(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の降雨量により転倒する転倒ますと、該転倒ますの底部から下部へ伸びる棒状体と、該棒状体上に設けられる磁石と、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向であり且つ転倒ますの転倒中のタイミングで前記磁石が最も接近するように配置される、前記磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサと、を備え、
前記磁石は、前記棒状体上において、前記転倒ますの回転軸からの位置変更が可能であり、前記ファラデーセンサは、前記磁石の位置変更に応じて位置変更が可能であって、
前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射パルス幅の違いが識別できる程度に変化する光式雨量計。
【請求項２】
前記ファラデーセンサが、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向に位置変更可能であって、前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射レベルの違いが識別できる程度に変化する請求項１に記載の光式雨量計。
【請求項３】
一定の降雨量により転倒する転倒ますと、該転倒ますの底部から下部へ伸びる棒状体と、該棒状体上に設けられる磁石と、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向であり且つ転倒ますの転倒中のタイミングで前記磁石が最も接近するように配置される、前記磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサと、を備え、
前記ファラデーセンサが、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向に位置変更可能であって、前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射レベルの違いが識別できる程度に変化する光式雨量計。
【請求項４】
複数の光式雨量計と、前記複数の光式雨量計から出射した反射光をそれぞれ導光する複数の第１光ファイバと、前記複数の第１光ファイバとそれぞれ光カプラを介して接続される１芯の第２光ファイバと、前記１芯の第２光ファイバが導光する前記反射光を受光し、前記反射光をパルス信号として検出する測定器とを備えた光式雨量計測システムであって、
前記光式雨量計が、一定の降雨量により転倒する転倒ますと、該転倒ますの底部から下部へ伸びる棒状体と、該棒状体上に設けられる磁石と、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向であり且つ転倒ますの転倒中のタイミングで前記磁石が最も接近するように配置される、前記磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサと、を備え、
前記磁石は、前記棒状体上において、前記転倒ますの回転軸からの位置変更が可能であり、前記ファラデーセンサは、前記磁石の位置変更に応じて位置変更が可能であって、
前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射パルス幅の違いが識別できる程度に変化する光式雨量計測システム。
【請求項５】
前記ファラデーセンサが、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向に位置変更可能であって、前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射レベルの違いが識別できる程度に変化する請求項４に記載の光式雨量計測システム。
【請求項６】
複数の光式雨量計と、前記複数の光式雨量計から出射した反射光をそれぞれ導光する複数の第１光ファイバと、前記複数の第１光ファイバとそれぞれ光カプラを介して接続される１芯の第２光ファイバと、前記１芯の第２光ファイバが導光する前記反射光を受光し、前記反射光をパルス信号として検出する測定器とを備えた光式雨量計測システムであって、
前記光式雨量計が、一定の降雨量により転倒する転倒ますと、該転倒ますの底部から下部へ伸びる棒状体と、該棒状体上に設けられる磁石と、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向であり且つ転倒ますの転倒中のタイミングで前記磁石が最も接近するように配置される、前記磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサと、を備え、
前記ファラデーセンサが、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向に位置変更可能であって、前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射レベルの違いが識別できる程度に変化する光式雨量計測システム。
【請求項７】
前記測定器は、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射パルス幅の違いによって、前記複数の光式雨量計のそれぞれを識別する請求項４に記載の光式雨量システム。
【請求項８】
前記測定器は、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射レベルの違いによって、前記複数の光式雨量計のそれぞれを識別する請求項５乃至７のいずれか１項に記載の光式雨量システム。
【請求項９】
前記測定器が、光パルス試験器である請求項４乃至８のいずれか１項に記載の光式雨量計測システム。
【請求項１０】
前記測定器が、オシロスコープである請求項４乃至８のいずれか１項に記載の光式雨量計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転倒ますと磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサとを用いた光式雨量計及び該光式雨量計を用いた雨量計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
