JPWO2016129051A1

JPWO2016129051A1 - ひずみ測定方法、及びひずみ測定システム

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Publication number: JPWO2016129051A1
Application number: JP2016538123A
Authority: JP
Inventors: 秀雄石丸; 田中　誠; 田中　　誠; 栄今田
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-02-10
Also published as: JP6150014B2; WO2016129051A1

Abstract

被測定物２の表面に生じたひずみを簡素な構成にて精度よく測定する。被測定物２の表面から所定距離離れた構造物６に第１乃至第４レーザ変位計１０〜４０を設け、また第１反射体１２及び第２反射体２２の組と第３反射体３２及び第４反射体４２の組とを、測定対象部位を夫々の間に挟むように配置する。第１反射体１２及び第３反射体３２の反射面は、被測定物２の表面に生じたひずみに因る夫々の変位量に応じて第１レーザ変位計１０又は第３レーザ変位計３０との間の距離が変化する形状を呈し、第２反射体２２及び第４反射体４２の反射面は、被測定物２の表面に生じたひずみに因り第３反射体３２又は第４反射体４２が変位しても第３レーザ変位計３０又は第４レーザ変位計４０との間の距離が変化しない形状を呈する。第１乃至第４レーザ変位計１０〜４０により測定される変化量に基づき、測定対象部位に生じるひずみを求める。

Description

この発明は、ひずみ測定方法、及びひずみ測定システムに関する。

特許文献１には、火力発電プラント用高温配管の長手溶接部の亀裂を検出する方法として、長手溶接部近傍および当該個所と同一円周上の管母材に管内圧力にともない変化するひずみ変動量をひずみゲージで測定し、これら２箇所のひずみ変動量の差を求め、検査すべき高温配管と同じ形状のサンプル管を複数個用意し、これらサンプル管毎に長手溶接部近傍に深さの異なる亀裂を形成し、検査すべき高温配管と同様に長手溶接部近傍および当該個所と同一円周上の管母材における各ひずみ変動量の差を測定し、数値解析により亀裂の有無と亀裂の深さを算出し、高温配管におけるひずみ変動量を数値解析によって求めた亀裂の深さとひずみ変動量の差との関係と比較することにより高温配管の長手溶接部の亀裂の有無と深さを測定することが記載されている。

特許文献２には、測定対象物に取り付けられ、光を反射可能であり且つ記測定対象物のひずみ変形に伴って角度が変化する複数の反射面を備える光学ひずみゲージと、複数の反射面に光を照射し、複数の反射面から反射された反射光を検出し、測定対象物のひずみ変形前後において複数の反射面から反射された反射光を比較することにより、複数の反射面の角度変化を測定する角度測定部と、角度測定部により測定された角度変化から、測定対象物のひずみを算出するひずみ算出部とを備えた光学的ひずみ測定装置が開示されている。

特開２００２−２８６４４４号公報特開２０１１−１６３８９６号公報

特許文献１に開示されているように、火力発電プラント用配管の亀裂の測定は、金属や半導体のひずみ量に応じた電気抵抗値の変化を利用したひずみゲージを用いて行われている。しかし火力発電プラントにおけるボイラ配管等の配管は６００℃以上の高温となるため、とくに実機運転中はひずみケージの出力が安定せず、十分な測定精度が得られないという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、被測定物の表面に生じたひずみを簡素な構成にて精度よく測定することが可能な、ひずみ測定方法、及びひずみ測定システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明の一つは、被測定物の表面に生じるひずみの測定方法であって、被測定物の表面から所定距離離れた構造物に第１レーザ変位計と第２レーザ変位計とを設け、被測定物の表面の測定対象部位の近傍に、第１反射体と第２反射体とを、いずれもその反射面を前記構造物の方向に向けて隣接して配置し、前記第１反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因る前記第１反射体の変位量に応じて前記第１レーザ変位計との間の距離が変化する形状を呈し、前記第２反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因り前記第１反射体が変位しても前記第２レーザ変位計との間の距離が変化しない形状を呈し、前記第１レーザ変位計の発光部から前記第１反射体に向けて出射した第１レーザ光を前記第１反射体の反射面で反射させて前記第１レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第１レーザ光の行路である第１行路の変化量を前記第１レーザ変位計により測定し、前記第２レーザ変位計の発光部から前記第２反射体に向けて出射した第２レーザ光を前記第２反射体の反射面で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を前記第２レーザ変位計により測定し、前記第１行路の変化量及び前記第２行路の変化量との差に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求めることとする。

