(57)【要約】【課題】従来、測定対象物の位置変位は容量変化式、抵抗変化式など様々な変位計により測定していたが、天候や高圧電線等の外的要因の影響を受けやすく、遠隔の複数の測定点を多点測定する場合システムが複雑になるという課題を有していた。【解決手段】測定対象物の位置変位を張力として光ファイバへ与え、それにより生ずる光ファイバの歪によるブリルアン散乱光を測定することで、天候や高圧電線等の外的要因の影響を受け難く、遠隔の複数の測定点を多点測定する場合であっても簡便に測定対象物の位置変位を測定することができる光ファイバ変位計を提供する。【選択図】図１
2006078341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座と、
前記台座に固定される固定支持体と、
前記台座上を前記固定支持体から直線方向に移動可能である可動支持体と、
一端が前記台座に固定され、他端が前記可動支持体を前記直線方向に駆動するよう前記可動支持体に接続されるベローズと、
測定対象物に接続され、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を往復運動に変換するピストンと、
前記ピストンの往復運動を前記ベローズに伝達する流体を内包するシリンダと、
前記固定支持体と前記可動支持体の間に架け張られ、前記可動支持体の移動に対応した張力によって歪を生ずる光ファイバと、
を備えることを特徴とする光ファイバ変位計。
【請求項２】
台座と、
前記台座に固定される固定支持体と、
前記台座上を前記固定支持体から直線方向に移動可能である可動支持体と、
測定対象物と前記可動支持体とを結び、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を前記可動支持体の前記直線方向の位置変位へ変換するワイヤーと、
前記固定支持体と前記可動支持体の間に架け張られ、前記可動支持体の移動に対応した張力によって歪を生ずる光ファイバと、
を備えることを特徴とする光ファイバ変位計。
【請求項３】
台座と、
前記台座に固定される固定支持体と、
前記台座上を前記固定支持体から直線方向に移動可能である可動支持体と、
測定対象物とワイヤーを介して接続され、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を回転運動に変換する前記台座に設置され、ワイヤーを巻き取るリールを付した回転ギアと、
前記回転ギアと噛み合い、前記回転運動を前記可動支持体の前記直線方向の位置変位に変換する前記可動支持体に付された前記直線方向の直線ギアと、
前記固定支持体と前記可動支持体の間に架け張られ、前記可動支持体の移動に対応した張力によって歪を生ずる光ファイバと、
を備えることを特徴とする光ファイバ変位計。
【請求項４】
前記光ファイバに接続され、前記光ファイバに生じた歪によるブリルアン散乱光を測定する測定器をさらに備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のいずれかの光ファイバ変位計。
【請求項５】
前記光ファイバは前記固定支持体と前記可動支持体との間を複数回往復させ架け張られたことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の光ファイバ変位計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定対象物の測定変位方向の位置変位の大きさに関わらず計測可能であり、遠隔の測定対象物でも測定可能な変位計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物の位置変位は容量変化式、抵抗変化式等の電気式変位計（例えば、非特許文献１。）やＣＣＤカメラを使用した変位計（例えば、非特許文献２参照。）により測定していた。容量変化式の変位計は測定点の位置に同期して移動する電極と変位計内に固定される電極との間に生ずる静電容量の変化を電圧変化として出力し、測定点の位置変位量を特定する変位計である（例えば、特許文献１参照。）。抵抗変化式の変位計は測定点の位置に同期して変位計内に設置された抵抗体の抵抗が変わり電圧又は電流の変化として出力し、測定点の位置変位量を特定する変位計である。ＣＣＤカメラを使用した変位計はＣＣＤカメラで撮影した画像を計算機で画像処理することで変位量を算出する変位計である。