雨量計には種々のものが開発されており、例えば、光ファイバを使用した雨量計としては、転倒ますと、転倒ますの姿勢変動に随伴して位置が変動する磁石と、磁石から受ける磁界に応じて作動する光スイッチを備えた雨量計が知られている（特許文献１）。特許文献１の雨量計では、磁石が転倒ますの下面周縁部に取り付けられているので、転倒ますの最初の転倒時に、特に、転倒ますの最初の転倒時に磁石が光スイッチに接近する場合に、転倒ますの転倒を検出できないことがあった。従って、特許文献１の雨量計では、一転倒目に検出漏れを起こしてしまう恐れがあった。
【０００３】
また、光ファイバを使用した雨量計としては、他に、転倒ますに設けられた磁石が、転倒ますの回転によって、間隙を設けて対向する一対の光ファイバを固着し該間隙に磁性可動片を装入した固定部材上を通過する時に、磁石が磁性可動片を吸引して、光ファイバにより構成される光路を遮断することにより、転倒ますの転倒回数を検出する雨量計がある（特許文献２）。しかし、特許文献２の雨量計では、空隙内にて磁性可動片が滑動する必要があるので、磁性可動片が空隙内で引っかかり易い、磁石の磁性可動片に対する吸引力が不十分となる場合がある等、磁性可動片の動作安定性に欠き、転倒の検出漏れを起こしやすいという問題があった。また、空隙の光ファイバ端部には、ゴミやカビ等の汚れが付着しやすく、磁石が磁性可動片を吸引しなくても付着した汚れが光ファイバの光路を遮断してしまうので、誤作動を起こしやすいという問題があった。
【０００４】
さらに、転倒ますに設けられた遮光板が、転倒ますの回転によって、間隙を設けて対向する一対の光ファイバを固着した支持部材の前記空隙を通過する時に、光ファイバにより構成される光路を遮断することにより、転倒ますの転倒回数を検出する雨量計がある（特許文献３）。特許文献３の雨量計では、空隙に磁性可動片のような可動部材を使用しないので、特許文献２の雨量計と比較して動作安定性を有している。しかし、特許文献３の雨量計でも、やはり、空隙の光ファイバ端部には、ゴミやカビ等の汚れが付着しやすく、遮光板が光路を遮断しなくても、付着した汚れが光ファイバの光路を遮断してしまうので、誤作動を起こしやすいという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１では、反射光量の反射レベルとパルス幅の調整が難しく、特許文献２、３の雨量計では、２芯の光ファイバを使用するので、引用文献１〜３では、雨量計を多段接続すると、システムが複雑になってしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１９４４６８号公報
【特許文献２】実公昭５９−２０７０１号公報
【特許文献３】実開昭６１−９４７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明の目的は、転倒ますの転倒の検出漏れと誤作動を確実に防止でき、さらに、容易かつ簡単に多段接続できる光式雨量計、及び光式雨量計を簡単に多段接続でき、光式雨量計の識別が容易な光式雨量計測システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様は、一定の降雨量により転倒する転倒ますと、該転倒ますの底部から下部へ伸びる棒状体と、該棒状体上に設けられる磁石と、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向であり且つ転倒ますの転倒中のタイミングで前記磁石が最も接近するように配置される、前記磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサと、を備えた光式雨量計である。
【０００９】
この態様では、転倒ますの底部から転倒ますの雨水受容部に対して反対方向へ棒状体が延在し、この棒状体に磁石が取り付けられている。また、ファラデーセンサは、転倒ますの回転面に対して鉛直方向、すなわち、転倒ますの回転軸に対して平行方向から磁石の磁界を検知するよう配置されている。
【００１０】
本発明の態様は、一定の降雨量により転倒する転倒ますと、該転倒ますの底部から下部へ伸びる棒状体と、該棒状体上に設けられる磁石と、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向であり且つ転倒ますの転倒中のタイミングで前記磁石が最も接近するように配置される、前記磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサと、を備え、前記磁石は、前記棒状体上において、前記転倒ますの回転軸からの位置変更が可能であり、前記ファラデーセンサは、前記磁石の位置変更に応じて位置変更が可能であって、前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射パルス幅の違いが識別できる程度に変化する光式雨量計である。
【００１１】
本発明の態様は、前記ファラデーセンサが、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向に位置変更可能であって、前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射レベルの違いが識別できる程度に変化する光式雨量計である。この態様では、ファラデーセンサの位置を、転倒ますの回転面に対して鉛直方向に変更することで、ファラデーセンサと磁石との距離が変わる。また、本発明の態様は、一定の降雨量により転倒する転倒ますと、該転倒ますの底部から下部へ伸びる棒状体と、該棒状体上に設けられる磁石と、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向であり且つ転倒ますの転倒中のタイミングで前記磁石が最も接近するように配置される、前記磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサと、を備え、前記ファラデーセンサが、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向に位置変更可能であって、前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射レベルの違いが識別できる程度に変化する光式雨量計である。