本発明によれば、レーザ変位計と反射体とを用いた簡素な構成により、被測定物の表面に生じるひずみを精度よく測定することができる。またレーザ変位計（発光部及び受光部を含む）は被測定物から離れた場所に設けているので、被測定物が高温になる場合でも熱の影響を受けることがなく、常温下でレーザ変位計により精度よくひずみを測定することができる。また斜面形状の反射面を有する反射体で反射させたレーザ光に基づき測定した変位量と平面形状の反射面を有する反射体で反射させたレーザ光に基づき測定した変位量とを用いて、構造物と被測定物との間の距離が変化することに因り生じる誤差を補正するので、精度よくひずみを測定することができる。またレーザ変位計（発光部及び受光部を含む）は建屋内の任意の構造物に設置することができるので、設置場所の自由度が高く、本発明は様々な環境に適用することができる。

本発明の他の一つは、上記測定方法であって、前記被測定物の表面から所定距離離れた構造物に第３レーザ変位計と第４レーザ変位計とを設け、前記被測定物の表面の測定対象部位の近傍に、第３反射体と第４反射体とを、いずれもその反射面を前記構造物の方向に向けて隣接して配置し、前記第１反射体及び第２反射体の組と前記第３反射体及び第４反射体の組とを、前記測定対象部位を夫々の間に挟むように配置し、前記第３反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因る前記第３反射体の変位量に応じて前記第３レーザ変位計との間の距離が変化する形状を呈し、前記第４反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因り前記第４反射体が変位しても前記第４レーザ変位計との間の距離が変化しない形状を呈し、前記第３レーザ変位計の発光部から前記第３反射体に向けて出射した第３レーザ光を前記第３反射体の反射面で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を前記第３レーザ変位計により測定し、前記第４レーザ変位計の発光部から前記第４反射体に向けて出射した第４レーザ光を前記第４反射体の反射面で反射させて前記第４レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第４レーザ光の行路である第４行路の変化量を前記第４レーザ変位計により測定し、前記第１行路の変化量から前記第２行路の変化量を差し引いた値と、前記第３行路の変化量から前記第４行路の変化量を差し引いた値との和を求めることにより、前記測定対象部位に生じるひずみを求めることとする。

本発明によれば、測定対象部位を間に挟んで配置した、第１反射体及び第２反射体の組により測定した変位量と、第３反射体及び第４反射体の組により測定した変位量とに基づき、被測定物の表面に生じたひずみの絶対量を精度よく求めることができる。

本発明の他の一つは、上記測定方法であって、前記第１反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に沿って前記第２レーザ変位計との間の距離が直線的に変化するように傾斜する斜面形状であり、前記第２反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に平行な平面形状であり、前記第３反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に沿って前記第３レーザ変位計との間の距離が直線的に変化する斜面形状であり、前記第４反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に平行な平面形状であることとする。

尚、前記第１反射体の反射面及び前記第２反射体の反射面は、例えば、金属板又はセラミックス板で構成されている。

また前記第１反射体の反射面及び前記第２反射体の反射面は、例えば、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する。

また前記第１反射体乃至前記第４反射体の反射面は、例えば、金属板又はセラミックス板で構成されている。

また前記第１反射体乃至前記第４反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する。

また前記被測定物は、例えば、火力発電プラントの高温配管であり、前記構造物は、前記火力発電プラントが収容されている建屋の一部である。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、被測定物の表面に生じたひずみを簡素な構成にて精度よく測定することができる。

ひずみ測定システム１の概略的な構成を示す図である。第１反射体１２及び第２反射体２２を拡大して描いた斜視図である。第３反射体３２及び第４反射体４２を拡大して描いた斜視図である。第１レーザ変位計１０、第２レーザ変位計２０、及び第３レーザ変位計３０の一例として示すレーザ変位計１００の構成図である。レーザ変位計の測定原理を説明する図である。ひずみの測定方法を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態について図面とともに説明する。

図１に一実施形態として説明するひずみ測定システム１の概略的な構成を示している。ひずみ測定システム１は、火力発電プラントの鋼製ボイラ再燃蒸気管等（以下、高温配管とも称する。）の、測定時に高温となる被測定物２の表面に生じるひずみを測定する。尚、火力発電プラントにおいては、発電設備の寿命延伸等を目的として、クリープ損傷等に起因して配管表面に生じるひずみの測定が発電設備の運転中に随時行われる。

同図に示すように、被測定物２は、過去に生じた亀裂３並びに当該亀裂３の補修時に形成された溶接部４を有する。被測定物２の表面は保温材５によって被覆されているが、ひずみの測定対象部位である溶接部４の近傍の一部領域においては保温材５を除去して被測定物２の表面を露出させている。

溶接部４の近傍の被測定物２の表面には、溶接部４を挟むように、溶接部４の一方の側に第１反射体１２及び第２反射体２２の組（以下、第１反射体組とも称する。）が、溶接部４の他方の側に第３反射体３２及び第４反射体４２の組（以下、第２反射体組とも称する。）が、夫々配置されている。第１反射体１２乃至第４反射体４２は、いずれも、例えば、火力発電プラントが収容されている建屋の構造物６（屋根、梁、壁等）の方向を向く反射面を有している。

被測定物２の表面の、第１反射体組から＋ｚ方向に所定距離だけ離れた位置には、第１レーザ変位計１０の発光部１１及び受光部１３、並びに第２レーザ変位計２０の発光部２１及び受光部２３を設けている。また被測定物２の表面の、第２反射体組から＋ｚ方向に所定距離だけ離れた位置には、第３レーザ変位計３０の発光部３１及び受光部３３、並びに第４レーザ変位計４０の発光部４１及び受光部４３を設けている。第１乃至第４レーザ変位計１０，２０，３０，４０は、いずれも構造物６の所定位置に固定されている。

第１反射体１２の反射面１２ａは、被測定物２の表面に生じたひずみに因る第１反射体１２の変位量に応じて第１レーザ変位計１０との間の距離が変化する形状を呈し、一方、第２反射体２２の反射面２２ａは、被測定物２の表面に生じたひずみに因り第２反射体２２が変位しても第２レーザ変位計２０との間の距離が変化しない形状を呈している。

図２は、被測定部２の表面に設けられる第１反射体１２及び第２反射体２２を、夫々の配置の状態を維持しつつ拡大して描いた斜視図である。同図に示すように、第１反射体１２の上面（反射面１２ａ）は、被測定物２の表面のひずみが生じる方向（ｙ軸に沿った方向）に沿って所定の角度で直線的に傾斜する斜面形状であり、第２反射体２２の上面（反射面２２ａ）は、被測定物２の表面のひずみが生じる方向に平行な平面形状である。同図に示すように、この例では、第１反射体１２は三角柱状であり、第２反射体２２は直方体状である。また本例では、第１反射体１２の上面（反射面１２ａ）と第２反射体２２の上面（反射面２２ａ）とがなす角はαであるものとする。

尚、この例では、第１反射体１２を被測定物２とは別体のブロックとして構成しているが、被測定物２の表面を斜面形状として反射面を形成することにより、第１反射体１２を被測定物２の一部として構成してもよい。同様に、この例では、第２反射体２２を被測定物２とは別体のブロックとして構成しているが、被測定物２の表面を反射面とすることにより、第２反射体２２を被測定物２の一部として構成してもよい。

第３反射体３２の反射面３２ａは、被測定物２の表面に生じたひずみに因る第３反射体３２の変位量に応じて第３レーザ変位計３０との間の距離が変化する形状を呈し、一方、第４反射体４２の反射面４２ａは、被測定物２の表面に生じたひずみに因り第４反射体４２が変位しても第４レーザ変位計４０との間の距離が変化しない形状を呈している。

図３は、被測定部２の表面に設けられる第３反射体３２及び第４反射体４２を、夫々の配置の状態を維持しつつ拡大して描いた斜視図である。同図に示すように、第３反射体３２の上面（反射面３２ａ）は、被測定物２の表面のひずみが生じる方向（ｙ軸に沿った方向）に沿って所定の角度で直線的に傾斜する斜面形状であり、第４反射体４２の上面（反射面４２ａ）は、被測定物２の表面のひずみが生じる方向に平行な平面形状である。同図に示すように、この例では、第３反射体３２は三角柱状であり、第４反射体４２は直方体状である。また本例では、第３反射体３２の上面（反射面３２ａ）と第４反射体４２の上面（反射面４２ａ）とがなす角はαであるものとする。

尚、この例では、第３反射体３２を被測定物２とは別体のブロックとして構成しているが、被測定物２の表面を斜面形状として反射面を形成することにより、第３反射体３２を被測定物２の一部として構成してもよい。同様に、この例では、第４反射体４２を被測定物２とは別体のブロックとして構成しているが、被測定物２の表面を反射面とすることにより、第４反射体４２を被測定物２の一部として構成してもよい。

