、数ｍ又は数１０
ｍ間隔で、密着するように固定する。
【００２５】図１のように、歪分布計測器１３とループ
状光ファイバーのｎ1 の間には単線式光ファイバー２０
を使用し、トンネル１の内壁にはループ状光ファイバー
２１を設置する。
状光ファイバーのｎ1 の間には単線式光ファイバー２０
を使用し、トンネル１の内壁にはループ状光ファイバー
２１を設置する。
【００２６】光を歪分布計測器１３から入射すると、Ａ
点（変形部）で光の反射が発生し、その反射が戻ってく
る時間を計測することにより、Ａ点までの距離が分か
り、ループ状光ファイバー２１をトンネル内空面に固定
した位置関係により変形の発生位置を特定することが出
来る。
点（変形部）で光の反射が発生し、その反射が戻ってく
る時間を計測することにより、Ａ点までの距離が分か
り、ループ状光ファイバー２１をトンネル内空面に固定
した位置関係により変形の発生位置を特定することが出
来る。
【００２７】図２に示すループ状光ファイバー２１の曲
げ半径Ｒは、光伝送損失を起こさないように３０ｍｍ以
上としたが、歪測定距離が短い場合はこの限りではな
い。現在の歪分布計測器のダイナミックレンジは、約８
ｄＢ（パルス幅２０ｎにおいて、歪２ｍ分解にて計測）
である。
げ半径Ｒは、光伝送損失を起こさないように３０ｍｍ以
上としたが、歪測定距離が短い場合はこの限りではな
い。現在の歪分布計測器のダイナミックレンジは、約８
ｄＢ（パルス幅２０ｎにおいて、歪２ｍ分解にて計測）
である。
【００２８】我々の試験では、 半径３０Ｒでの２００回での伝送損失は約 ０．０ｄＢ
（曲げ減衰なし） 半径２５Ｒでの２００回での伝送損失は約−０．８ｄＢ 半径２０Ｒでの２００回での伝送損失は約−２．０ｄＢ であった。
（曲げ減衰なし） 半径２５Ｒでの２００回での伝送損失は約−０．８ｄＢ 半径２０Ｒでの２００回での伝送損失は約−２．０ｄＢ であった。
【００２９】 光ファイバー自体の伝送損失は −２．５ｄＢ／ｋｍ、 光コネクタの損失は −２．０ｄＢ／個、 光ファイバー溶着接続の損失は −２．０ｄＢ／個、 を目安にして、計測長、接続点などを考慮し、最適半径
Ｒとループ間距離を決定する。
Ｒとループ間距離を決定する。
【００３０】１例として、 半径Ｒは ２５ｍｍ、 光ファイバーの単位ループ区間長ｌ1 は ２００ｍｍ＝０．２ｍ、 単位ループ区間長ｌ1 における巻数は ２．５巻（光ファイバー５本分） トンネル内空面敷設長Ｌは ２００ｍ 光ファイバーの全長は 約１０００ｍ、（２００ｍ×５） 溶着接続点は ２点、 光コネクタは １個、 とし、 光ループでの減衰を −２．０ ｄＢ（５００回） 光ファイバー自体の伝送損失を −０．０２５ｄＢ 光ファイバー溶着接続の損失を −０．２ ｄＢ 光コネクタの損失を −２．０ ｄＢ とすると、 合計損失は −４．２ ｄＢ となるが、トンネルの内空変位の計測感度は、図４から
判るように、従来の単線式光ファイバー方式の約５倍に
なる（巻数を増加すると感度は増加する）。
判るように、従来の単線式光ファイバー方式の約５倍に
なる（巻数を増加すると感度は増加する）。
【００３１】また、局部歪も単位ループ区間長ｌ1 （上
記例では２００ｍｍ）毎に検知可能になる。薄膜状の基
板１００に光ファイバーを接着する作業は工場で行って
いるため、現地での光ファイバーの敷設が簡単になり、
作業効率が向上する。
記例では２００ｍｍ）毎に検知可能になる。薄膜状の基
板１００に光ファイバーを接着する作業は工場で行って
いるため、現地での光ファイバーの敷設が簡単になり、
作業効率が向上する。
【００３２】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）トンネルの内空変位の計測感度を従来の単線式光
ファイバー方式の数倍以上にすることが出来る。 （２）薄膜状の基板に光ファイバーを接着する作業は工
場で行っているため、現地での光ファイバーの敷設が簡
単になり、作業効率を向上することが出来る。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）トンネルの内空変位の計測感度を従来の単線式光
ファイバー方式の数倍以上にすることが出来る。 （２）薄膜状の基板に光ファイバーを接着する作業は工
場で行っているため、現地での光ファイバーの敷設が簡
単になり、作業効率を向上することが出来る。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るトンネル内空
断面の歪の測定状況を示す図。
断面の歪の測定状況を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバー
敷設の原理図。
敷設の原理図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバー
の構造の１例を示す図。
の構造の１例を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るループ状方式
と従来の単線式光ファイバー方式の歪検出特性を示す
図。
と従来の単線式光ファイバー方式の歪検出特性を示す
図。
【図５】従来の第１の技術を示す図。
【図６】従来の第２の技術を示す図（１）。
【図７】従来の第２の技術を示す図（２）。
【図８】従来の第３の技術を示す図（１）。
【図９】従来の第３の技術を示す図（２）。