【００１２】
本発明の態様は、複数の光式雨量計と、前記複数の光式雨量計から出射した反射光をそれぞれ導光する複数の第１光ファイバと、前記複数の第１光ファイバとそれぞれ光カプラを介して接続される１芯の第２光ファイバと、前記１芯の第２光ファイバが導光する前記反射光を受光し、前記反射光をパルス信号として検出する測定器とを備えた光式雨量計測システムであって、前記光式雨量計は、一定の降雨量により転倒する転倒ますと、該転倒ますの底部から下部へ伸びる棒状体と、該棒状体上に設けられる磁石と、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向であり且つ転倒ますの転倒中のタイミングで前記磁石が最も接近するように配置される、前記磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサと、を備えた光式雨量計測システムである。
【００１３】
この態様では、複数の光式雨量計から出射したファラデーセンサの反射光は、全て、１芯の第２光ファイバに導光されて測定器へ送られる。
【００１４】
本発明の態様は、複数の光式雨量計と、前記複数の光式雨量計から出射した反射光をそれぞれ導光する複数の第１光ファイバと、前記複数の第１光ファイバとそれぞれ光カプラを介して接続される１芯の第２光ファイバと、前記１芯の第２光ファイバが導光する前記反射光を受光し、前記反射光をパルス信号として検出する測定器とを備えた光式雨量計測システムであって、前記光式雨量計が、一定の降雨量により転倒する転倒ますと、該転倒ますの底部から下部へ伸びる棒状体と、該棒状体上に設けられる磁石と、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向であり且つ転倒ますの転倒中のタイミングで前記磁石が最も接近するように配置される、前記磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサと、を備え、前記磁石は、前記棒状体上において、前記転倒ますの回転軸からの位置変更が可能であり、前記ファラデーセンサは、前記磁石の位置変更に応じて位置変更が可能であって、前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射パルス幅の違いが識別できる程度に変化する光式雨量計測システムである。
【００１５】
本発明の態様は、前記ファラデーセンサが、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向に位置変更可能であって、前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射レベルの違いが識別できる程度に変化する光式雨量計測システムである。また、本発明の態様は、複数の光式雨量計と、前記複数の光式雨量計から出射した反射光をそれぞれ導光する複数の第１光ファイバと、前記複数の第１光ファイバとそれぞれ光カプラを介して接続される１芯の第２光ファイバと、前記１芯の第２光ファイバが導光する前記反射光を受光し、前記反射光をパルス信号として検出する測定器とを備えた光式雨量計測システムであって、前記光式雨量計が、一定の降雨量により転倒する転倒ますと、該転倒ますの底部から下部へ伸びる棒状体と、該棒状体上に設けられる磁石と、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向であり且つ転倒ますの転倒中のタイミングで前記磁石が最も接近するように配置される、前記磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサと、を備え、前記ファラデーセンサが、前記転倒ますの回転面に対して鉛直方向に位置変更可能であって、前記位置変更によって、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射レベルの違いが識別できる程度に変化する光式雨量計測システムである。
【００１６】
本発明の態様は、前記測定器は、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射パルス幅の違いによって、前記複数の光式雨量計のそれぞれを識別する光式雨量システムである。また、本発明の態様は、前記測定器は、前記ファラデーセンサから戻ってくる反射光の光反射レベルの違いによって、前記複数の光式雨量計のそれぞれを識別する光式雨量システムである。また、本発明の態様は、前記測定器が、光パルス試験器（OTDR）である光式雨量計測システムである。また、本発明の態様は、前記測定器が、オシロスコープである光式雨量計測システムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の態様では、転倒ますの転倒途中に、棒状体に取り付けられた磁石がファラデーセンサに最も接近するので、転倒ますの転倒の検出漏れ、特に、一転倒目の検出漏れを確実に防止できる。従って、転倒ますの転倒回数を正確に積算でき、正確な雨量を算出できる。本発明の態様では、可動部材を使用せずに磁石から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサにて転倒ますの転倒を検出するので、動作安定性に優れており、転倒の検出漏れを確実に防止できる。本発明の態様では、磁界に応じて作動するファラデーセンサを使用するので、ゴミやカビ等の汚れがファラデーセンサに付着しても光ファイバの光路を遮断せず、誤作動を確実に防止できる。また、本発明の態様では、転倒ますの回転面に対して鉛直にファラデーセンサが設置されているので、棒状体上における磁石の位置及び磁石とファラデーセンサとの距離の調整が容易である。
