(57)【要約】【課題】高速道路等の橋桁の３軸方向のズレの変位を監視し、変位が許容値を超えたかどうかの判定を容易に行う。【解決手段】本発明における第１、第２の変位センサ本体Ｓ１、Ｓ２は、それぞれＺ軸変位センサ用プローブ４を監視対象物である第１、第２の橋桁１ａ、１ｂの下面に向けて配設されている。  第１、第２の橋桁１ａ、１ｂの対向する端縁部近傍の下面には、それぞれ平板状の第１、第２段差部材１７ａ、１７ｂが取り付けられており、第１の段差部材１７ａの下面には第１の変位センサ本体Ｓ１のＺ軸変位センサ用プローブ４の先端部が、第２の段差部材１７ｂの下面には第２の変位センサ本体Ｓ２のＺ軸変位センサ用プローブ４の先端部がそれぞれ所定の弾力を維持して当接されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象物に平板状の段差部材を取り付け、前記段差部材に変位センサのＺ軸変位センサ用プローブを当接して、前記監視対象物の３軸方向の変位を測定することを特徴とする変位測定方法。
【請求項２】
監視対象物に平板状の段差部材とＸ軸方向に向かって傾斜するスロープ部材を取り付け、前記段差部材に変位センサのＺ軸変位センサ用プローブを当接し、前記スロープ部材に変位センサのＸ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブを当接して、前記監視対象物の３軸方向の変位を測定することを特徴とする変位測定方法。
【請求項３】
監視対象物に平板状の段差部材を取り付け、前記監視対象物に変位センサのＺ軸変位センサ用プローブを当接し、前記段差部材に変位センサのＸ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブを当接して、前記監視対象物の３軸方向の変位を測定することを特徴とする変位測定方法。
【請求項４】
前記段差部材の前記Ｚ軸変位センサ用プローブまたは前記Ｘ・Ｙ軸変位センサ用プローブが当接する面に段部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の変位センサ。
【請求項５】
前記Ｚ軸変位センサ用プローブ、前記Ｘ・Ｙ軸変位センサ用プローブおよび前記Ｘ・Ｙ軸変位リミッタ用プローブの少なくとも一つは、Ｘ―Ｙ軸方向に弾性のある部材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の変位センサ。
【請求項６】
筺体と、下端部が前記筺体内に位置し上端部が前記筺体の壁体から突設されたＺ軸変位センサ用プローブと、前記筺体内に設けられ、前記Ｚ軸変位センサ用プローブの変位に応じて変形する弾性板と、前記弾性板に取り付けられ、それ自身の変形に応じて反射波長が変化する歪みＦＢＧとを備えることを特徴とする変位センサ。
【請求項７】
筺体と、下端部が前記筺体内に位置し上端部が前記筺体の壁体から突設されたＺ軸変位センサ用プローブと、下端部が前記筺体内に位置し上端部が前記筺体の壁体から突設されたＸ・Ｙ軸変位センサ用プローブと、前記筺体内に設けられ、前記Ｚ軸変位センサ用プローブの変位に応じて変形する第１の弾性板と、前記Ｘ・Ｙ軸変位センサ用プローブの変位に応じて変形する第２の弾性板と、前記第１の弾性板に取り付けられ、それ自身の変形に応じて反射波長が変化する第１の歪みＦＢＧと、前記第２の弾性板に取り付けられ、それ自身の変形に応じて反射波長が変化する第２の歪みＦＢＧとを備えることを特徴とする変位センサ。
【請求項８】
筺体と、下端部が前記筺体内に位置し上端部が前記筺体の壁体から突設されたＺ軸変位センサ用プローブと、下端部が前記筺体内に位置し上端部が前記筺体の壁体から突設されたＸ・Ｙ軸変位リミッタ用プローブと、前記筺体内に設けられ、前記Ｚ軸変位センサ用プローブの変位に応じて変形する弾性板と、前記Ｘ・Ｙ軸変位リミッタ用プローブの変位に応じてそれ自身の巻き回し状態が変化する光ファイバと、前記弾性板に取り付けられ、それ自身の変形に応じて反射波長が変化する歪みＦＢＧとを備えることを特徴とする変位センサ。
【請求項９】
筺体と、下端部が前記筺体内に位置し上端部が前記筺体の壁体から突設されたＺ軸変位センサ用プローブと、下端部が前記筺体内に位置し上端部が前記筺体の壁体から突設されたＸ・Ｙ軸変位リミッタ用プローブと、前記筺体内に設けられ、前記Ｚ軸変位センサ用プローブの変位に応じて変形する弾性板と、前記Ｘ・Ｙ軸変位リミッタ用プローブの変位に応じてそれ自身が断線する光ファイバと、前記弾性板に取り付けられ、それ自身の変形に応じて反射波長が変化する歪みＦＢＧとを備えることを特徴とする変位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の変位測定方法およびこれに用いる変位センサに係り、特に、監視対象物である高速道路等の橋桁のズレを監視する場合に有用な構造物の変位測定方法およびこれに用いる変位センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高速道路の橋桁は、地震、気候変化、車等さまざまな原因で微妙にズレが生じ、地震が発生した場合にはその規模により大きく変動する虞があった。特に、阪神淡路大震災等の例に見られるように、大地震が発生した場合には橋桁が橋脚から外れて落下するという最悪の事故を引き起こす虞もあり得る。