１ …トンネル １ａ…トンネル内壁 ２ …測定点 ３ …ディジタルトランシット ４ …ディジタルトランシット ５ …視準尺 ６ …視準標 ７ …パーソナルコンピュータ ８ …格子型光ファイバーセンサ ９ …光ファイバー １０…コア １１…スリット １２…光ファイバー・ドラム １３…歪分布計測器 ２０…単線式光ファイバー ２１…ループ状光ファイバー １００…薄膜状の基板 ｘ方向…トンネルの長さ方向 ｙ方向…トンネルの内外方向（内壁の凸凹変形の方向） ｚ方向…トンネルのｘ方向とｙ方向に垂直な方向（内壁
の上下方向）
の上下方向）
Claims (1)
- 【請求項１】光ファイバーの伸長による歪みに基づいて
トンネル内空の変形量を測定する装置において、 単位ループ区間長毎に所定の回数巻かれた光ファイバー
により構成されるループ状光ファイバーと、歪分布計測
器と、単線式光ファイバーからなり、 前記ループ状光ファイバーは、トンネルの長さ方向にト
ンネル内壁に沿って敷設される単位ループ区間長の部分
と、トンネルの長さ方向に単位ループ区間長の間隔を保
ちながらトンネルの断面に沿って内壁１ａに密着するよ
うに固定される単位ループ区間長の部分とを、交互に有
し、 前記ループ状光ファイバーの端部と前記歪分布計測器の
間は、単線式光ファイバーにより接続されていることを
特徴とする光ファイバーによるトンネル内空変形測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8880198A JPH11287650A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 光ファイバーによるトンネル内空変形測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8880198A JPH11287650A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 光ファイバーによるトンネル内空変形測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11287650A true JPH11287650A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=13952983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8880198A Withdrawn JPH11287650A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 光ファイバーによるトンネル内空変形測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11287650A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003270078A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Japan Gas Association | 岩盤内高圧気体貯蔵施設の健全性検証装置、及び健全性検証方法 |
| FR2839585A1 (fr) * | 2002-04-12 | 2003-11-14 | Mitsubishi Electric Corp | Dispositif d'antenne apte a mesurer et compenser une deforma tion et un deplacement dudit dispositif |
| US7542856B2 (en) | 2003-07-02 | 2009-06-02 | Neubrex Co., Ltd. | Structure monitor system |
| KR101043354B1 (ko) | 2009-05-12 | 2011-06-22 | 권영억 | 측정지역의 변위차 측정장치 및 방법 |
| CN102494628A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-06-13 | 吉林省明普光学科技有限公司 | 一种隧道变形激光测量方法和装置 |
| KR101306935B1 (ko) * | 2011-08-30 | 2013-09-10 | 주식회사 이제이텍 | 2열 광섬유센서를 이용한 터널의 형상 및 응력측정 방법 |
| CN105180822A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-12-23 | 苏州欧可罗电子科技有限公司 | 一种海底隧道变形监控装置 |
| CN106989685A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-28 | 山西省交通科学研究院 | 一种基于分布式光纤的盾构隧道管片整体变形监测装置及其监测方法 |
| CN111220085A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-06-02 | 西南交通大学 | 一种基于三维激光扫描点云数据的隧道大变形量测方法 |
| CN114184137A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-15 | 四川农业大学 | 一种基于长标距光纤传感技术的隧道变形监测系统及方法 |
-
1998