【００１８】
本発明の態様では、ファラデーセンサの反射光量の強弱を測定することで転倒ますの転倒回数を検出するので、光カプラ等の光分岐器を使用することで複数の光式雨量計を１芯の光ファイバに接続でき、よって、複数の光式雨量計を容易かつ簡単に多段接続できる。
【００１９】
本発明の態様では、棒状体上における磁石の位置を変更することでファラデーセンサ前方を通過する磁石のスピードを変えることができるので、光式雨量計ごとに棒状体上における磁石の位置を変えることで、ファラデーセンサからの光反射パルスの幅を光式雨量計ごとに調整できる。よって、複数の光式雨量計を１芯の光ファイバに多段接続しても、光反射パルスの幅から光式雨量計を確実に識別できる。
【００２０】
本発明の態様では、ファラデーセンサの位置を、転倒ますの回転面に対して鉛直方向に変更することでファラデーセンサと磁石との距離を変えることができるので、光式雨量計ごとにファラデーセンサと磁石との距離を変えることで、ファラデーセンサからの光反射パルスのレベル（パワー）を光式雨量計ごとに調整できる。よって、複数の光式雨量計を１芯の光ファイバに多段接続しても、光反射パルスのレベル（パワー）から光式雨量計を確実に識別できる。
【００２１】
本発明の態様では、OTDRにてファラデーセンサからの反射光を測定するので、複数の光式雨量計を１芯の光ファイバに多段接続しても、受光パワーの、OTDRと光式雨量計との距離に対応する伝播時間から光式雨量計を確実に識別できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態例に係る光式雨量計の正面図である。
【図２】本発明の実施形態例に係る光式雨量計の側面図である。
【図３】本発明の実施形態例に係る光式雨量計の光反射パルス波形を調整する手段に関する説明図である。
【図４】本発明の実施形態例に係る光式雨量計測システムの説明図である。
【図５】光反射パルスの測定例を示す説明図である。
【図６】光反射パルスの測定例を示す説明図である。
【図７】光反射パルスの他の測定例を説明する概要図である。
【図８】光反射パルスの他の測定例を説明する概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明の実施形態例について、図面を用いながら説明する。図１、２に示すように、本発明の実施形態例に係る光式雨量計１は、外筐１３と、外筐１３の上部に取り付けられた雨水集めロート１４と、雨水集めロート１４から転倒ますへ雨水を流す受水口７と、受水口７からの雨水の流入により姿勢が変動する転倒ます２と、転倒ます２の底部から下部へ伸びる棒状体４と、棒状体４に取り付けられた磁石５と、転倒ます２をその回転軸３の両端部にて支持する２つの転倒ます支持体１６と、転倒ます２の回転面に対して鉛直に設置された、前記磁石５から受ける磁界に応じて作動するファラデーセンサ６とから構成されている。ファラデーセンサ６は、転倒ます支持体１６に設けられた嵌合孔（図示せず）に取り付けられている。光式雨量計１は、光ファイバ１５を介して、光式雨量計１の光信号を受信する測定器１１と接続されている。
【００２４】
転倒ます２は、平面である底部２１の一辺を除く周囲に壁部が設けられた雨水受容部２２と重量部２３とから構成され、雨水受容部２２と重量部２３は、回転軸３から底部２１に対して垂直方向に伸びる壁面２４を中心に対称の位置関係となっている。従って、回転軸３は底部２１表面を２分割する位置にある。転倒ます２は、回転軸３を軸として所定角度まで回転するよう構成されている。回転軸３の上方には、降水を受けるための開口部７１と開口部７１で受けた降水を雨水受容部２２へ排水するための排水口７２からなるロート状の受水口７が設けられている。
【００２５】
図１に示すように、雨水受容部２２が重量部２３よりも高い位置にて転倒ます２が転倒している場合には、受水口７で集められた雨水は排水口７２から排水されて雨水受容部２２へ流入する。そして、雨水受容部２２への雨水の流入量が規定量に達すると、重量部２３よりも雨水受容部２２の方が重くなるので、雨水受容部２２が重量部２３よりも高い状態から重量部２３が雨水受容部２２よりも高い状態へ、転倒ます２が回転軸３を軸に転倒する。この転倒ます２の転倒により、雨水受容部２２に溜められた雨水は、雨水受容部２２の壁部の設けられていない底部２１の一辺側から排水ロート１２へ排出される。雨水受容部２２から雨水が排出されると雨水受容部２２の方が重量部２３よりも軽いので、転倒ます３は、重量部２３が雨水受容部２２よりも高い状態から雨水受容部２２が重量部２３よりも高い位置へ転倒する。
【００２６】
図１に示すように、棒状体４は、平面の底部２１から下方へ、すなわち、底部２１に対して雨水受容部２２とは反対の方向へ伸びている。この実施形態例では、棒状体４は細長い矩形状の平板であり、磁石５は棒状体４の表面部の先端近傍に取り付けられている。棒状体４は、転倒ます２の転倒中のタイミングで磁石５がファラデーセンサ６に最も接近するように設置される。すなわち、転倒ます２の転倒終了時には、磁石５とファラデーセンサ６との距離は最も短い状態とはなっていない。転倒ます２の転倒中のタイミングで磁石５がファラデーセンサ６に最も接近する構成であれば、棒状体４の配置は特に限定されない。この実施形態例では、棒状体４は、底部２１の表面に対して垂直方向に底部２１から下方へ伸びている。また、棒状体４は、回転軸３の位置から下方へ伸びている。
【００２７】
図２に示すように、ファラデーセンサ６は、転倒ます２の回転面に対して鉛直方向に配置されている。これにより、磁石５とファラデーセンサ６の磁界検知側の端面６１とが対向している。従って、ファラデーセンサ６は、磁石５から受ける磁界を転倒ます２の回転面に対して鉛直の方向から検知している。また、ここでは、棒状体４が光式雨量計１の設置面に対して垂直となったとき、すなわち、底部２１が水平となったときに、磁石５とファラデーセンサ６との距離が最も短くなるよう、ファラデーセンサ６を設置している。これにより、転倒ます２の転倒終了時における磁石５とファラデーセンサ６間の距離と、磁石５とファラデーセンサ６間が最短となる距離との差が大きくなるので、ファラデーセンサ６は磁石５の移動、すなわち、転倒ます２の転倒による磁界の変化を確実に検知することができる。従って、転倒ます２の転倒回数を確実且つ正確に積算できる。
【００２８】
なお、磁石５とファラデーセンサ６とが最短となるときの距離、すなわち、磁石５とファラデーセンサ６とが最短距離となるときの磁石５とファラデーセンサ６の端面６１間の空隙は、適宜調整可能であり、例えば、１ｍｍである。
【００２９】
次に、ファラデーセンサ６の構造について説明する。ファラデーセンサ６は、筐体と、筐体外部から筐体内へ伸びているファラデーセンサ用光ファイバと、ファラデーセンサ用光ファイバから出射した光を集光するレンズと、レンズの透過側に設けられた複屈折体と、複屈折体の透過側に設けられたファラデー素子と、ファラデー素子の透過側に設けられた反射板とから構成されている。この反射板は、ファラデー素子側とは反対側にて筐体の側面、すなわち、上記端面６１と対向した構成となっている。
【００３０】
ファラデーセンサ用光ファイバから出射した光は、レンズを介して複屈折体に入射し、複屈折体内で２つの偏光成分に分離され、ファラデー素子を透過し、反射板で反射される。そして、反射板で反射された反射光は、再度、ファラデー素子を透過し、複屈折体に入射して、複屈折体内で２つの偏光成分が合成されて、レンズを透過してファラデーセンサ用光ファイバに入射する。磁石５がファラデーセンサ６に接近すると、磁石５の強い磁界によりファラデー素子内の光の偏光面が回転し、反射板とファラデーセンサ用光ファイバとの間で反射光が遮断され、ファラデーセンサ用光ファイバから出射した光の反射量が減少し、ファラデーセンサ用光ファイバへ戻る光量が少なくなる。
【００３１】
一方で、磁石５がファラデーセンサ６から離れると、磁石５の磁界が弱まってファラデー素子内の光の偏光面が回転しなくなり、ファラデーセンサ用光ファイバから出射した光の反射量は減少せずに、ファラデーセンサ用光ファイバへ戻ってくる。従って、ファラデーセンサ用光ファイバへ戻ってくる光量の強弱を測定することで、転倒ます２の転倒回数を検出することができる。
【００３２】
次に、磁石５の棒状体４における位置の調整と、磁石５とファラデーセンサ６との距離の調整について説明する。まず、磁石５の棒状体４における位置の調整について説明する。
【００３３】
図３に示すように、本発明の実施形態例では、棒状体４上における磁石５の位置は、適宜、調整可能となっている。棒状体４上における磁石５の位置を変えることで、磁石５がファラデーセンサ６の前方を通過するスピードを調整できる。つまり、磁石５を回転軸３から相対的に近い位置、すなわち、棒状体４の先端から相対的に遠い位置に取り付けると、転倒ます２の転倒時に、磁石５がファラデーセンサ６の前方を通過するスピードは相対的に遅くなる。すると、ファラデーセンサ用光ファイバへ戻ってくる反射光の光反射パルス幅は相対的に広くなる。一方で、磁石５を回転軸３から相対的に遠い位置、すなわち、棒状体４の先端から相対的に近い位置に取り付けると、転倒ます２の転倒時に、磁石５がファラデーセンサ６の前方を通過するスピードは相対的に速くなる。すると、ファラデーセンサ用光ファイバへ戻ってくる反射光の光反射パルス幅は相対的に狭くなる。
【００３４】
棒状体４上にて調整した磁石５の位置に対応して、ファラデーセンサ６も回転軸３から相対的に近い位置または回転軸３から相対的に遠い位置に調整することで、磁石５から受ける磁界に応じてファラデーセンサ６を作動させることができる。
【００３５】
従って、棒状体４上における磁石５の位置を光式雨量計１ごとに変えることで、ファラデーセンサ用光ファイバへ戻ってくる反射光のパルス幅に違いが生じるので、それぞれの光式雨量計１（すなわち、ファラデーセンサ６）が出射する上記反射光は、測定器１１を用いて光反射パルスの幅から識別できる。複数の光式雨量計１が出射する上記反射光の光反射パルスをそのパルス幅からそれぞれ識別できるので、１芯の光ファイバにて、複数の光式雨量計１の転倒回数を同時に検出できる。
【００３６】
棒状体４上における磁石５の位置の調整手段は、周知の手段で可能であり、例えば、磁石５とねじ部材（図示せず）を組合せ、棒状体４の長手方向に沿って所定間隔にて複数設けたねじ孔（図示せず）のいずれかにこのねじ部材を嵌めることで、棒状体４の所望の位置に磁石５を取り付けることができる。また、ファラデーセンサ６を回転軸３から相対的に近い位置または遠い位置に調整する手段も、周知の手段で可能であり、例えば、光式雨量計１の底面に対して垂直方向に伸びる転倒ます支持体１６の長手方向に細長い孔部１７を設けて、この孔部１７の所定位置にファラデーセンサ６を固定することで、上記高さの調整ができる。
【００３７】
次に、磁石５とファラデーセンサ６との距離の調整について説明する。図３に示すように、本発明の実施形態例では、磁石５とファラデーセンサ６との距離は、適宜、調整可能となっている。上記距離の調整は、転倒ます２の回転面に対して鉛直方向にファラデーセンサ６の位置を変えること、すなわち、磁石５とファラデーセンサ６とが最短距離となるときの磁石５とファラデーセンサ６の端面６１間の空隙の幅を変えることにより行なうことができる。
【００３８】
磁石５とファラデーセンサ６との上記空隙の幅を変えることで、ファラデーセンサ用光ファイバへ戻ってくる反射光の光反射レベルを調整できる。つまり、ファラデーセンサ６を磁石５に相対的に近い位置、すなわち、上記空隙の幅が相対的に狭い位置にファラデーセンサ６を取り付けると、転倒ます２の転倒時に磁石５がファラデーセンサ６の前方を通過する際に、磁石５の磁界による光反射減衰効果は相対的に大きくなる。すると、ファラデーセンサ用光ファイバへ戻ってくる反射光の光反射レベルの強弱は相対的に大きくなる。一方で、ファラデーセンサ６を磁石５に相対的に遠い位置、すなわち、上記空隙の幅が相対的に広い位置にファラデーセンサ６を取り付けると、転倒ます２の転倒時に磁石５がファラデーセンサ６の前方を通過する際、磁石５の磁界による光反射減衰効果は相対的に小さくなる。すると、ファラデーセンサ用光ファイバへ戻ってくる反射光の光反射レベルの強弱は相対的に小さくなる。
【００３９】