【特許文献１】特開平０６−２４１７０６号公報
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｙｏｗａ−ｅｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｊａｐａｎｅｓｅ／ｐｒｏｄｕｃｔ／２００２−１０／１０−３３．ｐｄｆ
【非特許文献２】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｂａｙａｓｈｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｎｅｗｓ／ｎｅｗｓｒｅｌｅａｓｅ／ｎｅｗｓ２００１０８／ｎｅｗｓ２００１０８２３．ｈｔｍｌ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の電気式変位計では電気回路を使用し測定点の変位を計測しているため、落雷や高圧電線等の外的要因の影響を受けやすく、遠隔の被測定点を多点測定する場合、システムが複雑になるという課題を有していた。また、ＣＣＤカメラを使用した変位計では悪天候時や夜間の測定が困難であるという課題を有していた。
【０００４】
本発明の課題は、これらの外的要因の影響を受け難く、遠隔の被測定点を多点測定する場合であっても簡便に測定対象物の位置変位を測定できる変位計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本願第一の発明の光ファイバ変位計は、台座と、前記台座に固定される固定支持体と、前記台座上を前記固定支持体から直線方向に移動可能である可動支持体と、一端が前記台座に固定され、他端が前記可動支持体を前記直線方向に駆動するよう前記可動支持体に接続されるベローズと、測定対象物に接続され、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を往復運動に変換するピストンと、前記ピストンの往復運動を前記ベローズに伝達する流体を内包するシリンダと、前記固定支持体と前記可動支持体の間に架け張られ、前記可動支持体の移動に対応した張力によって歪を生ずる光ファイバと、を備えることを特徴とする。
【０００６】
具体的には、本願第一の発明は、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を前記ピストンの往復運動に変換し、前記往復運動を前記流体により前記ベローズに伝達し、前記ベローズは前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位に対応して前記可動支持体を移動させ、前記可動支持体の移動に対応した張力を前記光ファイバに与えることで、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を光ファイバに生じた歪として測定する光ファイバ変位計である。
【０００７】
本願第一の発明において、遠隔地に前記測定対象物がある場合や、前記測定対象物の被測定点に光ケーブル変位計を設置できない場合であっても前記測定対象物の被測定点と前記光ケーブル変位計の可動支持体との間を前記ピストンのピストン棒の長さを長くし接続することで、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を測定することができる。また、測定対象物の位置変位量が光ファイバの許容伸びに対し大きい場合や小さい場合でも、シリンダ内径とベローズの内径を調整することで、前記可動支持体の移動量を前記光ファイバの伸びの許容に対応させ測定することができる。
【０００８】
このように本願第一の発明によれば、測定対象物の位置変位を光ファイバの歪へ変換するため、外的要因の影響を受け難く、遠隔の測定対象物の変位を簡便に測定することができ、システムの簡素化が図れる。さらに、測定対象物の位置変位量の大きさと前記光ファイバの伸びの許容に合わせ精度を向上させて測定できる。
【０００９】
本願第二の発明の光ファイバ変位計は、台座と、前記台座に固定される固定支持体と、前記台座上を前記固定支持体から直線方向に移動可能である可動支持体と、測定対象物と前記可動支持体とを結び、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を前記可動支持体の前記直線方向の位置変位へ変換するワイヤーと、前記固定支持体と前記可動支持体の間に架け張られ、前記可動支持体の移動に対応した張力によって歪を生ずる光ファイバと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