【０００３】
従来、このような高速道路については、地震が発生するたびに作業員が現場に赴いて全ての橋脚につき目視で橋桁のズレの有無を確認していた。
【０００４】
しかしながら、このような目視による橋桁のズレの確認においては、確認すべき橋桁が首都高速道路だけでも約１４，０００箇所も存在することから、全ての橋桁のズレの確認に長時間を要し、迅速な対応を図ることができないという難点があった。
【０００５】
一方、遠隔的な変位測定方法として、光ファイバの伸び歪みを計測して光ファイバセンサを設置した位置の変位量を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この光ファイバセンサによる変位測定方法は、次に述べるように、多くのメリットを備えており、遠隔監視技術として有効な技術といえる。
【０００７】
第１に、センサとして光ファイバが用いられるので、測定地（センサ部）に電源を設ける必要がない。
【０００８】
第２に、高速道路には高速道路に沿って通信用の光ファイバが布設されており、この既設の光ファイバを利用することで新たにインフラ整備の必要がなくなる。
【０００９】
第３に、通信媒体が光ファイバであることから、雷等の影響を受けることなく広範囲にわたって遠隔地から監視することができる。
【００１０】
しかしながら、このような光ファイバセンサによる変位測定方法を高速道路の橋桁のズレの監視に用いるには、次のような難点がある。
【００１１】
第１に、基本的に光ファイバセンサは、これを監視対象物に設置した場合、1個あたり監視対象物の1軸方向（例えばＺ軸方向）の変位しか計測できず、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向（以下「３軸方向」という。）の変位を監視するには、監視対象物に３個の光ファイバセンサを設置しなければならないという難点がある。
【００１２】
第２に、監視対象物である全ての橋桁に３個の光ファイバセンサを設置して３軸方向の変位を計測することが理想的であるものの、光ファイバセンサは非常に高価であるため、コスト面で課題がある。
【００１３】
第３に、コスト面での課題を解消するため、例えば全ての監視対象物について、変位量が許容値を超えたか否かのＯＮ・ＯＦＦ判別手段を配置する方法も案出されるが、３軸方向の変位量を全てＯＮ・ＯＦＦ判別すると、平時において当該センサの故障の有無を検知することができないという難点がある。
【００１４】
第４に、橋桁のズレについては、長期間の監視が必要であり、また光ファイバセンサの信頼性も保持し、光ファイバセンサの故障の有無も監視状態で判別する必要があるところ、上記の光ファイバセンサによる変位測定方法では、監視状態で光ファイバセンサの故障の有無を監視することができないという難点がある。
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−２８９６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、このような難点を解決するためになされたもので、監視対象物である高速道路等の橋桁の３軸方向のズレの変位を監視し、変位が許容値を超えたかどうかの判定を容易に行うことができ、コスト的にも有利な構造物の変位測定方法およびこれに用いる変位センサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様である構造物の変位測定方法は、監視対象物に平板状の段差部材を取り付け、段差部材に変位センサのＺ軸変位センサ用プローブを当接して、監視対象物の３軸方向の変位を測定するものである。
【００１８】
本発明の第２の態様である構造物の変位測定方法は、監視対象物に平板状の段差部材とＸ軸方向に向かって傾斜するスロープ部材を取り付け、段差部材に変位センサのＺ軸変位センサ用プローブを当接し、スロープ部材に変位センサのＸ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブを当接して、監視対象物の３軸方向の変位を測定するものである。
【００１９】
本発明の第３の態様である構造物の変位測定方法は、監視対象物に平板状の段差部材を取り付け、監視対象物に変位センサのＺ軸変位センサ用プローブを当接し、段差部材に変位センサのＸ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブを当接して、監視対象物の３軸方向の変位を測定するものである。
【００２０】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様の何れかの態様である構造物の変位測定方法において、段差部材のＺ軸変位センサ用プローブまたはＸ・Ｙ軸変位センサ用プローブが当接する面に段部が設けられているものである。
【００２１】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第３の態様の何れかの態様である構造物の変位測定方法において、Ｚ軸変位センサ用プローブ、Ｘ・Ｙ軸変位センサ用プローブおよびＸ・Ｙ軸変位リミッタ用プローブの少なくとも一つは、Ｘ―Ｙ軸方向に弾性のある部材で形成されているものである。
【００２２】