従って、上記空隙の幅を光式雨量計１ごとに変えることで、ファラデーセンサ用光ファイバへ戻ってくる反射光の光反射レベルに違いが生じるので、それぞれの光式雨量計１（すなわち、ファラデーセンサ６）が出射する上記反射光は、測定器１１を用いて光反射パルスのピークの高さ（レベル）から識別できる。複数の光式雨量計１が出射する光反射パルスをそのレベルからそれぞれ識別できるので、１芯の光ファイバに複数の光式雨量計１を接続しても、それぞれの光式雨量計１の転倒回数を同時に検出できる。また、上記空隙の幅を変える手段は、周知の手段で可能であり、例えば、転倒ます支持体１６の細長い孔部１７の所定位置に固定されているファラデーセンサ６を、光式雨量計１の底面に対して水平方向に移動させることで、上記空隙の幅を調整できる。
【００４０】
次に、本発明の光式雨量計１を用いた光式雨量計測システムについて説明する。図４に示すように、本発明の実施形態例に係る光式雨量計測システムは、複数の光式雨量計１と、複数の光式雨量計１から出射した反射光をそれぞれ光カプラ９へ導光する複数の第１光ファイバ８と、複数の第１光ファイバ８とそれぞれ光カプラ９を介して接続する１芯の第２光ファイバ１０と、１芯の第２光ファイバ１０が光カプラ９から導光する前記反射光を受光して前記反射光をパルス信号として検出する測定器１１とを備えている。
【００４１】
本発明の実施形態例に係る光式雨量計測システムは、Ｎ個（例えば、図４では３個）の光式雨量計１が、測定器１１からの距離が短い順に光式雨量計１‐１、１−２、１‐３と設置されている。また、ファラデーセンサ用光ファイバが第１光ファイバ８と接続することで、それぞれ、光式雨量計１と第１光ファイバ８とが接続している。従って、本発明の実施形態例に係る光式雨量計測システムは、Ｎ個（例えば、図４では３個）の光式雨量計１に対応して、Ｎ本（例えば、図４では３本）の第１光ファイバ８と、Ｎ個（例えば、図４では３個）の光カプラ９が設置されている。図４では、光式雨量計１‐１に第１光ファイバ８‐１が接続され、第１光ファイバ８‐１に光カプラ９‐１が接続されている。光式雨量計１‐２に第１光ファイバ８‐２が接続され、第１光ファイバ８‐２に光カプラ９‐２が接続されている。そして、光式雨量計１‐３に第１光ファイバ８‐３が接続され、第１光ファイバ８‐３に光カプラ９‐３が接続されている。
【００４２】
次に、光式雨量計測システムの作動のメカニズムについて説明する。まず、測定器１１に最も近い位置にて第２光ファイバ１０と接続されている光式雨量計１‐１が、降雨量を観測する場合について説明する。
【００４３】
降雨により光式雨量計１‐１の転倒ます２が転倒すると、光式雨量計１‐１のファラデーセンサ６が、磁石５の磁界の影響を受けた反射光を出射し、ファラデーセンサ６から出射された上記反射光は、上記転倒ます２の転倒した光式雨量計１‐１と接続している第１光ファイバ８‐１へ入射する。第１光ファイバ８‐１へ入射した上記反射光は、第１光ファイバ８‐１により導光されて該第１光ファイバ８‐１と接続している光カプラ９‐１へ出射される。光カプラ９‐１に入射した上記反射光は、該光カプラ９‐１から１芯の第２光ファイバ１０へ出射される。１芯の第２光ファイバ１０へ出射された上記反射光は、１芯の第２光ファイバ１０により導光されて測定器１１に受光される。１芯の第２光ファイバ１０から上記反射光を受光した測定器１１は、上記反射光をパルス信号として検出する。測定器１１は、上記反射光のパルス信号の回数を積算することで、光式雨量計１‐１の転倒ます２の転倒回数を積算する。
【００４４】
また、降雨により、他の光式雨量計、例えば、光式雨量計１‐１よりも測定器１１から距離のある位置にて第２光ファイバ１０と接続されている光式雨量計１‐２の転倒ます２が転倒すると、光式雨量計１‐２のファラデーセンサ６が、磁石５の磁界の影響を受けた反射光を出射する。ファラデーセンサ６から出射された上記反射光は、上記転倒ます２の転倒した光式雨量計１‐２と接続している第１光ファイバ８‐２、第１光ファイバ８‐２と接続する光カプラ９‐２を介して、１芯の第２光ファイバ１０へ出射される。光カプラ９‐２から１芯の第２光ファイバ１０へ出射された上記反射光は、１芯の第２光ファイバ１０により導光され、第１光ファイバ８‐１を介して光式雨量計１‐１と接続された光カプラ９‐１を通って、測定器１１に受光される。
【００４５】
従って、降雨により、光式雨量計１‐１、１−２の転倒ます２が転倒し、光式雨量計１‐１の上記反射光が光カプラ９‐１に入射するタイミングと、光式雨量計１‐２の上記反射光が光カプラ９‐１に入射するタイミングとが同じとなる場合、光カプラ９‐１と測定器１１との間の第２光ファイバ１０は、同時に２種の反射光を測定器１１へ導光する。また、光式雨量計１‐１の上記反射光が光カプラ９‐１に入射するタイミングと、光式雨量計１‐２の上記反射光が光カプラ９‐１に入射するタイミングとが異なる場合、光カプラ９‐１と測定器１１との間の第２光ファイバ１０は、２種の上記反射光を別々のタイミングで測定器１１へ導光する。
【００４６】
同様に、降雨により、光式雨量計１‐１、１−２に加えて、測定器１１から最も遠い位置にて第２光ファイバ１０と接続されている光式雨量計１‐３の転倒ます２も転倒し、光式雨量計１‐１、１−２、１‐３のそれぞれの上記反射光が全て同じタイミングにて光カプラ９‐１に入射することとなる場合、光カプラ９‐２と光カプラ９‐３との間の第２光ファイバ１０は、同時に２種の上記反射光を導光し、光カプラ９‐１と測定器１１との間の第２光ファイバ１０は、同時に３種の反射光を測定器１１へ導光する。また、上記タイミングが全て異なる場合、光カプラ９‐２と光カプラ９‐３との間の第２光ファイバ１０は、２種の上記反射光を別々のタイミングで導光し、光カプラ９‐１と測定器１１との間の第２光ファイバ１０は、３種の上記反射光をそれぞれ別々のタイミングで測定器１１へ導光する。
【００４７】
次に、本発明の実施形態例に係る光式雨量計測システムで使用する測定器について説明する。測定器１１には、例えば、オシロスコープ、光パルス試験器（OTDR）等を挙げることができる。まず、測定器１１にオシロスコープを用いた場合について、図５、６を用いて説明する。
【００４８】