具体的には、本願第二の発明は、前記ワイヤーにより前記測定対象物の被測定点と前記可動支持体とを接続し、前記測定対象物の被測定変位の位置変位を前記可動支持体の移動量に変換し、前記可動支持体の移動に対応した張力を前記光ファイバに与えることで、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を光ファイバに生じた歪として測定する光ファイバ変位計である。
【００１１】
本願第二の発明において、遠隔地に前記測定対象物がある場合や、前記測定対象物の被測定点に光ケーブル変位計を設置できない場合であっても前記測定対象物の被測定点と前記光ケーブル変位計の可動支持体との間を前記ワイヤーの長さを長くし接続することで、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を測定することができる。
【００１２】
また、測定対象物の位置変位量が光ファイバの許容伸びに対し大きい場合、前記ワイヤーに前記測定対象物の位置変位量の一部を吸収させるバネ部材を介して測定対象物の測定点と前記可動支持体を接続することで、前記可動支持体の移動量を前記光ファイバの伸びの許容に対応させ測定することができる。
【００１３】
このように本願第二の発明によれば、測定対象物の位置変位を光ファイバの歪へ変換するため、外的要因の影響を受け難く、遠隔の測定対象物の変位を簡便に測定することができ、システムの簡素化が図れる。さらに、測定対象物の位置変位量の大きさと前記光ファイバの伸びの許容に合わせ精度を向上させて測定できる。
【００１４】
本願第三の発明の光ファイバ変位計は、台座と、前記台座に固定される固定支持体と、前記台座上を前記固定支持体から直線方向に移動可能である可動支持体と、測定対象物とワイヤーを介して接続され、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を回転運動に変換する前記台座に設置され、ワイヤーを巻き取るリールを付した回転ギアと、前記回転ギアと噛み合い、前記回転運動を前記可動支持体の前記直線方向の位置変位に変換する前記可動支持体に付された前記直線方向の直線ギアと、前記固定支持体と前記可動支持体の間に架け張られ、前記可動支持体の移動に対応した張力によって歪を生ずる光ファイバと、を備えることを特徴とする。
【００１５】
具体的には、本願第三の発明は、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を前記回転ギアの回転運動に変換し、前記回転運動により前記回転ギアと噛みあう前記直線ギアを付する前記可動支持体の移動量に変換し、前記可動支持体の移動量に対応した張力を前記光ファイバに与え、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を光ファイバに生じた歪として測定する光ファイバ変位計である。
【００１６】
本願第三の発明において、測定対象物の位置変位量が光ファイバの許容伸びに対し大きい場合や小さい場合でも、前記ワイヤーを巻き取る前記回転ギアに付されたリールと前記回転ギアの径を調整することで、前記可動支持体の移動量を前記光ファイバの伸びの許容に対応させ測定することができる。
【００１７】
さらに、遠隔地に前記測定対象物がある場合や、前記測定対象物の被測定点に光ケーブル変位計を設置できない場合であっても前記測定対象物の被測定点と前記回転ギアとの間を前記ワイヤーの長さを長くし接続することで、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を測定することができる。
【００１８】
このように本願第三の発明によれば、測定対象物の位置変位を光ファイバの歪へ変換するため、外的要因の影響を受け難く、遠隔の測定対象物の位置変位を簡便に測定することができ、システムの簡素化が図れる。さらに、測定対象物の位置変位量の大きさと前記光ファイバの伸びの許容に合わせ精度を向上させて測定できる。
【００１９】
本願第一の発明、第二の発明及び第三の発明に係る光ファイバ変位計では、前記光ファイバの歪を前記光ファイバに接続され前記光ファイバに生じた歪によるブリルアン散乱光を測定する測定器で測定することが望ましい。前記ブリルアン散乱光を測定する測定器で測定することで、光ファイバに生じた歪を簡易に測定することができ、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を簡易に認知できる。