第１レーザ変位計１０及び第１反射体１２は、第１測定系を構成している。第１測定系において、第１レーザ変位計１０は、当該第１レーザ変位計１０の発光部１１から第１反射体１２に向けて出射したレーザ光（以下、第１レーザ光と称する。）を第１反射体１２の上面（反射面１２ａ）で反射させて第１レーザ変位計１０の受光部１３に入射させた場合における第１レーザ光の行路（以下、第１行路と称する。）の変化量を測定する。尚、第１レーザ変位計１０は、第１レーザ光が第１反射体１２の上面（反射面１２ａ）で反射されることにより生じる拡散反射成分を利用して第１行路の変化量を測定する。

第２レーザ変位計２０及び第２反射体２２は、第２測定系を構成している。第２測定系において、第２レーザ変位計２０は、当該第２レーザ変位計２０の発光部２１から第２反射体２２に向けて出射したレーザ光（以下、第２レーザ光と称する。）を第２反射体２２の上面（反射面２２ａ）で反射させて第２レーザ変位計２０の受光部２３に入射させた場合における第２レーザ光の行路（以下、第２行路と称する。）の変化量を測定する。尚、第２レーザ変位計２０は、第２レーザ光が第２反射体２２の上面（反射面２２ａ）で反射されることにより生じる正反射成分又は拡散反射成分を利用して第１行路の変化量を測定する。

第３レーザ変位計３０及び第３反射体３２は、第３測定系を構成している。第３測定系において、第３レーザ変位計３０は、当該第３レーザ変位計３０の発光部３１から第３反射体３２に向けて出射したレーザ光（以下、第３レーザ光と称する。）を第３反射体３２の上面（反射面３２ａ）で反射させて第３レーザ変位計３０の受光部３３に入射させた場合における第３レーザ光の行路（以下、第３行路と称する。）の変化量を測定する。尚、第３レーザ変位計３０は、第３レーザ光が第３反射体３２の上面（反射面３２ａ）で反射されることにより生じる拡散反射成分を利用して第３行路の変化量を測定する。

第４レーザ変位計４０及び第４反射体４２は、第４測定系を構成している。第４測定系において、第４レーザ変位計４０は、当該第４レーザ変位計４０の発光部４１から第４反射体４２に向けて出射したレーザ光（以下、第４レーザ光と称する。）を第４反射体４２の上面（反射面４２ａ）で反射させて第４レーザ変位計４０の受光部４３に入射させた場合における第４レーザ光の行路（以下、第４行路と称する。）の変化量を測定する。尚、第４レーザ変位計４０は、第４レーザ光が第４反射体４２の上面（反射面４２ａ）で反射されることにより生じる正反射成分又は拡散反射成分を利用して第１行路の変化量を測定する。

第１乃至第４反射体１２，２２，３２，４２は、いずれも被測定物２に面する側が、高温下（６００℃程度）でも性状が安定している（変形や溶融等しない）性質の素材を用いて構成されている。また、第１反射体１２、第２反射体２２、第３反射体３２、及び第４反射体４２の反射面１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａは、いずれも水滴等が付着しにくい性質の素材を用いて構成されている。またこれらの反射面１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａは、例えば、金属板（ＳＵＳ板、白金板等）やセラミックス板等で構成されている。尚、レーザ変位計（第１乃至第４レーザ変位計１０，２０，３０，４０）として、例えば、時間差方式のレーザ変位計や一部の高精度な三角測量方式のレーザ変位計を用いる場合、第１反射体１２、第２反射体２２、第３反射体３２、及び第４反射体４２の反射面１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａについては、鏡面加工が施された金属膜（白金膜等）で構成され、金属膜の表面に腐食や汚れ防止のためにサファイアガラス等でコーティング処理されていてもよい。

図４に、レーザ変位計（第１乃至第４レーザ変位計１０，２０，３０，４０）の一例（以下、レーザ変位計１００と称する。）を示している。同図に示すように、レーザ変位計１００は、プロセッサ１１１、入力装置１１２、出力装置１１３、レーザ駆動回路１１４、発光素子１１５、受光素子１１６、変位検出回路１１７、及び光学素子１１８を備える。

プロセッサ１１１は、例えば、マイクロコンピュータ、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成され、レーザ変位計の統括的な制御や、変位検出回路１１７により検出される情報を入力とした各種演算処理等を行う。入力装置１１２は、レーザ変位計１００に対する各種入力操作を受け付けるユーザインタフェース（操作ボタンやタッチパネル等）である。出力装置１１３は、各種測定結果を出力するユーザインタフェース（液晶パネル等）である。

レーザ駆動回路１１４は、発光素子１１５の駆動電流を生成する回路（ＡＣＣ（Automatic Current Control)回路、ＡＰＣ（Automatic Power Control）回路等）を備える。

発光素子１１５は、前述した発光部１１，２１，３１，４１の構成要素であり、例えば、半導体レーザ素子（レーザダイオード等）を用いて構成されている。受光素子１１６は、前述した受光部１３，２３，３３，４３の構成要素であり、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）やＣＭＯＳ（Complementary metal Oxide Semi-conductor）等を用いて構成されている。

変位検出回路１１７は、受光装置１１６が出力する信号の増幅回路を含み、被測定物２の変位を示す情報を出力する。光学素子１１８は、例えば、発光素子１１５から出射したレーザ光を集光する投光レンズや受光素子１１６に入射するレーザ光を集光する受光レンズを含む。

続いて、図５とともにレーザ変位計１００の測定原理（三角測距方式）について説明する。同図において、発光素子１１５から出射したレーザ光は、投光レンズ１１８で集光されて被測定物２に照射される。被測定物２から反射されたレーザ光（正反射成分又は拡散反射成分）は、受光レンズ１１８で集光されて受光素子１１６の受光面にスポットを結ぶ。そして被測定物２が移動すると上記スポットも移動するので、上記スポットの位置を検出することで被測定物２の変位を示す情報を得ることができる。尚、以上の測定原理は一例に過ぎず、レーザ変位計１００として他の測定原理によるものを採用してもよい。

続いて、図６とともに、以上の構成からなるひずみ測定システム１によって行われる、測定対象部位に生じるひずみの具体的な測定方法について説明する。

被測定物２の表面に生じるひずみの測定は、第１乃至第４測定系による測定を随時実行し、それらの測定結果に基づき以下に説明する演算を実施することにより行われる。

まず前述した第１行路は、第１レーザ変位計１０の発光部１１から出射して第１反射体１２に入射し、第１反射体１２で反射して第１レーザ変位計１０の受光部１３に入射する第１レーザ光の行路（＝ｄ１）である。

また前述した第２行路は、第２レーザ変位計２０の発光部２１から出射して第２反射体２２に入射し、第２反射体２２で反射して第２レーザ変位計２０の受光部２３に入射する第２レーザ光の行路（＝ｄ２）である。

また前述した第３行路は、第３レーザ変位計３０の発光部３１から出射して第３反射体３２に入射し、第３反射体３２で反射して第３レーザ変位計３０の受光部３３に入射する第３レーザ光の行路（＝ｄ３）である。

また前述した第４行路は、第４レーザ変位計４０の発光部４１から出射して第４反射体４２に入射し、第４反射体４２で反射して第４レーザ変位計４０の受光部４３に入射する第４レーザ光の行路（＝ｄ４）である。

ここで被測定物２にひずみが生じると、第１反射体組及び第２反射体組はｙ軸方向に沿って変位する。この場合、第１反射体１２の上面（反射面１２ａ）は、被測定物２の表面のひずみが生じる方向（ｙ軸に沿った方向）に沿って当該方向に対して所定の角度αで直線的に傾斜する斜面形状であるので、第１反射体組がｙ軸方向に変位すると第１レーザ光の行路（＝ｄ１）が変化する。一方、第２反射体２２の上面（反射面２２ａ）は、被測定物２の表面のひずみが生じる方向に平行な平面形状であるので、第１反射体組がｙ軸方向に変位しても第２レーザ光の行路（＝ｄ２）は変化しない。従って、第１反射体組のｙ軸方向の変位量は次式から求めることができる。

第１反射体組のｙ軸方向の変位量×ｔａｎα
＝（（第１レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ１）
−第２レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ２））
・・・式１

尚、式１において第１レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ１）から第２レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ２）を差し引いているが、これにより構造物６と被測定物２の間の距離が気温の変化等の何らかの理由で変化した場合でも、精度よく第１反射体組のｙ軸方向の変位量を求めることができる。

一方、第３反射体３２の上面（反射面３２ａ）は、被測定物２の表面のひずみが生じる方向（ｙ軸に沿った方向）に沿って当該方向に対して所定の角度αで直線的に傾斜する斜面形状であるので、第２反射体組のｙ軸方向の変位に伴い、第３レーザ光の行路（＝ｄ３）は変化する。一方、第４反射体４２の上面（反射面４２ａ）は、被測定物２の表面のひずみが生じる方向に平行な平面形状であるので、第２反射体組がｙ軸方向に変位しても第４レーザ光の行路（＝ｄ４）は変化しない。従って、第２反射体組のｙ軸方向の変位量を次式から求めることができる。

第２反射体組のｙ軸方向の変位量×ｔａｎα
＝（第３レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ３）
−第４レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ４））
・・・式２