図５は、光式雨量計１‐１、１‐２、１−３ごとに、棒状体４上における磁石５の位置と、磁石５とファラデーセンサ６とが最短距離となるときの磁石５とファラデーセンサ６の端面６１間の空隙の幅とを変えた状態で、転倒ます２の転倒を検出した場合の、光反射パルスの測定方法例を概略的に説明するものである。また、図５では、光式雨量計１‐１、１‐２、１−３の上記反射光を、それぞれ別々のタイミング（図５では、光式雨量計１‐１、１‐２、１−３の順）で測定器１１が検出した場合の測定方法例である。
【００４９】
図５の３つの光反射パルス中、中央の光反射パルスＰ２は、光式雨量計１‐２の転倒ます２の転倒を検出したものである。左端の光反射パルスＰ１は、光式雨量計１‐１の転倒ます２の転倒を検出したものである。右端の光反射パルスＰ３は、光式雨量計１‐３の転倒ます２の転倒を検出したものである。光式雨量計１‐１では、光式雨量計１‐２よりも、回転軸３から相対的に遠い位置に磁石５を取り付けている。従って、Ｐ１は、Ｐ２よりも、上記反射光の光反射パルス幅は相対的に狭くなっている。また、光式雨量計１‐１では、光式雨量計１‐２よりも、相対的に、上記空隙の幅が狭い位置にファラデーセンサ６を取り付けている。従って、Ｐ１はＰ２よりも、上記反射光の光反射パルスのレベルは相対的に大きくなっている。一方、光式雨量計１‐３では、光式雨量計１‐２よりも、回転軸３から相対的に近い位置に磁石５を取り付けている。従って、Ｐ３は、Ｐ２よりも、上記反射光の光反射パルス幅は相対的に広くなっている。また、光式雨量計１‐３では、光式雨量計１‐２よりも、相対的に、上記空隙の幅が広い位置にファラデーセンサ６を取り付けている。従って、Ｐ３はＰ２よりも、上記反射光の光反射パルスのレベルは相対的に小さくなっている。
【００５０】
このように、それぞれの光式雨量計１について、棒状体４上における磁石５の位置と、磁石５とファラデーセンサ６とが最短距離となるときの磁石５とファラデーセンサ６の端面６１間の空隙の幅とを変えることで、光式雨量計１ごとに光反射パルスの幅とレベルを変えることができるので、第２光ファイバ１０が１芯であっても、それぞれの光式雨量計１の光反射パルスを容易かつ確実に識別できる。
【００５１】
図６は、光式雨量計１‐１、１‐２、１−３について、それぞれ、棒状体４上における磁石５の位置と、磁石５とファラデーセンサ６とが最短距離となるときの磁石５とファラデーセンサ６の端面６１間の空隙の幅を変えて、転倒ます２の転倒を検出した場合の、光反射パルスの測定方法例を概略的に説明するものである。なお、図６では、光式雨量計１‐１、１‐２、１−３の上記反射光を、それぞれ同じタイミングで測定器１１が検出した場合の測定方法例である。
【００５２】
光式雨量計１‐１では、光式雨量計１‐２よりも、回転軸３から相対的に遠い位置に磁石５を取り付けている。従って、光式雨量計１‐１の上記反射光の光反射パルス幅は、光式雨量計１‐２の光反射パルス幅よりも相対的に狭くなる。一方、光式雨量計１‐３では、光式雨量計１‐２よりも、回転軸３から相対的に近い位置に磁石５を取り付けている。従って、光式雨量計１‐３の上記反射光の光反射パルス幅は、光式雨量計１‐２の光反射パルス幅よりも相対的に広くなる。よって、図６に示すように、３つの光反射パルスが重なったパルス波形のうち、光反射パルス幅が最も狭い上段部の光反射パルスＰ１は、光式雨量計１‐１の転倒ます２の転倒を検出したものであることがわかる。光反射パルス幅が最も広い下段部の光反射パルスＰ３は、光式雨量計１‐３の転倒ます２の転倒を検出したものであることがわかる。そして、中段部の光反射パルスＰ２は、光式雨量計１‐２の転倒ます２の転倒を検出したものであることがわかる。
【００５３】
このように、オシロスコープが、光式雨量計１‐１、１‐２、１−３の上記反射光を同じタイミングで検出し、その結果、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が重畳した場合でも、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の光反射パルスの幅とレベルがそれぞれ異なるので、第２光ファイバ１０が１芯であっても、その光反射パルス波形から、それぞれの光式雨量計１の光反射パルスを容易かつ確実に識別できる。よって、それぞれの光式雨量計１‐１、１‐２、１−３の転倒ます２の転倒を検出できる。
【００５４】
なお、図５における各光反射パルスＰ１〜Ｐ３では、それぞれ光反射パルスのレベルが異なっていたが、これに限定されない。例えば、測定器１１に内蔵されている光源（図示せず）が一定の光出力動作（CW）である場合には、各光反射パルスＰ１〜Ｐ３のレベルが同じであっても、各光反射パルスＰ１〜Ｐ３が重畳する位置では、それぞれの光反射パルスのレベルの合計となり、図６のような光反射パルスの波形が得られるので、それぞれの光式雨量計１の光反射パルスを識別できる。
【００５５】
また、前記光源が、光反射パルス幅の最も狭い光反射パルスよりも十分周期の短い（例えば、１桁以上）短パルス光を発振しており、各光反射パルスＰ１〜Ｐ３が、この短パルスのピーク値で構成される時間的包絡波形として、図５のような波形を形成する場合には、各光反射パルスＰ１〜Ｐ３が重畳する位置では、光反射パルスのレベルの時間平均値が図６に示すような波形となるので、この図６のような波形である光反射パルスのレベルの時間平均値を用いることで、上記CW動作時と同様にして、それぞれの光式雨量計１の光反射パルスを識別できる。ただし、短パルスのデューティ比が非常に小さい（例えば、２０％以下）場合には、光反射パルスのレベルの時間平均値が小さくなるので、各光反射パルスＰ１〜Ｐ３が重畳する位置では、各光反射パルスのレベルの合計について、その変化を認識しにくくなることがある。このような場合は、各光反射パルスＰ１〜Ｐ３のレベルを変えて、上記時間的包絡波形からそれぞれの光式雨量計１の光反射パルスを識別してもよい。このとき、光反射パルスＰ１〜Ｐ３の上記時間的包絡波形は、各光反射パルスＰ１〜Ｐ３が重畳しても、それぞれのピーク値はほぼ保持されるので、図６のような光反射パルスの波形が得られる。
【００５６】