【００２０】
さらに、本願第一の発明、第二の発明及び第三の発明に係る光ファイバ変位計では、前記光ファイバを前記固定支持体と前記可動支持体との間を複数回往復させ架け張ることが望ましい。前記光ファイバを複数回往復させ架け張ることで前記可動支持体が与える張力に対する強度が増すため光ファイバ変位計は破損し難くなる。さらに、光ファイバの長さが長くなるため光ファイバに生じた歪によるブリルアン散乱光の強度が強くなり光ファイバの歪を測定しやすくなり、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を正確に認知できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の光ファイバ変位計は、測定対象物の位置変位を光ファイバの歪へ変換し、光ファイバのブリルアン散乱光を測定するため、外的要因の影響を受け難く、遠隔の被測定点を多点測定する場合であっても簡便に測定対象物の位置変位を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を示して詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本願第一の実施の形態に係る光ファイバ変位計の一形態を示す概略図である。光ファイバ変位計１０１は、台座１０、固定支持体１１、可動支持体１２、台車１２ａ、ベローズ１３、ピストン１４、シリンダ１５、流体１６、光ファイバ１７、ガイドレール１８及び配管１９とを備える。さらに、光ファイバ変位計１０１には測定器５１が接続され、測定器５１には計算機５２が接続される。
【００２４】
台座１０は光ファイバ変位計の原点基準となる土台である。台座１０の材質は特に限定しないが、外力および内力で変形しないプラスチック又は金属が望ましい。
【００２５】
固定支持体１１は、光ファイバ１７を架け張るために台座１０に固定された支持体である。
【００２６】
可動支持体１２は、光ファイバ１７を架け張るための支持体であり、台座１０に設置されたガイドレール１８に沿って固定支持体１１から直線方向に移動をすることができる台車１２ａの上に設置される。
【００２７】
固定支持体１１及び可動支持体１２の材質は特に限定しないが、光ファイバ１７を支持し、光ファイバ１７に付与される張力に耐えられるように、変形しないコンクリート、プラスチック又は金属が望ましい。また、光ファイバ１７の支持時に光ファイバ１７に折り曲げによる負荷を与えないよう円筒形又は円錐形が望ましい。
【００２８】
ガイドレール１８は可動支持体１２を直線的に移動させるために、台座１０上に設置される直線のレールである。ガイドレール１８の材質は特に限定しないが、耐摩耗性がある金属が望ましい。
【００２９】
台車１２ａはガイドレール１８に沿って抵抗なく移動できるように、コロ、車輪等の回転体を有することが望ましい。台車１２ａの材質は特に限定しないが、耐摩耗性がある金属が望ましい。
【００３０】
ベローズ１３は、一端が台座１０に固定され、他端が可動支持体１２に接続される伸縮管であり、可動支持体１２をガイドレール１８に沿って駆動させる手段である。ベローズ１３の最大伸び量は光ファイバ１７の許容伸び量とすることが望ましい。ベローズ１３の材質は特に限定しないが、流体１６に対し耐久性があり、流体１６の漏洩のないフッ素樹脂、ポリプロピレン又は金属であることが望ましい。
【００３１】
ピストン１４は、ピストン棒１４ａとシリンダ１５の内壁との隙間をへらし流体１６の漏洩を防ぐピストンリング１４ｂからなる。ピストン１４はピストン１４の往復運動方向が測定対象物（不図示）の被測定変位方向となるように配置される。ピストン棒１４ａのシリンダ１５の反対端は前記測定対象物の測定点に接続される。ピストン１４は前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を往復運動に変換し、流体１６に伝達する手段である。ピストン棒１４ａの材質は特に限定しないが、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を流体１６へ正確に伝達するため伸縮性がなく、前記測定対象物が屋外である場合にも耐気候性を有する金属であることが望ましい。また、ピストンリング１４ｂの材質は特に限定しないが、シリンダ１５の内壁と流体１６に対し耐久性があり、流体１６の漏洩がないゴムや樹脂であることが望ましい。
【００３２】
シリンダ１５は、流体１６を内包する容器であり、ベローズ１３に配管１９を介して接続される。シリンダ１５の材質は特に限定しないが、流体１６に対し耐久性があり、流体１６の漏洩がなく、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を正確に可動支持体１２に伝達させるため、膨張収縮をしない金属であることが望ましい。なお、図１における光ファイバ変位計１０１では、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位が光ファイバ変位計１０１から離れる方向に変位する場合に、ベローズ１３が伸び、可動支持体１２を固定支持体１１から離れる方向に移動させるように配管１９をシリンダ１５に配置しているが、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位が光ファイバ変位計１０１に近づく方向に変位する場合に、ベローズ１３が伸び、可動支持体１２を固定支持体１１から離れる方向に移動させるように配管１９をシリンダ１５に配置してもよい。
【００３３】
配管１９の材質は特に限定しないが、流体１６に対し耐久性があり、流体１６の漏洩がなく、測定対象物の被測定変位方向の位置変位を正確に可動支持体１２に伝達させるため、膨張収縮をしない金属又は油圧用ホースを使用することが望ましい。
【００３４】
流体１６は、空気、窒素等の気体を使用することもできるが、配管１９を通じピストン１４の往復運動をベローズ１３に正確に伝達するため伸縮性のない油、水等の液体を使用することが望ましい。
【００３５】
光ファイバ１７は、固定支持体１１と可動支持体１２の間に架け張られた光ファイバである。光ファイバ１７は通信用に用いられる石英系光ファイバ、ガラス系光ファイバ又はプラスチック系光ファイバを使用でき、光ファイバの径も特に限定されない。光ファイバ１７の長さを長くし、固定支持体１１と可動支持体１２との間を複数回往復させ架け張ることが望ましい。光ファイバ１７を複数回往復させ架け張ることで可動支持体１２が与える張力に対する強度が増すため光ファイバ１７は破損し難くなる。さらに、光ファイバ１７の長さが長くなるため光ファイバ１７に生じた歪によるブリルアン散乱光の強度が強くなり、光ファイバ１７の歪を測定しやすく測定対象物の被測定変位方向の位置変位を正確に認知できる。
【００３６】
測定器５１は光ファイバ１７に接続され、光ファイバ１７に生ずる歪の変化を測定する測定器である。
【００３７】
光ファイバにはその一端から単色光を入射すると、その一部が光ファイバ中の歪に伴う光ファイバ内の結晶変化により散乱（ブリルアン散乱）し、その一部が入射方向に戻ってくる性質をもつ。さらに、このブリルアン散乱は、光ファイバの歪量に応じて入射光の波長からブリルアン散乱光の波長が変化（以下、入射光の波長からブリルアン散乱光の波長が変化することを「波長シフト」とする。）する性質をもつ。測定器５１はこのブリルアン散乱光を測定するＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｒｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）又は光スペクトラム分析器等の測定器を用いることができる。
【００３８】
ＢＯＴＤＲはブリルアン散乱光を測定し、光ファイバに発生している歪の位置と歪量を特定する計測方法である。すなわち、光ファイバにレーザー等の単色光のパルス光を入射し、ブリルアン散乱の反射光を検出するまでの時間と波長シフト量を測定する。反射光を検出するまでの時間と光ファイバ内の光の速度から光ファイバに発生している歪の位置を特定することができ、波長シフト量から光ファイバに発生している歪量を特定することができる。
【００３９】
可動支持体１２の移動による張力が光ファイバ１７に付与されることで光ファイバ１７内に存在する歪が変化するため、その歪の位置と大きさに対応しブリルアン散乱の反射光の検出するまでの時間と波長シフト量が変化する。従って、予め、可動支持体１２の移動量とＢＯＴＤＲ測定器による光ファイバ１７の歪による波長シフト量を計測しておき、その相間結果を計算機５２に記憶させておくことで、測定対象物の位置変位の計測時にＢＯＴＤＲ測定器が測定した波長シフト量の変化から可動支持体１２の移動量を特定することができる。ＢＯＴＤＲは光ファイバの歪の有無と位置を測定できるため、複数の被測定点の位置変位を測定する複数の光ファイバ変位計の光ファイバを直列に接続すれば、一台の測定器で各測定点を同時に多点計測することができ、システムの簡素化が図れる。
【００４０】
なお、測定器５１として光スペクトラム分析器を使用することもできる。光スペクトラム分析器とは光の波長成分を分析する測定器である。これを用い、光ファイバの長手方向に存在する全歪量を特定することができる。すなわち、光ファイバにレーザー等の単色光を入射し、ブリルアン散乱の反射光を光スペクトラム分光器で測定する。入射光の波長とブリルアン散乱の反射光の波長とを比較し、その波長シフト量から光ファイバの長手方向に発生している歪量を特定することができる。光スペクトラム分光器で測定するブリルアン散乱の反射光の強度は光ファイバの長さと関連があるため、光ファイバの長さが長いほど光ファイバの歪を正確に測定することができる。逆に、光スペクトラム分光器の感度が高い場合は光ファイバの長さを短くすることができる。
【００４１】
可動支持体１２の移動による張力が光ファイバ１７に付与されることで光ファイバ１７内に存在する歪が変化するため、その歪に対応しブリルアン散乱の反射光の波長が入射光の波長から変化する。従って、予め、可動支持体１２の移動量と光スペクトラム分光器による光ファイバ１７のブリルアン散乱の反射光と入射光との波長シフトを計測しておき、その相間結果を計算機５２に記憶させておくことで、測定対象物の位置変位の計測時に光スペクトラム分光器が測定したブリルアン散乱の反射光の波長シフト量から可動支持体１２の移動量を特定することができる。
【００４２】
計算機５２は、予め測定してある可動支持体１２の移動量と光ファイバの歪による波長シフト量の測定器５１の測定結果との相間関係（以下、可動支持体１２の移動量と光ファイバ１７の歪による波長シフト量の測定器５１の測定結果との相間関係を「移動量相間データ」とする。）に基づき、測定器５１から転送された測定結果から可動支持体１２の移動量を特定する計算機である。
【００４３】
光ファイバ変位計１０１は、以下のように動作する。測定対象物（不図示）の被測定変位方向に生じた位置変位は、前記測定対象物と接続するピストン１４の往復運動としてシリンダ１５に内包される流体１６に伝達される。往復運動を伝達された流体１６はシリンダ１５に接続された配管１９を通り、ベローズ１３を駆動させる。ベローズ１３は、可動支持体１２をガイドレール１８に沿い固定支持体１１から直線方向に移動させる。これにより、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位は可動支持体１２の移動量に変換される。これにより、光ファイバ１７には可動支持体１２の移動による張力が与えられ、可動支持体１２の移動量に対応した歪、すなわち、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位に対応した歪が生ずる。この光ファイバ１７に生じた歪に対応し発生するブリルアン散乱光を測定器５１で測定し、その測定結果を計算機５２へ転送する。計算機５２は、予め測定した移動量相間データに基づき、転送された測定結果から可動支持体１２の移動量を特定し、可動支持体１２の移動量から前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を特定する。
【００４４】
ここで、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位が光ファイバ１７の許容伸び量より大きい場合はシリンダ１５の内径よりベローズ１３の内径を大きくしておくことで、可動支持体１２の移動量をピストン１４の移動量より小さくでき、光ファイバの破壊を防ぐことができる。一方、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位が小さく、十分に光ファイバ１７に歪を与えることができない場合はシリンダ１５の内径よりベローズ１３の内径を小さくしておくことで、可動支持体１２の移動量をピストン１４の移動量より大きくでき前記位置変位が微細であっても光ファイバ１７に生じた歪を測定器５１で測定できるようになり、測定精度を向上させることができる。