尚、式２において第３レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ３）から第４レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ４）を差し引いているが、これにより構造物６と被測定物２の間の距離が気温の変化等の何らかの理由で変化した場合でも、精度よく第２反射体組のｙ軸方向の変位量を求めることができる。

そして被測定物２の表面に生じたひずみの絶対量は、第１反射体組のｙ軸方向の変位量と第２反射体組のｙ軸方向の変位量との和であり、式１及び式２を用いて次式から求めることができる。

ひずみの絶対量×ｔａｎα
＝（第１レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ１）
−第２レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ２））
＋（第３レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ３）
−第４レーザ光の行路の変位量（＝Δｄ４））
・・・式３

以上に説明したように、本実施形態のひずみ測定システム１によれば、レーザ変位計と反射体とを用いた簡素な構成により、被測定物の表面に生じるひずみを精度よく測定することができる。またレーザ変位計（発光部及び受光部を含む）を被測定物から離れた場所に設けているので、被測定物が高温になる場合でも熱の影響を受けることがなく、常温下でレーザ変位計により精度よくひずみを測定することができる。また斜面形状の反射面を有する反射体で反射させたレーザ光に基づき測定した変位量と平面形状の反射面を有する反射体で反射させたレーザ光に基づき測定した変位量とを用いて、構造物と被測定物との間の距離が変化することに因り生じる誤差を補正するので、精度よくひずみを測定することができる。またレーザ変位計（発光部及び受光部を含む）は建屋内の任意の構造物に設置することができるので、設置場所の自由度が高く、本実施形態のひずみ測定システム１は、様々な環境に適用することができる。

ところで、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。例えば、以上に説明したひずみ測定システム１では、行路の変化量の測定にレーザ変位計を用いているが、レーザ距離計を用いて行路の変化量を測定するようにしてもよい。

１ひずみ測定システム、２被測定物、３亀裂、４溶接部、５保温材、６構造物、１０第１レーザ変位計、１１発光部、１２第１反射体、１３受光部、２０第２レーザ変位計、２１発光部、２２第２反射体、２３受光部、３０第３レーザ変位計、３１発光部、３２第３反射体、３３受光部、４０第４レーザ変位計、４１発光部、４２第４反射体、４３受光部、１００レーザ変位計

上記目的を達成するための本発明の一つは、被測定物の表面に生じるひずみの測定方法であって、被測定物の表面から所定距離離れた前記被測定物とは異なる構造物に第１レーザ変位計と第２レーザ変位計とを設け、被測定物の表面の測定対象部位の近傍に、第１反射体と第２反射体とを、いずれもその反射面を前記構造物の方向に向けて隣接して配置し、前記第１反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因る前記第１反射体の変位量に応じて前記第１レーザ変位計との間の距離が変化する形状を呈し、前記第２反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因り前記第１反射体が変位しても前記第２レーザ変位計との間の距離が変化しない形状を呈し、前記第１レーザ変位計の発光部から前記第１反射体に向けて出射した第１レーザ光を前記第１反射体の反射面で反射させて前記第１レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第１レーザ光の行路である第１行路の変化量を前記第１レーザ変位計により測定し、前記第２レーザ変位計の発光部から前記第２反射体に向けて出射した第２レーザ光を前記第２反射体の反射面で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を前記第２レーザ変位計により測定し、前記第１行路の変化量及び前記第２行路の変化量との差に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求めることとする。

本発明の他の一つは、上記測定方法であって、前記被測定物の表面から所定距離離れた前記被測定物とは異なる構造物に第３レーザ変位計と第４レーザ変位計とを設け、前記被測定物の表面の測定対象部位の近傍に、第３反射体と第４反射体とを、いずれもその反射面を前記構造物の方向に向けて隣接して配置し、前記第１反射体及び第２反射体の組と前記第３反射体及び第４反射体の組とを、前記測定対象部位を夫々の間に挟むように配置し、前記第３反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因る前記第３反射体の変位量に応じて前記第３レーザ変位計との間の距離が変化する形状を呈し、前記第４反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因り前記第４反射体が変位しても前記第４レーザ変位計との間の距離が変化しない形状を呈し、前記第３レーザ変位計の発光部から前記第３反射体に向けて出射した第３レーザ光を前記第３反射体の反射面で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を前記第３レーザ変位計により測定し、前記第４レーザ変位計の発光部から前記第４反射体に向けて出射した第４レーザ光を前記第４反射体の反射面で反射させて前記第４レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第４レーザ光の行路である第４行路の変化量を前記第４レーザ変位計により測定し、前記第１行路の変化量から前記第２行路の変化量を差し引いた値と、前記第３行路の変化量から前記第４行路の変化量を差し引いた値との和を求めることにより、前記測定対象部位に生じるひずみを求めることとする。

上記目的を達成するための本発明の一つは、被測定物の表面に生じるひずみの測定方法であって、被測定物の表面から所定距離離れた前記被測定物とは異なる構造物に第１レーザ変位計と第２レーザ変位計とを固定し、被測定物の表面の測定対象部位の近傍に、第１反射体と第２反射体とを、いずれもその反射面を前記構造物の方向に向けて隣接して配置し、前記第１反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因る前記第１反射体の変位量に応じて前記第１レーザ変位計との間の距離が変化する形状を呈し、前記第２反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因り前記第１反射体が変位しても前記第２レーザ変位計との間の距離が変化しない形状を呈し、前記第１レーザ変位計の発光部から前記第１反射体に向けて出射した第１レーザ光を前記第１反射体の反射面で反射させて前記第１レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第１レーザ光の行路である第１行路の変化量を前記第１レーザ変位計により測定し、前記第２レーザ変位計の発光部から前記第２反射体に向けて出射した第２レーザ光を前記第２反射体の反射面で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を前記第２レーザ変位計により測定し、前記第１行路の変化量及び前記第２行路の変化量との差に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求める
こととする。

本発明の他の一つは、上記測定方法であって、前記被測定物の表面から所定距離離れた前記被測定物とは異なる構造物に第３レーザ変位計と第４レーザ変位計とを固定し、前記被測定物の表面の測定対象部位の近傍に、第３反射体と第４反射体とを、いずれもその反射面を前記構造物の方向に向けて隣接して配置し、前記第１反射体及び第２反射体の組と前記第３反射体及び第４反射体の組とを、前記測定対象部位を夫々の間に挟むように配置し、前記第３反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因る前記第３反射体の変位量に応じて前記第３レーザ変位計との間の距離が変化する形状を呈し、前記第４反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因り前記第４反射体が変位しても前記第４レーザ変位計との間の距離が変化しない形状を呈し、前記第３レーザ変位計の発光部から前記第３反射体に向けて出射した第３レーザ光を前記第３反射体の反射面で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を前記第３レーザ変位計により測定し、前記第４レーザ変位計の発光部から前記第４反射体に向けて出射した第４レーザ光を前記第４反射体の反射面で反射させて前記第４レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第４レーザ光の行路である第４行路の変化量を前記第４レーザ変位計により測定し、前記第１行路の変化量から前記第２行路の変化量を差し引いた値と、前記第３行路の変化量から前記第４行路の変化量を差し引いた値との和を求めることにより、前記測定対象部位に生じるひずみを求めることとする。