- 1998-04-01 JP JP8880198A patent/JPH11287650A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003270078A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Japan Gas Association | 岩盤内高圧気体貯蔵施設の健全性検証装置、及び健全性検証方法 |
| FR2839585A1 (fr) * | 2002-04-12 | 2003-11-14 | Mitsubishi Electric Corp | Dispositif d'antenne apte a mesurer et compenser une deforma tion et un deplacement dudit dispositif |
| US7542856B2 (en) | 2003-07-02 | 2009-06-02 | Neubrex Co., Ltd. | Structure monitor system |
| KR101043354B1 (ko) | 2009-05-12 | 2011-06-22 | 권영억 | 측정지역의 변위차 측정장치 및 방법 |
| KR101306935B1 (ko) * | 2011-08-30 | 2013-09-10 | 주식회사 이제이텍 | 2열 광섬유센서를 이용한 터널의 형상 및 응력측정 방법 |
| CN102494628A (zh) * | 2011-12-13 | 2012-06-13 | 吉林省明普光学科技有限公司 | 一种隧道变形激光测量方法和装置 |
| CN105180822A (zh) * | 2015-08-10 | 2015-12-23 | 苏州欧可罗电子科技有限公司 | 一种海底隧道变形监控装置 |
| CN106989685A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-28 | 山西省交通科学研究院 | 一种基于分布式光纤的盾构隧道管片整体变形监测装置及其监测方法 |
| CN111220085A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-06-02 | 西南交通大学 | 一种基于三维激光扫描点云数据的隧道大变形量测方法 |
| CN114184137A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-15 | 四川农业大学 | 一种基于长标距光纤传感技术的隧道变形监测系统及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6813403B2 (en) | Monitoring of large structures using brillouin spectrum analysis | |
| JP3668199B2 (ja) | トンネルの変形測定方法 | |
| US11519759B2 (en) | Cable, cable shape sensing system, sensing system, and cable shape sensing method | |
| JP2006250647A (ja) | ワイヤケーブル、並びに張力測定システム及び張力測定方法 | |
| JP2007297777A (ja) | 吊り構造用のケーブル及び測定システム | |
| JPH11287650A (ja) | 光ファイバーによるトンネル内空変形測定装置 | |
| JP6346851B2 (ja) | 光ファイバの曲げ形状測定装置及びその曲げ形状測定方法 | |
| JP6346852B2 (ja) | 光ファイバの曲げ形状測定装置及びその曲げ形状測定方法 | |
| CN115060186B (zh) | 基于弱反射率光栅阵列的桥梁主梁安全监测系统及方法 | |
| JPH08125607A (ja) | 光伝送路障害点標定方法および光伝送線 | |
| JP2003014554A (ja) | 温度測定システム | |
| JP6283602B2 (ja) | 光ファイバの曲げ形状測定装置及びその曲げ形状測定方法 | |
| CN110514134A (zh) | 基于分布式光纤的桥梁动挠度监测方法 | |
| CN115389066A (zh) | 一种基于分布式光纤光栅感测的桥梁健康监测系统 | |
| JP3224762B2 (ja) | 光ファイバケーブル | |
| JP4824593B2 (ja) | 風力監視装置 | |
| JP2004053437A (ja) | 変位測定装置 | |
| JP2007121155A (ja) | 異常検知装置及び異常検知方法 | |
| JP2002048517A (ja) | 歪みセンシング用ケーブル及び歪み計測方法 | |
| JP2001227994A (ja) | 光ファイバセンサの組立方法および光ファイバセンサ | |
| JP2002048516A (ja) | 光ファイバセンサおよびその施工方法 | |
| JPH04134204A (ja) | 歪センサ用光ファイバケーブル | |
| JP2000155040A (ja) | 光ファイバを用いた探査対象の監視システム | |
| JP3546130B2 (ja) | 構造物の変形量測定装置 | |
| CN215064654U (zh) | 一种基于分布式光纤的桥隧结构运营安全监测与预警系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |