(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーの伸張による歪みに基づいて構造物の変形量を測定する構造物の変形量測定装置において、前記光ファイバーを一定間隔で少なくとも１回以上巻回してループを形成し、湾曲部を重ね合わせて前記ループを測定方向に沿って連続体とし、前記ループは前記光ファイバを横に並べて複数巻回されると共に各ループの左右の湾曲部の曲率半径が異なり、且つ、異なる曲率半径を持つ湾曲部が相互に重ね合わされることを特徴とする構造物の変形量測定装置。
【請求項２】
前記ループは測定方向に対して横方向にも重ね合わされることを特徴とする請求項１記載の構造物の変形量測定装置。
【請求項３】
前記ループは湾曲部の間に位置する直線部のみ前記構造物に対して接着されることを特徴とする請求項１又は２記載の構造物の変形量測定装置。
【請求項４】
前記湾曲部における前記光ファイバーの間に保護具を介在させることを特徴とする請求項３記載の構造物の変形量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の変形量測定装置に関する。例えば、土木建築物や火力・原子力プラント等の構造物の健全性を評価する評価システムに関わり、特に構造物の歪み等の変形量を光ファイバーの伸張により測定するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術に係る構造物の変形量測定装置を図５及び図６に示す。
この例は、トンネル１の内壁２の変形量を測定する装置である。
図５に示すように、トンネル１の内壁２には、光ファイバーセンサ１０が接着剤等により貼り付けられている。
【０００３】
この光ファイバーセンサ１０は、図６に示すように、幅Ｗの薄板１２に光ファイバー１１を一定間隔Ｌで複数巻回することによりループＣを形成し、これらのループＣを薄板１２の長手方向にそって配列したものである。
ループＣは、薄板１２の長手方向に沿って往復する直線部と、この直線部に少なくとも一定以上の曲率半径で湾曲させた湾曲部Ａをつなげるように、光ファイバー１１を巻回したものであり、隣接するループＣとの間も光ファイバー１１でつなげられている。
【０００４】
ここで、光ファイバー１１の一端には、光ファイバー歪分布計測器４が接続されている。
この光ファイバー歪分布計測器４は、光ファイバー１１内にレーザパルス光を照射し、光ファイバー１１の伸縮によりブリルアン散乱光の周波数がシフトすることを利用してトンネル内壁２の伸縮量を求め、かつ、レーザパルス光を照射して後方散乱光が戻ってくるまでの時間からその位置を測定する機能を有している。
【０００５】
従って、トンネル内壁２がひび割れ５により伸縮すると、これに応じて光ファイバー１１が伸縮し、光ファイバー歪分布計測器４は、光ファイバー１１内にレーザパルス光を照射し、光ファイバー１１の伸縮によりブリルアン散乱光の周波数がシフトすることを利用してトンネル内壁２の伸縮量を求め、かつレーザパルス光を照射して後方散乱光が戻ってくるまでの時間からその位置を測定する。
ここで、各ループＣは、光ファイバー１１を薄板１２上で数回巻回しているため、光ファイバー１１を薄板１２の長手方向に沿って単に直線的に敷設した場合に比較して、巻回する長さに応じて、計測感度が向上する利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、光ファイバ１１を巻回してなるループＣを計測方向にそって配置しているため、図７に示すように測定方向に沿うループＣの直線部では計測感度が向上する利点がある。
しかし、光ファイバー１１は屈曲による破断や減衰増加を防止するため、少なくとも一定以上の曲率半径としなければならず、図７に示すように、ループＣの湾曲部Ａにおいては、計測感度が悪くなるという不具合があった。
【０００７】
つまり、測定感度の良くないループＣの湾曲部Ａの介在により、計測感度の良いループＣの直線部が不連続となっていたため、例えば、上記ひび割れ５がループＣの湾曲部Ａに位置すると、トンネル内壁２の伸縮量を正確に求めることができないおそれがあった。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、光ファイバーをループ状に巻回した場合であっても、感度低下部分を生じないようにすることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する本発明の請求項１に係る構造物の変形量測定装置は、光ファイバーの伸張による歪みに基づいて構造物の変形量を測定する構造物の変形量測定装置において、前記光ファイバーを一定間隔で少なくとも１回以上巻回してループを形成し、湾曲部を重ね合わせて前記ループを測定方向に沿って連続体とし、前記ループは前記光ファイバを横に並べて複数巻回されると共に各ループの左右の湾曲部の曲率半径が異なり、且つ、異なる曲率半径を持つ湾曲部が相互に重ね合わされることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成する本発明の請求項２に係る構造物の変形量測定装置は、請求項１において、前記ループは測定方向に対して横方向にも重ね合わされることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成する本発明の請求項３に係る構造物の変形量測定装置は、請求項１又は２において、前記ループは湾曲部の間に位置する直線部のみ前記構造物に対して接着されることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成する本発明の請求項４に係る構造物の変形量測定装置は、請求項３において、前記湾曲部における前記光ファイバーの間に保護具を介在させることを特徴とする請求項３記載の構造物の変形量測定装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例に係る構造物の変形量測定装置を図１に示す。
本実施例は、前述した従来技術と同様に、トンネルの内壁の変形量を測定する装置に適用したものである。
ここで、本実施例においては、光ファイバー１１を一定間隔で少なくとも１回以上巻回してループＣを形成し、湾曲部Ａを重ね合わせてループＣを測定方向（図１中の左右方向）に沿って連続体としたものである。
【００１４】
即ち、ループＣは、往復する直線部に少なくとも一定以上の曲率半径で湾曲させた湾曲部Ａをつなげるよう光ファイバー１１を巻回してなるものであり、更に、隣接するループＣとの間に重ね合わせ部Ｂが設けられている。
従って、ループＣの湾曲部Ａを測定方向に沿って重ね合せて重ね合わせ部Ｂを設けた結果、ループＣが測定方向に沿った連続体となるため、ループＣの湾曲部Ａに関係なく、ループＣの直線部において歪を計測することができ、全ての範囲について計測感度が良好となる。
【００１５】
いいかえると、ループＣの湾曲部Ａの計測感度に係わらず、重なり合ったループＣの直線部は計測感度が良好であるため、ループＣの直線部により感度良く計測することができるのである。
尚、重ね合わせ部Ｂにおいては、ループＣの湾曲部Ａのみが重ね合わされば良く、必ずしも直線部が重なりあう必要はない。
特に、光ファイバ１１の敷設長さを削減するためには、重ね合わせ部Ｂにおいて、直線部の重ね合わせは短いほうが望ましい。
【００１６】
本発明の第２の実施例に係る構造物の変形量測定装置を図２に示す。
本実施例では、光ファイバー１１を一定間隔で少なくとも１回以上巻回してループＣを形成し、湾曲部Ａを重ね合わせてループＣを測定方向に沿って連続体とし、更に、ループＣを測定方向に対して横方向（図２中における上下方向）にも重ね合わさせたものである。
【００１７】
つまり、ループＣを測定方向のみならず、その横方向にも重ね合わせて重ね合わせ部Ｂを設けた結果、ループＣの直線部を測定方向に沿って多数配列させたものである。
従って、本実施例においても、全ての範囲について計測感度が良好となるという前述した実施例と同様な効果を奏する他、更に、ループＣの重ね合わせ部Ｂを測定方向に対して横方向にも設けるため、測定方向に対して横方向の歪分布も測定可能となる利点がある。
【００１８】
このことは、計測方向に沿った歪の分布のみならず、計測方向に対して横方向の歪分布の測定可能となり、このことは、測定対象物の全面に渡る歪分布の測定が可能となることを意味する。
尚、図２に示すように、ループＣの測定方向の重ね合わせ部Ｂと測定方向に対して横方向の重ね合わせ部Ｂとが相互に重ね合わされていても何ら差し障りはない。
【００１９】
本発明の第３の実施例に係る構造物の変形量測定装置を図３に示す。
本実施例は、光ファイバ１１を複数巻回してループＣを形成する場合での改良に関する。
即ち、ループＣが光ファイバ１１を複数巻回して構成される場合、敷設幅を狭くすることが望ましいが、光ファイバ１１を上下に重ねて敷設することは極めて困難である。
特に、複数の光ファイバ１１の湾曲部を重ね合わせる場合には、その傾向が顕著になる。
【００２０】
そこで、本実施例では、図３に示すように、光ファイバ１１を横に並べて複数巻回してループＣを構成すると共に各ループＣの左右の湾曲部の曲率半径Ｒ１，Ｒ２（Ｒ２＝Ｒ１＋α）を異ならせ、異なる曲率半径の湾曲部を相互に重ね合わせて重ね合わせ部Ｂとしたものである。
このようにすれば、ループＣの幅の増加を抑えることができ、光ファイバ１１の重なり部分を一部に限定することができるため、耐久性向上、敷設作業の簡素化にも寄与する。
【００２１】
尚、各湾曲部の曲率半径Ｒ１，Ｒ２としては、特に限定するものではないが、一般的には、１０ｍｍ程度の差を設けると良い。