Claims

被測定物の表面に生じるひずみの測定方法であって、
被測定物の表面から所定距離離れた構造物に第１レーザ変位計と第２レーザ変位計とを設け、
被測定物の表面の測定対象部位の近傍に、第１反射体と第２反射体とを、いずれもその反射面を前記構造物の方向に向けて隣接して配置し、
前記第１反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因る前記第１反射体の変位量に応じて前記第１レーザ変位計との間の距離が変化する形状を呈し、
前記第２反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因り前記第１反射体が変位しても前記第２レーザ変位計との間の距離が変化しない形状を呈し、
前記第１レーザ変位計の発光部から前記第１反射体に向けて出射した第１レーザ光を前記第１反射体の反射面で反射させて前記第１レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第１レーザ光の行路である第１行路の変化量を前記第１レーザ変位計により測定し、
前記第２レーザ変位計の発光部から前記第２反射体に向けて出射した第２レーザ光を前記第２反射体の反射面で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を前記第２レーザ変位計により測定し、
前記第１行路の変化量及び前記第２行路の変化量との差に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求める
ひずみ測定方法。
請求項１に記載のひずみ測定方法であって、
前記被測定物の表面から所定距離離れた構造物に第３レーザ変位計と第４レーザ変位計とを設け、
前記被測定物の表面の測定対象部位の近傍に、第３反射体と第４反射体とを、いずれもその反射面を前記構造物の方向に向けて隣接して配置し、
前記第１反射体及び第２反射体の組と前記第３反射体及び第４反射体の組とを、前記測定対象部位を夫々の間に挟むように配置し、
前記第３反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因る前記第３反射体の変位量に応じて前記第３レーザ変位計との間の距離が変化する形状を呈し、
前記第４反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因り前記第４反射体が変位しても前記第４レーザ変位計との間の距離が変化しない形状を呈し、
前記第３レーザ変位計の発光部から前記第３反射体に向けて出射した第３レーザ光を前記第３反射体の反射面で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を前記第３レーザ変位計により測定し、
前記第４レーザ変位計の発光部から前記第４反射体に向けて出射した第４レーザ光を前記第４反射体の反射面で反射させて前記第４レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第４レーザ光の行路である第４行路の変化量を前記第４レーザ変位計により測定し、
前記第１行路の変化量から前記第２行路の変化量を差し引いた値と、前記第３行路の変化量から前記第４行路の変化量を差し引いた値との和を求めることにより、前記測定対象部位に生じるひずみを求める
ひずみ測定方法。
請求項２に記載のひずみ測定方法であって、
前記第１反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に沿って前記第２レーザ変位計との間の距離が直線的に変化するように傾斜する斜面形状であり、
前記第２反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に平行な平面形状であり、
前記第３反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に沿って前記第３レーザ変位計との間の距離が直線的に変化する斜面形状であり、
前記第４反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に平行な平面形状である
ひずみ測定方法。
被測定物の表面に生じるひずみの測定システムであって、
被測定物の表面から所定距離離れた構造物に設けられる、第１レーザ変位計及び第２レーザ変位計と、
被測定物の表面の測定対象部位の近傍に、いずれもその反射面を前記構造物の方向に向けて隣接して配置される、第１反射体と第２反射体と、
を備え、
前記第１反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因る前記第１反射体の変位量に応じて前記第１レーザ変位計との間の距離が変化する形状を呈し、
前記第２反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因り前記第１反射体が変位しても前記第２レーザ変位計との間の距離が変化しない形状を呈し、
前記第１レーザ変位計は、前記第１レーザ変位計の発光部から前記第１反射体に向けて出射した第１レーザ光を前記第１反射体の反射面で反射させて前記第１レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第１レーザ光の行路である第１行路の変化量を測定し、
前記第２レーザ変位計は、前記第２レーザ変位計の発光部から前記第２反射体に向けて出射した第２レーザ光を前記第２反射体の反射面で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を測定する
ひずみ測定システム。
請求項４に記載のひずみ測定システムであって、
前記被測定物の表面から所定距離離れた構造物に設けられる、第３レーザ変位計と第４レーザ変位計と、
前記被測定物の表面の測定対象部位の近傍に、いずれもその反射面を前記構造物の方向に向けて隣接して配置される、第３反射体と第４反射体と、
を更に備え、
前記第１反射体及び第２反射体の組と前記第３反射体及び第４反射体の組とは、前記測定対象部位を夫々の間に挟むように配置され、
前記第３反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因る前記第３反射体の変位量に応じて前記第３レーザ変位計との間の距離が変化する形状を呈し、
前記第４反射体の反射面は、前記被測定物の表面に生じたひずみに因り前記第４反射体が変位しても前記第４レーザ変位計との間の距離が変化しない形状を呈し、
前記第３レーザ変位計は、前記第３レーザ変位計の発光部から前記第３反射体に向けて出射した第３レーザ光を前記第３反射体の反射面で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を測定し、
前記第４レーザ変位計は、前記第４レーザ変位計の発光部から前記第４反射体に向けて出射した第４レーザ光を前記第４反射体の反射面で反射させて前記第４レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第４レーザ光の行路である第４行路の変化量を測定し、
ひずみ測定システム。
請求項５に記載のひずみ測定システムであって、
前記第１反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に沿って前記第２レーザ変位計との間の距離が直線的に変化するように傾斜する斜面形状であり、
前記第２反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に平行な平面形状であり、
前記第３反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に沿って前記第３レーザ変位計との間の距離が直線的に変化する斜面形状であり、
前記第４反射体の反射面は、前記ひずみが生じる方向に平行な平面形状である
ひずみ測定システム。
請求項４に記載のひずみ測定システムであって、
前記第１反射体の反射面及び前記第２反射体の反射面は、金属板又はセラミックス板で構成されている、
ひずみ測定システム。
請求項４に記載のひずみ測定システムであって、
前記第１反射体の反射面及び前記第２反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する、
ひずみ測定システム。
請求項５に記載のひずみ測定システムであって、
前記第１反射体乃至前記第４反射体の反射面は、金属板又はセラミックス板で構成されている、
ひずみ測定システム。
請求項５に記載のひずみ測定システムであって、
前記第１反射体乃至前記第４反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する、
ひずみ測定システム。
請求項４乃至１０のいずれか一項に記載のひずみ測定システムであって、
前記被測定物は、火力発電プラントの高温配管であり、前記構造物は、前記火力発電プラントが収容されている建屋の一部である
ひずみ測定システム。