本発明の第６の態様である変位センサは、筺体と、下端部が筺体内に位置し上端部が筺体の壁体から突設されたＺ軸変位センサ用プローブと、筺体内に設けられ、Ｚ軸変位センサ用プローブの変位に応じて変形する弾性板と、弾性板に取り付けられ、それ自身の変形に応じて反射波長が変化する歪みＦＢＧとを備えるものである。
【００２３】
本発明の第７の態様である変位センサは、筺体と、下端部が筺体内に位置し上端部が筺体の壁体から突設されたＺ軸変位センサ用プローブと、下端部が筺体内に位置し上端部が筺体の壁体から突設されたＸ・Ｙ軸変位センサ用プローブと、筺体内に設けられ、Ｚ軸変位センサ用プローブの変位に応じて変形する第１の弾性板と、Ｘ・Ｙ軸変位センサ用プローブの変位に応じて変形する第２の弾性板と、第１の弾性板に取り付けられ、それ自身の変形に応じて反射波長が変化する第１の歪みＦＢＧと、第２の弾性板に取り付けられ、それ自身の変形に応じて反射波長が変化する第２の歪みＦＢＧとを備えるものである。
【００２４】
本発明の第８の態様である変位センサは、筺体と、下端部が筺体内に位置し上端部が筺体の壁体から突設されたＺ軸変位センサ用プローブと、下端部が筺体内に位置し上端部が筺体の壁体から突設されたＸ・Ｙ軸変位リミッタ用プローブと、筺体内に設けられ、Ｚ軸変位センサ用プローブの変位に応じて変形する弾性板と、Ｘ・Ｙ軸変位リミッタ用プローブの変位に応じてそれ自身の巻き回し状態が変化する光ファイバと、弾性板に取り付けられ、それ自身の変形に応じて反射波長が変化する歪みＦＢＧとを備えるものである。
【００２５】
本発明の第９の態様である変位センサは、筺体と、下端部が筺体内に位置し上端部が筺体の壁体から突設されたＺ軸変位センサ用プローブと、下端部が筺体内に位置し上端部が筺体の壁体から突設されたＸ・Ｙ軸変位リミッタ用プローブと、筺体内に設けられ、Ｚ軸変位センサ用プローブの変位に応じて変形する弾性板と、Ｘ・Ｙ軸変位リミッタ用プローブの変位に応じてそれ自身が断線する光ファイバと、弾性板に取り付けられ、それ自身の変形に応じて反射波長が変化する歪みＦＢＧとを備えるものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第１の態様乃至第９の態様の構造物の変位測定方法およびこれに用いる変位センサによれば、変位センサを１個乃至２個使用することで構造物の３軸方向の変位を監視することができ、安価な構造物の変位監視システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の構造物の変位測定方法およびこれに用いる変位センサを適用した実施の形態例について、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、高速道路等の橋桁の模式図を示している。
【００２９】
同図において、監視対象物である高速道路等の橋桁１ａ、１ｂ（以下、橋桁１ａを「第１の橋桁１ａ」、橋桁１ｂを「第２の橋桁１ｂ」という。）は、橋脚２の上部にその端縁部が対向するように配設されている。ここで、第１、第２の橋桁１ａ、１ｂのＸ軸方向およびＹ軸方向の許容ズレ量はそれぞれ数１０ｃｍとされ、Ｚ軸方向の許容ズレ量は数ｃｍとされている。従って、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のズレ量がそれぞれ数１０ｃｍを超えると第１、第２の橋桁１ａ、１ｂが橋脚２から落下し、Ｚ軸方向のズレ量が数ｃｍを超えると道路に段差が発生していることになる。
［実施例１］
図２は本発明の第１の実施例における変位センサ本体の概略断面図を示している。
【００３０】
同図において、本発明の変位センサは筺体３を備えており、この筺体３の上部壁体３ａにはＺ軸変位センサ用プローブ４が突設され、また、筺体３内には、後述するギヤ機構５、コイル状のバネ部材６、弾性板７、歪みＦＢＧ８（ファイバー・ブラツグ・グレーティング）および温度補償用ＦＢＧ９が配設されている。
【００３１】
Ｚ軸変位センサ用プローブ４は、その下端部が筺体３内に位置し、上端部が筺体３の上部壁体３ａを垂直に貫通して突設されており、下端部にはラック部材（以下「第１のラック部材」という。）１０が垂設されている。また、第１のラック部材１０には水平に延びる係止部材１１が連設され、この係止部材１１と筺体３の上部壁体３ａ間にはコイル状のバネ部材６が張設され、このバネ部材６の弾力によりＺ軸変位センサ用プローブ４が上下方向に進退可能とされている。
【００３２】
また、第１のラック部材１０には第１のラック部材１０の上下運動を回転運動に変換する小歯車１２および大歯車１３が配設され、大歯車１３には大歯車１３の回転運動を上下運動に変換するラック部材（以下「第２のラック部材」という。）１４が配設されている。
【００３３】
弾性板７は、その一端部が筺体３の底部３ｂに立設されたボス１５の頂部に固定され他端部は自由端とされ、当該自由端は上下自在に変形するように配設されている。また、弾性板７の他端部の上面には第２のラック部材１４の下端部が当接され、この第２のラック部材１４の上下運動により、Ｚ軸変位センサ用プローブ４の上下方向の変動が第１のラック部材１０→小歯車１２→大歯車１３→第２のラック部材１４に至る機構（以下「ギヤ機構５」という。）を介して弾性板７の自由端が上下に変形するように構成されている。
【００３４】