このように、３個設置した光式雨量計１ごとに、棒状体４上における磁石５の位置、または磁石５とファラデーセンサ６とが最短距離となるときの磁石５とファラデーセンサ６の端面６１間の空隙の幅を変えて、光式雨量計１ごとに光反射パルスの幅またはレベルを変えることで、それぞれの光式雨量計１の光反射パルスを識別してもよい。
【００５７】
上記のように、１芯の第２光ファイバ１０に光式雨量計１を３個または４個以上設置する場合には、特に、光式雨量計１ごとに、棒状体４上における磁石５の位置と、磁石５とファラデーセンサ６とが最短距離となるときの磁石５とファラデーセンサ６の端面６１間の空隙の幅とを変えることで、それぞれの光式雨量計１の光反射パルスを容易かつ確実に識別できる。
【００５８】
また、上記実施形態例に係る、１芯の第２光ファイバ１０に光式雨量計１を３個設置した光式雨量計測システムに代えて、１芯の第２光ファイバ１０に光式雨量計１を２個設置する場合には、図７、８に示すように、棒状体４上における磁石５の位置、または磁石５とファラデーセンサ６とが最短距離となるときの磁石５とファラデーセンサ６の端面６１間の空隙の幅を変えることで、それぞれの光式雨量計１の光反射パルスを容易かつ確実に識別できる。
【００５９】
つまり、図７に示すように、光式雨量計１ごとに光反射パルスＰ１、Ｐ２のレベルのみを変えた場合、または、図８に示すように、光式雨量計１ごとに光反射パルスＰ１、Ｐ２の幅のみを変えた場合、いずれの場合であっても、光反射パルスＰ１とＰ２が重なった光反射パルスの波形（すなわち、光反射パルスＰ１とＰ２が重なるタイミングで検出器１１に検出された時の光反射パルスの波形。図７、８中、右端の光反射パルスの波形）は、単独の光反射パルスＰ１、Ｐ２の波形（すなわち、光反射パルスＰ１、Ｐ２が別々のタイミングで検出器１１に検出された時の光反射パルスＰ１、Ｐ２のそれぞれの波形。図７、８中、左端、中央の光反射パルスの波形）と異なるため、光反射パルスＰ１、Ｐ２が重なるタイミングであっても、重ならないタイミングであっても、それぞれの光式雨量計１の光反射パルスを容易に識別できる。なお、１芯の第２光ファイバ１０に光式雨量計１を２個設置する場合であっても、棒状体４上における磁石５の位置と、磁石５とファラデーセンサ６とが最短距離となるときの磁石５とファラデーセンサ６の端面６１間の空隙の幅の両方を変えてもよい。
【００６０】
次に、測定器１１に光パルス試験器を用いた場合について説明する。光パルス試験器により、測定器１１と光式雨量計１との距離に対応する伝搬時間と、この伝播時間に対応した磁石５からの磁界の変化に応じて変動する反射光の受光パワーと、を検出できる。また、図４に示すように、複数の光式雨量計１を１芯の第２光ファイバ１０に多段接続しても、光式雨量計１ごとに測定器１１との距離を変えることで、光式雨量計１ごとの伝播時間を変えることができる。図４では、測定器１１からの距離は、光式雨量計１‐１、１−２、１‐３の順に短いので、光式雨量計１‐１、１−２、１‐３の順に伝播時間が短くなる。従って、光パルス試験器が検出する受光パワーのピークの伝播時間から、転倒ます２の転倒した光式雨量計１を識別でき、伝播時間ごとに受光パワーのピークを積算することで、それぞれの光式雨量計１の転倒回数を検出できる。
【００６１】
また、光パルス試験器の測定周期は、磁石５からの磁界の変化に応じて変化する反射光の受光パワーを確実に検出する点から、光反射パルス（すなわち、受光パワーのピーク）の反射時間幅の半値幅以下の周期とするのが好ましい。光反射パルスの反射時間幅の半値幅とは、光反射パルスのピークの高さのうち、半分の高さ位置に対応する部分の時間幅を意味する。光パルス試験器の測定周期が、光反射パルスの反射時間幅の半値幅以下となるように、棒状体４上における磁石５の位置を調整し、光反射パルス幅を設定する。
【００６２】
次に、本発明の他の実施形態例について説明する。上記光式雨量計の実施形態例では、磁石の取り付けられた棒状体は、転倒ますの底部表面に対して垂直方向に伸びていたが、これに代えて、上記棒状体が、転倒ますの底部表面に対して略垂直方向または所定角度、例えば転倒ますの底部表面に対して６０°以上９０°未満の角度にて伸びる構成としてもよい。また、上記実施形態例では、磁石の取り付けられた棒状体は、回転軸上の位置から下方へ伸びていたが、これに代えて、底部表面の周縁部以外の位置から、例えば、底部表面の回転軸上と周縁部との中間部から下方へ伸びていてもよい。
【００６３】
また、上記光式雨量計測システムの実施形態例では、複数の光式雨量計について、それぞれ、棒状体上における磁石の位置と、磁石とファラデーセンサとが最短距離となるときの磁石とファラデーセンサ間の空隙の幅とを変えてそれぞれの光式雨量計を識別する態様について説明したが、測定器として、光パルス試験器を用いる場合には、光パルス試験器と光式雨量計との距離（すなわち、光反射パルスの伝播時間）から、それぞれの光式雨量計を識別できるので、複数の光式雨量計ごとに、上記した磁石の位置と、磁石とファラデーセンサ間の空隙の幅とを変えなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、１芯の光ファイバにて、複数の雨量計の検出する降雨量を正確かつ簡易に測定できるので、例えば、多地点の降雨量を測定する分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【００６５】
１        光式雨量計
２        転倒ます
３        回転軸
４        棒状体
５        磁石
６        ファラデーセンサ
８        第１光ファイバ
１０      第２光ファイバ
１１      測定器
【図１】
0005520907.tif 000002
【図２】
0005520907.tif 000003
【図３】
0005520907.tif 000004
【図４】
0005520907.tif 000005
【図５】
0005520907.tif 000006
【図６】
0005520907.tif 000007
【図７】
0005520907.tif 000008
【図８】
0005520907.tif 000009