【００４５】
これにより、光ファイバ変位計１０１は測定対象物の被測定変位方向の位置変位を光ファイバ１７の歪に変換するため、外的要因の影響を受け難く、遠隔の測定対象物の変位を簡便に測定することができ、システムの簡素化が図れる。また、測定対象物の位置変位量の大きさに関わらず簡便に測定対象物の位置変位を測定することができる。
【００４６】
（実施の形態２）
図２は本願第二の実施の形態に係る光ファイバ変位計の一形態を示す概略図である。光ファイバ変位計１０２は、台座１０、固定支持体１１、可動支持体１２、光ファイバ１７、ガイドレール１８、ワイヤー２１、バネ部材２２及び滑車２３とを備える。さらに、光ファイバ変位計１０２には測定器５１が接続され、測定器５１には計算機５２が接続される。
【００４７】
光ファイバ変位計１０２の台座１０、固定支持体１１、可動支持体１２、光ファイバ１７及びガイドレール１８の機能と動作は、実施の形態１で説明した光ファイバ変位計１０１の台座１０、固定支持体１１、可動支持体１２、光ファイバ１７及びガイドレール１８の機能と動作と同じである。
【００４８】
ワイヤー２１は、可動支持体１２の固定支持体１１からの移動方向上にある測定対象物（不図示）と可動支持体１２と直線的に接続される。ワイヤー２１の材質は特に限定しないが、測定対象物の被測定変位方向の位置変位を正確に可動支持体１２に伝達するため伸縮がなく、被測定物が屋外にある場合にも使用できる耐気候性を有するアラミド繊維や金属のワイヤーが望ましい。
【００４９】
滑車２３は可動支持体１２の固定支持体１１からの移動方向上にない測定対象物の被計測点と可動支持体１２との間を結ぶワイヤー２１の向きを変え、測定対象物の被測定変位方向の位置変位を可動支持体１２に伝達する部材である。滑車２３は台座１０上に設置しても良く、測定対象物と可動支持体１２の間の固定物に設置しても良い。被測定物が屋外にある場合にも使用できる耐気候性を有し、ワイヤー２１と耐磨耗性のある金属製の滑車が望ましい。
【００５０】
バネ部材２２はワイヤー２１の途中や可動支持体１２との間に介して測定対象物と可動支持体１２を接続する部材である。バネ部材２２にはバネ、ゴム等の弾性体を使用することができる。滑車２３を使用する場合は滑車２３の位置を避けてバネ部材２２を接続する。
【００５１】
光ファイバ変位計１０２は、以下のように動作する。測定対象物（不図示）の被測定変位方向に生じた位置変位は、前記測定対象物と接続するワイヤー２１を通じて可動支持体１２に伝えられる。ワイヤー２１により伝えられる前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位は可動支持体１２をガイドレール１８に沿い固定支持体１１から直線方向に移動させる。ワイヤー２１の長さを長くすれば、直接測定対象物に変位計を設置できない場合であっても、測定対象物が遠方にある場合であっても、測定対象物と可動支持体１２とを接続することができる。ここに、測定対象物の被測定変位方向が可動支持体１２の移動する方向と異なる場合、滑車２３を使用し、ワイヤー２１の方向を変え、可動支持体１２の移動する方向として伝えることができる。また、滑車２３を使用すれば、測定対象物と可動支持体１２との間にある障害物を回避してワイヤー２１を設置し、ワイヤー２１で測定対象物と可動支持体１２を接続することができる。これにより、測定対象物の被測定変位方向の位置変位は可動支持体１２の移動量に変換される。これにより、光ファイバ１７には可動支持体１２の移動による張力が与えられ、可動支持体１２の移動量に対応した歪、すなわち、測定対象物の被測定変位方向の位置変位に対応した歪が生ずる。この光ファイバ１７に生じた歪に対応し発生するブリルアン散乱光を測定器５１で測定し、その測定結果を計算機５２へ転送する。計算機５２は、予め測定してある移動量相間データに基づき、転送された測定結果から可動支持体１２の移動量を特定し、そこから測定対象物の被測定変位方向の位置変位を特定する。
【００５２】
ここで、ワイヤー２１の途中や可動支持体１２との間に所定のバネ定数のバネ部材２２を介して接続してもよい。測定対象物の被測定変位方向の位置変位の一部をバネ部材２２が吸収するため、測定対象物の被測定変位方向の位置変位量が光ファイバ１７の許容伸び量より大きい場合であっても、可動支持体１２の移動量を小さくでき、光ファイバ１７の破壊を防ぐことができる。また、測定対象物の被測定変位方向の位置変位量と光ファイバ１７の許容伸び量との関係から最適なバネ定数をもつバネ部材２２を選択することで測定精度を向上させることができる。