また、図３では、ループＣは光ファイバ１１を三重に巻回して構成されていたが、２回以上巻回される場合であれば、上述した有効な効果を奏するものである。
【００２２】
本発明の第４の実施例に係る構造物の変形量測定装置を図４に示す。
本実施例は、ループＣの重ね合わせ部Ｂにおける改良である。
即ち、光ファイバ１１は、計測対象となる構造体の変形に追従して伸縮しなければ、歪を計測できないため、光ファイバは構造体に対して接着されるものとされていた。
【００２３】
しかし、光ファイバ１１を重ね合わせて配置する場合、光ファイバ自身が屈曲に弱いため、土中に埋設する場合など光ファイバに外力が加わると、破断や減衰の増加という問題や耐久性での問題を生じる。
そこで、本実施例では、重なり合ったループＣの湾曲部においては、光ファイバ１１を構造体に接着することなくフリーとしたものである。つまり、ループＣの直線部のみを構造体に接着したのである。
また、各光ファイバ１１間で外力が作用しないように、光ファイバ１１間にスペーサ等の保護具２０を介在させたのである。
【００２４】
従って、本実施例では、重ね合わされたループＣの湾曲部での光ファイバ１１の接着を不要とできるため取付け作業が簡素化し、更に、各光ファイバ１１間に介在する保護具により耐久性等の向上が図れるという利点がある。
また、本実施例でも、上述した実施例のようにループＣの湾曲部を重ね合わせて連続体とするため、感度低下を防止できるという前述した実施例と同様な効果を奏する。
【００２５】
尚、上述した実施例は、トンネルの内壁の変形量を測定する装置に適用したものであったが、例えば、土木建築物や火力・原子力プラント等の構造物の健全性を評価する評価システム、特に構造物の歪み等の変形量を光ファイバーの伸張により測定する装置に本発明は広く適用できるものである。
【００２６】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の請求項１に係る構造物の変形量測定装置は、光ファイバーの伸張による歪みに基づいて構造物の変形量を測定する構造物の変形量測定装置において、前記光ファイバーを一定間隔で少なくとも１回以上巻回してループを形成し、湾曲部を重ね合わせて前記ループを測定方向に沿って連続体と、前記ループは前記光ファイバを横に並べて複数巻回されると共に各ループの左右の湾曲部の曲率半径が異なり、且つ、異なる曲率半径を持つ湾曲部が相互に重ね合わされるので、ループの湾曲部の計測感度に係わらず、重なり合ったループの直線部は計測感度が良好であるため、ループの直線部により感度良く計測することができ、更に、光ファイバの重なり部分を一部に限定することができるため、耐久性向上、敷設作業の簡素化にも寄与する。
【００２７】
また、本発明の請求項２に係る構造物の変形量測定装置は、請求項１において、前記ループは測定方向に対して横方向にも重ね合わされるため、請求項１と同様な効果を奏する他、ループの重ね合わせ部を測定方向に対して横方向にも設けるため、測定方向に対して横方向の歪分布も測定可能となる利点がある。
【００２８】
また、本発明の請求項３に係る構造物の変形量測定装置は、請求項１又は２において、前記ループは湾曲部の間に位置する直線部のみ前記構造物に対して接着されるため、重ね合わされたループの湾曲部での光ファイバの接着を不要とできるため取付け作業が簡素化するという効果を奏する。
【００２９】
また、本発明の請求項４に係る構造物の変形量測定装置は、請求項３において、前記湾曲部における前記光ファイバーの間に保護具を介在させるため、光ファイバ間に介在する保護具により耐久性等の向上が図れるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る構造物の変形量測定装置の配置図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る構造物の変形量測定装置の配置図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る構造物の変形量測定装置の配置図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る構造物の変形量測定装置の配置図である。
【図５】従来技術に係る構造物の変形量測定装置の構成図である。
【図６】光ファイバーセンサの構成図である。
【図７】光ファイバを巻回したループの配置図である。
【符号の説明】
１  トンネル
２  内壁
４  光ファイバ歪分布計測器
５  ひび割れ
１０  光ファイバセンサ
１１  光ファイバ
１２  薄板
２０  保護具
Ａ  湾曲部
Ｂ  重ね合わせ部
Ｃ  ループ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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