また、弾性板７の上面には長手方向に沿って歪みＦＢＧ８が固定され、この歪みＦＢＧ８には光ファイバ１６を介して温度補償用ＦＢＧ９が接続されている。
【００３５】
図３は監視対象物としての第１、第２の橋桁１ａ、１ｂに対する変位センサ本体Ｓ１、Ｓ２（以下、変位センサ本体Ｓ１を「第１の変位センサ本体Ｓ１」、変位センサ本体Ｓ２を「第２の変位センサ本体Ｓ２」という。）の設置状況を示している。なお、同図において、図１および図２と共通する部分には同一の符号が付されている。
【００３６】
図３において、先ず、橋脚２の上部には切欠部２ａが設けられており、この切欠部２ａには、第１、第２の変位センサ本体Ｓ１、Ｓ２がそれぞれＺ軸変位センサ用プローブ４を監視対象物である第１、第２の橋桁１ａ、１ｂの下面に向けて配設されている。
【００３７】
一方、第１、第２の橋桁１ａ、１ｂの対向する端縁部近傍の下面には、それぞれ平板状の段差部材１７ａ、１７ｂ（以下、段差部材１７ａを「第１の段差部材１７ａ」、段差部材１７ｂを「第２の段差部材１７ｂ」という。）が取り付けられており、第１の段差部材１７ａの下面には第１の変位センサ本体Ｓ１のＺ軸変位センサ用プローブ４の先端部が、第２の段差部材１７ｂの下面には第２の変位センサ本体Ｓ２のＺ軸変位センサ用プローブ４の先端部がそれぞれ所定の弾力を維持して当接されている。ここで、Ｚ軸変位センサ用プローブ４の先端部は丸くかつ滑らかに形成され、また、Ｚ軸変位センサ用プローブ４の先端部が当接する第１、第２の段差部材１７ａ、１７ｂの下面は平滑に形成されている。さらに、第１、第２の段差部材１７ａ、１７ｂはそれぞれ矩形状とされ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の寸法はそれぞれ数１０ｃｍとされ、Ｚ軸方向の厚さは数ｃｍとされている。
【００３８】
次に、このように配設された第１、第２の変位センサ本体Ｓ１、Ｓ２を用いて監視対象物としての第１、第２の橋桁１ａ、１ｂのズレを測定する方法について説明する。
【００３９】
例えば、第１の橋桁１ａがＺ軸方向に橋脚２に向かって変位すると、Ｚ軸変位センサ用プローブ４が下降し、この下降運動が小歯車１２および大歯車１３によってそれぞれ回転運動に変換され、大歯車１３の回転運動が第２のラック部材１４によって下降運動に変換される。このようにして、第１の橋桁１ａの変位がギヤ機構５を介して第２のラック部材１４に伝動されると、自由端である弾性板７の他端部が下方に向かって反り返るように曲がり、当該弾性板７に曲げが生じると、これに固定された歪みＦＢＧ８が伸張することになる。
【００４０】
そうすると、歪みＦＢＧ８自身の伸張により反射波長が変化することから、光ファイバ１６の入力部から光を入力し、歪みＦＢＧ８による反射波長を計測することにより、Ｚ軸変位センサ用プローブ４の変位量を高感度でモニタすることができる。
【００４１】
次に、前述と反対に、第１の橋桁１ａがＺ軸方向に橋脚２と反対方向に向かって変位すると、Ｚ軸変位センサ用プローブ４が上昇し、この上昇運動がギヤ機構５を介して第２のラック部材１４に上昇運動として伝動される。これにより、自由端である弾性板７の他端部が上方に向かって曲がり、当該弾性板７に曲げが生じると、これに固定された歪みＦＢＧ８が縮小することになる。
【００４２】
そうすると、歪みＦＢＧ８自身の縮小により反射波長が変化することから、前述と同様にして、歪みＦＢＧ８による反射波長を計測することができる。なお、歪みＦＢＧ８は筺体３内の温度によっても反射波長が変化するが、かかる反射波長の変化は温度補償用ＦＢＧ９でキャンセルすることができる。
【００４３】
図４は、計測中における歪みＦＢＧ８および温度補償用ＦＢＧ９の波形を示している。ここで、通常、ピーク波長のみが計測されるのが一般的であるが、ここでは、説明を容易にするためスペクトラムアナライザによる波形を示している。図中、Ｌ１は監視対象物（例えば第１の橋桁１ａ）のズレ量が許容範囲内にある場合における歪みＦＢＧ８の反射波形、Ｌ２、Ｌ３は監視対象物（例えば第１の橋桁１ａ）のズレ量が許容範囲を超えた場合における歪みＦＢＧ８の反射波形、Ｌ４は温度補償用ＦＢＧ９の反射波形を示している。
【００４４】
同図から、歪みＦＢＧ８の波長からＺ軸方向の変位をモニタすることで、例えば第１の橋桁１ａのＺ軸方向の変位が許容ズレ量（数ｃｍ）内であれば、波形Ｌ１で示すように歪みＦＢＧ８は許容範囲内での反射波長を示すことになり、また、第１の橋桁１ａのＺ軸方向の変位が許容ズレ量（数ｃｍ）を超えると、波形Ｌ２で示すように反射波長が変化することから、歪みＦＢＧ８の反射波長からＺ軸の変位をモニタすることで、許容範囲を超えた場合はすべて異常と判断することができる。なお、波形Ｌ４は温度補償用ＦＢＧ９の反射波長を示しており、この反射波長をモニタすることで筺体３内の温度変化による反射波長の変化をキャンセルすることができる。
【００４５】
次に、監視対象物である第１の橋桁１ａがＸ軸方向またはＹ軸方向に変位してＺ軸変位センサ用プローブ４が第１の段差部材１７ａから外れると、Ｚ軸変位センサ用プローブ４の先端部が第１の橋桁１ａに向かって伸びきるように突出することになる。これにより、歪みＦＢＧ８の波長がＺ軸の変位量とは無関係に長波長側の許容値以上の範囲に急激にシフトすることから、第１の橋桁１ａが許容範囲を超えてＸ軸方向またはＹ軸方向に変位したか否かを判別することができる。
【００４６】
以上のように、第１の実施例によれば、１個の変位センサ本体を用いることで、監視対象物のＺ軸方向の変位を監視することができ、また、段差部材を用いることで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の少なくとも何れか一方の軸方向のズレが許容値を超えたか否かを判別することができる。
［実施例２］
図５は本発明の第２の実施例における変位センサ本体の概略断面図を示している。なお、同図において、図２と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４７】
図５において、この実施例においては、筺体３の上部壁体３ａに、図２に示すＺ軸変位センサ用プローブ４と同様のＸ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａがＺ軸変位センサ用プローブ４から所定長離間した位置に突設され、また、筺体３内にも、図２に示すギヤ機構５、コイル状のバネ部材６、弾性板７および歪みＦＢＧ８と同様に、ギヤ機構５ａ（以下「第２のギヤ機構５ａ」という。）、コイル状のバネ部材６ａ（以下「第２のバネ部材６ａ」という。）、弾性板７ａ（以下「第２の弾性板７ａ」という。）および歪みＦＢＧ８ａ（以下「第２の歪みＦＢＧ８ａ」という。）が配設されている。
【００４８】
Ｘ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａは、Ｚ軸変位センサ用プローブ４と同様に、その下端部が筺体３内に位置し、上端部が筺体３の上部壁体３ａを垂直に貫通して突設されており、下端部にはラック部材（以下「Ｘ軸・Ｙ軸用の第１のラック部材」という。）１０ａが垂設されている。また、Ｘ軸・Ｙ軸用の第１のラック部材１０ａには水平に延びる係止部材１１ａ（以下「第２の係止部材１１ａ」という。）が連設され、この第２の係止部材１１ａと筺体３の上部壁体３ａ間には第２のバネ部材６ａが張設され、この第２のバネ部材６ａの弾力によりＸ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａが上下方向に進退可能とされている。
【００４９】
また、Ｘ軸・Ｙ軸用の第１のラック部材１０ａにはＸ軸・Ｙ軸用の第１のラック部材１０ａの上下運動を回転運動に変換する小歯車１２ａ（以下「第２の小歯車１２ａ」という。）および大歯車１３ａ（以下「第２の大歯車１３ａ」という。）が配設され、第２の大歯車１３ａには第２の大歯車１３ａの回転運動を上下運動に変換するラック部材（以下「Ｘ軸・Ｙ軸用の第２のラック部材」という。）１４ａが配設されている。
【００５０】
第２の弾性板７ａは、その一端部が筺体３の底部３ｂに立設されたボス１５ａ（以下「第２のボス１５ａ」という。）の頂部に固定され他端部は自由端とされ、当該自由端は上下自在に変形するように配設されている。また、第２の弾性板７ａの他端部の上面にはＸ軸・Ｙ軸用の第２のラック部材１４ａの下端部が当接され、このＸ軸・Ｙ軸用の第２のラック部材１４ａの上下運動により、Ｘ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａの上下方向の変動がＸ軸・Ｙ軸用の第１のラック部材１０ａ→第２の小歯車１２ａ→第２の大歯車１３ａ→Ｘ軸・Ｙ軸用の第２のラック部材１４ａに至る機構（以下「第２のギヤ機構５ａ」という。）を介して第２の弾性板７ａの自由端が上下に変形するように構成されている。
【００５１】
また、第２の弾性板７ａの上面には長手方向に沿って第２の歪みＦＢＧ８ａが固定され、この第２の歪みＦＢＧ８ａには光ファイバ１６を介して歪みＦＢＧ８および温度補償用ＦＢＧ９が接続されている。
【００５２】
図６は監視対象物としての第１、第２の橋桁１ａ、１ｂに対する変位センサ本体Ｓ３（以下「第３の変位センサ本体Ｓ３」という。）の設置状況を示している。なお、同図において、図１、図３および図５と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５３】
図６において、先ず、第２の橋桁１ｂの端縁部下面には、第２の橋桁１ｂと第３の変位センサ本体Ｓ３の位置関係を固定するためのＬ字状の固定部材１８が取り付けられ、この固定部材１８の取り付けによって区画された固定部材１８と第１の橋桁１ａとの空間部には、第３の変位センサ本体Ｓ３がＺ軸変位センサ用プローブ４およびＸ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａを監視対象物である第１の橋桁１ａの下面に向けて配設されている。
【００５４】
一方、第１の橋桁１ａ端縁部近傍の下面には、平板状の段差部材（以下「第３の段差部材」という。）１７ｃと、Ｘ軸方向に向かって傾斜するスロープ部材１７ｄが取り付けられており、第３の段差部材１７ｃの下面には第３の変位センサ本体Ｓ３のＺ軸変位センサ用プローブ４の先端部が、スロープ部１７ｄのスロープ面には第３の変位センサ本体Ｓ３のＸ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａの先端部がそれぞれ所定の弾力を維持して当接されている。ここで、スロープ部１７ｄは第３の段差部材１７ｃの一端縁部分に一体に連設され、下方部から見て全体として矩形状とされている。また、第３の段差部材１７ｃのＺ軸方向の厚さは数ｃｍとされ、スロープ部１７ｄのＸ軸方向およびＹ軸方向の寸法はそれぞれ数１０ｃｍとされている。
【００５５】
次に、このように配設された第３の変位センサ本体Ｓ３を用いて監視対象物としての第１の橋桁１ａのズレを測定する方法について説明する。
【００５６】
先ず、第１の橋桁１ａがＺ軸方向に変位した場合については、第１の実施例と同様に、第３の変位センサ本体Ｓ３のＺ軸変位センサ用プローブ４の昇降運動に対応してＦＢＧ８が伸縮することから、歪みＦＢＧ８の反射波長を計測することにより、Ｚ軸変位センサ用プローブ４の変位量を高感度でモニタすることができる。また、第３の段差部材１７ｃが監視対象物に取り付けられていることから、第１の実施例と同様に、第３の変位センサ本体Ｓ３のＺ軸変位センサ用プローブ４の先端部が第３の段差部材１７ｃから外れて監視対象物に向かって突出するか否かにより、監視対象物が許容範囲を超えてＸ軸方向またはＹ軸方向に変位したか否かを判別することができる。
【００５７】
次に、第１の橋桁１ａと第２の橋桁１ｂのＸ軸方向の位置関係については、監視対象物である第１の橋桁１ａがＸ軸方向に変位すると、スロープ部１７ｄの高さがスロープ部１７ｄの位置に対応して変化することから、第２のＦＢＧ８ａの波長をモニタすることで計測することができる。すなわち、第１の橋桁１ａがＸ軸方向に変位してスロープ部１７ｄの高さが変化すると、Ｚ軸変位センサ用プローブ４と同様に、Ｘ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａの昇降運動に対応して第２のＦＢＧ８ａが伸縮することから、第２の歪みＦＢＧ８ａによる反射波長を計測することにより、Ｘ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａの変位量を高感度でモニタすることができる。
【００５８】
また、監視対象物である第１の橋桁１ａがＹ軸方向に変位してＸ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａがスロープ部１７ｄから外れると、Ｘ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａの先端部が第１の橋桁１ａの下面に向かって伸びきるように突出することになる。これにより、第２の歪みＦＢＧ８ａの波長がＺ軸の変位量とは無関係に長波長側の許容値以上の範囲に急激にシフトすることから、第１の橋桁１ａが許容範囲を超えてＹ軸方向に変位したか否かを判別することができる。
【００５９】
図７は、計測中における歪みＦＢＧ８、第２の歪みＦＢＧ８ａおよび温度補償用ＦＢＧ９の波形を示している。なお、同図において、図４と共通するものには同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６０】
図７において、Ｌ５は監視対象物（例えば第１の橋桁１ａ）のズレ量が許容範囲内にある場合における第２の歪みＦＢＧ８ａの反射波形、Ｌ６、Ｌ７は監視対象物（例えば第１の橋桁１ａ）のズレ量が許容範囲を超えた場合における第２の歪みＦＢＧ８ａの反射波形を示している。
【００６１】
同図から、Ｚ軸方向の変位については、第１の実施例と同様にして歪みＦＢＧ８の波長変動から測定することができる。また、Ｘ軸方向の変位については、第２の歪みＦＢＧ８ａの波長変動から歪みＦＢＧ８の波長変動を差し引くことで測定することができる。さらに、Ｙ軸方向の変位については、第１の橋桁１ａのＹ軸方向の変位が許容ズレ量（数１０ｃｍ）を超えると、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の変位量とは無関係に第２の歪みＦＢＧ８ａの波長が長波長側の許容値以上の範囲に急激にシフトすることから、第１の橋桁１ａが許容範囲を超えてＹ軸方向に変位したか否かを判別することができる。
【００６２】
以上のように、第２の実施例によれば、１個の変位センサ本体を用いることで、監視対象物のＺ軸方向の変位を監視することができ、またＸ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａの先端部が当接する計測面にＸ軸方向に向かうスロープ部を有することによって、Ｘ軸方向の変位をＺ軸方向の変位に置換して計測することができる。さらに、段差部材を用いることで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の少なくとも何れか一方の軸方向のズレが許容値を超えたか否かを判別することができる。
［実施例３］
図８は本発明の第３の実施例における変位センサ本体の概略断面図を示している。なお、同図において、図５と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６３】
図８において、この実施例においては、図５に示すＸ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａに代えてＸ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂが配設されている。
【００６４】
Ｘ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂは、Ｚ軸変位センサ用プローブ４と同様に、その下端部が筺体３内に位置し、上端部が筺体３の上部壁体３ａを垂直に貫通して突設されており、下端部には図中左側に水平に延びる係止部材１１ｃ（以下「第３の係止部材１１ｃ」という。）が連設され、この第３の係止部材１１ｃと筺体３の上部壁体３ａ間にはバネ部材６ｂ（以下「第３のバネ部材６ｂ」という。）が張設され、この第３のバネ部材６ｂの弾力によりＸ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂが上下方向に進退可能とされている。
【００６５】
また、筐体３内には、図５に示す第２のギヤ機構５ａ、第２の弾性板７ａおよび第２の歪みＦＢＧ８ａに代えて第1、第２の滑車１９、２０が上下に離間して配設されている。また、Ｘ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂの下端部には図中右方向に水平に延びる横設部材２１が連設され、この横設部材２１に第1の滑車１９が回転可能に配置されている。さらに、第２の滑車２０は筺体３の底部３ｂに立設した架台２１に回転可能に配設され、第1、第２の滑車１９、２０間には歪みＦＢＧ８に接続された光ファイバ１６が弛んだ状態で略真円状に巻回されている。
【００６６】
ここで、第1、第２の滑車間の間隔は、図９に示すように、Ｘ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂの変位が０になったときに、光ファイバ１６に所定の張力が作用するように予め設計され、また、Ｘ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂの変位が０になったときに、第1、第２の滑車が小径になり、光ファイバ１６に張力が作用した時点で光ファイバ１６に損失が発生するように設計されている。
【００６７】
図１０は監視対象物としての第１、第２の橋桁１ａ、１ｂに対する変位センサ本体Ｓ４（以下「第４の変位センサ本体Ｓ４」という。）の取付け状況を示している。なお、同図において、図６と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６８】
図１０において、この実施例においては、図６に示す第３の段差部材１７ｃに代えて図３に示すものと同様の平板状の段差部材（以下「第４の段差部材１７ｅ」という。）が取り付けられており、監視対象物としての第１の橋桁１ａの下面にはＺ軸変位センサ用プローブ４の先端部が、第４の段差部材１７ｅの下面にはＸ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂの先端部がそれぞれ所定の弾力を維持して当接されている。ここで、Ｘ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂの先端部はＺ軸変位センサ用プローブ４と同様に丸くかつ滑らかに形成されている。
【００６９】
次に、このように配設された第４の変位センサ本体Ｓ４を用いて監視対象物としての第１の橋桁１ａのズレを測定する方法について説明する。
【００７０】
先ず、第１の橋桁１ａがＺ軸方向に変位した場合については、第１の実施例と同様に、第４の変位センサ本体Ｓ４のＺ軸変位センサ用プローブ４の昇降運動に対応してＦＢＧ８が伸縮することから、歪みＦＢＧ８の反射波長を計測することにより、Ｚ軸変位センサ用プローブ４の変位量を高感度でモニタすることができる。次に、第４の段差部材１７ｅが監視対象物に取り付けられていることから、第１の実施例と同様に、第４の変位センサ本体Ｓ４のＸ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂが第４の段差部材１７ｅから外れて監視対象物に向かって突出するか否かにより、監視対象物が許容範囲を超えてＸ軸方向またはＹ軸方向に変位したか否かを判別することができる。すなわち、監視対象物である第１の橋桁１ａがＸ軸方向またはＸ軸方向にその許容範囲を超えて変位すると、図１０に示すように、Ｘ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂが第１の橋桁１ａの下面に向かって伸びきるように突出することになる。そして、Ｘ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂが伸びきると、第1、第2の滑車間の間隔が広がり、これに応じて光ファイバ１６に張力が作用し光ファイバ１６に所定の伝送ロスが発生する。従って、第１、第２の滑車等で構成されるリミッタ検知手段を歪みＦＢＧ８と温度補償用ＦＢＧ９との間に設置しておけば、ＦＢＧ８と温度補償用ＦＢＧ９の波形レベル差の変化を計測することで監視対象物がＸ軸方向またはＸ軸方向にその許容範囲を超えて変位したか否かを検知することができる。
【００７１】
ここで、第４の段差部材１７ｅの面形状は一般的には長方形のものが考えられるが、特にこの形状に限定されず、監視対象物である橋桁の予測挙動や許容変位により種々の形状にすることができる。
【００７２】
図１１は、計測中における歪みＦＢＧ８および温度補償用ＦＢＧ９の波形を示している。なお、同図において、図４と共通するものには同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７３】
図１１において、Ｌ８は光ファイバに伝送ロスが生じている状態における歪みＦＢＧ８の反射波形を示している。
【００７４】
同図から、Ｚ軸方向の変位については、第１の実施例と同様にして歪みＦＢＧ８の波長変動から測定することができる。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の変位については、歪みＦＢＧ８と温度補償用ＦＢＧ９のレベル差から判定することができる。すなわち、Ｘ軸・Ｙ軸用のリミッタが光ファイバ１６を介して歪みＦＢＧ８と温度補償用ＦＢＧ９の間に配置されていることから、監視対象物がＸ軸方向および（または）Ｙ軸方向にその許容範囲を超えて変位すると、歪みＦＢＧ８の反射波形信号のレベルが図１１に示すように低下することから、かかるレベル差を測定することにより、監視対象物が許容範囲を超えてＸ軸方向および（または）Ｙ軸方向に変位したか否かを判別することができる。
【００７５】
ここで、上記のレベル差判定が曖昧と思われる場合は、図９に示す滑車を刃先に代えることにより、光ファイバ１６に張力が作用した際に当該光ファイバ１６を切断するようにしてもよい。
【００７６】
以上のように、第３の実施例によれば、１個の変位センサを用いることで、監視対象物のＺ軸方向の変位を監視することができる。また、Ｘ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂの変位を光ファイバの曲げに変形させる機構若しくは光ファイバを断線させる機構を備えることで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の何れかの方向のズレが許容値を超えたことを判別することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は前述の実施例に限定されず、例えば次のようにしてもよい。  第1に、段差部材は平板状のものに限定されず、例えば段差部材の計測面（変位センサのプローブが当接する面）に階段状の段部を設けてもよい。因みに、計測面を階段状に形成した場合には、同一の歪みＦＢＧでＸ軸方向およびＹ軸方向の変位許容値のリミット判定を同時にかつ容易に行うことができる。
【００７８】
第２に、Ｚ軸変位センサ用プローブ４、Ｘ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ４ａおよびＸ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ４ｂは、Ｘ―Ｙ軸方向に弾性のある材料で形成してもよい。因みに、これらのプローブをＸ―Ｙ軸方向に弾性のある材料で形成した場合は、プローブ自身の損傷を防止することができる。すなわち、これらのプローブが許容範囲を超え段差部材から外れ、原位置に戻れない場合に、プローブにある程度Ｘ―Ｙ軸方向に弾性が付与されていればプローブ自身の損傷を防止することができる。
【００７９】
第３に、段差部材は長方形のものに限定されず、また段差部材の３軸方向の寸法も実施例のものに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の監視対象物としての高速道路等の橋桁の模式図。
【図２】本発明の第１の実施例における変位センサ本体の概略断面図。
【図３】本発明の第１の実施例における監視対象物に対する変位センサ本体の設置状況を示す説明図。
【図４】本発明の第１の実施例における歪みＦＢＧおよび温度補償用ＦＢＧの波形図。
【図５】本発明の第２の実施例における変位センサ本体の概略断面図。
【図６】本発明の第２の実施例における監視対象物に対する変位センサ本体の設置状況を示す説明図。
【図７】本発明の第２の実施例における歪みＦＢＧおよび温度補償用ＦＢＧの波形図。
【図８】本発明の第３の実施例における変位センサ本体の概略断面図。
【図９】本発明の第３の実施例における変位センサ本体の要部拡大図。
【図１０】本発明の第３の実施例における監視対象物に対する変位センサ本体の設置状況を示す説明図。
【図１１】本発明の第３の実施例における歪みＦＢＧおよび温度補償用ＦＢＧの波形図。
【符号の説明】
【００８１】
１ａ、１ｂ・・・橋桁
４・・・Ｚ軸変位センサ用プローブ
４ａ・・・Ｘ軸・Ｙ軸変位センサ用プローブ
４ｂ・・・Ｘ軸・Ｙ軸変位リミッタ用プローブ
３・・・筺体
３ａ・・・壁体
７・・・弾性板
８・・・歪みＦＢＧ
８ａ・・・第２の歪みＦＢＧ
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ・・・段差部材
１７ｄ・・・スロープ部材
１６・・・光ファイバ
【図１】
2006030077.tif 000003
【図２】
2006030077.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006030077.tif 000008
【図７】
2006030077.tif 000009
【図８】
2006030077.tif 000010
【図９】
2006030077.tif 000011
【図１０】
2006030077.tif 000012
【図１１】
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