【００５３】
これにより、光ファイバ変位計１０２は測定対象物の位置変位を光ファイバの歪へ変換するため、外的要因の影響を受け難く、遠隔の測定対象物の変位を簡便に測定することができる。また、測定対象物の位置変位量の大きさに関わらず簡便に測定対象物の位置変位を測定することができる。
【００５４】
なお、台座１０に滑車２３を設置し、固定支持体１１から可動支持体１２への方向にのびるワイヤー２１の向きを１８０度変え、可動支持体１２から固定支持体１１への方向にある測定対象物の被測定点とを接続することでバネ部材２２を台座１０と並列に設置でき光ファイバ変位計１０２の小型を図れる。
【００５５】
（実施の形態３）
図３は本願第三の実施の形態に係る光ファイバ変位計の一形態を示す概略図である。光ファイバ変位計１０３は、台座１０、固定支持体１１、可動支持体１２、光ファイバ１７、ガイドレール１８、ワイヤー３１、回転ギア３２及び直線ギア３３とを備える。
【００５６】
光ファイバ変位計１０２の台座１０、固定支持体１１、可動支持体１２、光ファイバ１７及びガイドレール１８の機能と動作は、実施の形態１で説明した光ファイバ変位計１０１の台座１０、固定支持体１１、可動支持体１２、光ファイバ１７及びガイドレール１８の機能と動作と同じである。
【００５７】
ワイヤー３１は、リール３２ａの接線方向にある測定対象物（不図示）の位置変位測定点とリール３２ａに直線的に接続される。なお、光ファイバ１０２と同様、前記測定対象物の位置変位測定点がリール３２ａの接線方向にない場合あるいは前記測定対象物の位置変位測定点とリール３２ａとの間に障害物がある場合には滑車２３を使用することが好ましい。ワイヤー３１の材質は特に限定しないが、測定対象物の被測定変位方向の位置変位を正確に回転ギア３２に伝達するため伸縮がなく、被測定物が屋外にある場合にも使用できる耐気候性を有するアラミド繊維や金属のワイヤーが望ましい。
【００５８】
可動支持体１２には移動の方向と同じ向きに直線ギア３３が付され、回転ギア３２と噛み合わされる。直線ギア３３の材質は特に限定しないが、耐摩耗性のある金属であることが望ましい。
【００５９】
回転ギア３２はワイヤー３１を巻き取るリール３２ａが付される。回転ギア３２は台座１０に固定される。回転ギア３２は可動支持体１２をガイドレール１８に沿うように移動できるよう直線ギア３３と噛み合う。回転ギア３２は測定対象物の被測定変位方向の位置変位量と光ファイバ１７の伸び許容量との関係から複数枚のギアの組み合わせとしてもよい。回転ギア３２の材質は特に特定しないが、耐磨耗性のある金属であることが望ましい。
【００６０】
回転ギア３２及び直線ギア３３は平歯車、はすば歯車又はやまば歯車のいずれでも良いが、測定対象物の被測定変位方向の位置変位を正確に可動支持体１２に伝達するため、噛みあわせのあそび（バックラッシュ）を少なくすることが望ましい。
【００６１】
光ファイバ変位計１０３は、以下のように動作する。測定対象物（不図示）の被測定変位方向に生じた位置変位は、前記測定対象物と接続するワイヤー３１を通じてリール３２ａに伝えられ、回転ギア３２の回転運動に変換される。前記回転運動は回転ギア３２に噛み合う直線ギア３３を駆動させ、すなわち、可動支持体１２をガイドレール１８に沿い固定支持体１１から直線方向に移動させる。これにより、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位は可動支持体１２の移動量に変換される。これにより、光ファイバ１７には可動支持体１２の移動による張力が与えられ、可動支持体１２の移動量に対応した歪、すなわち、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位に対応した歪が生ずる。この光ファイバ１７に生じた歪に対応し発生するブリルアン散乱光を測定器５１で測定し、その測定結果を計算機５２へ転送する。計算機５２は、予め測定してある移動量相間データに基づき、転送された測定結果から可動支持体１２の移動量を特定し、そこから前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位を特定する。
【００６２】
ここで、測定対象物の被測定変位方向の位置変位が光ファイバ１７の許容伸び量より大きい場合は回転ギア３２のギア比を大きくしておくことで、前記位置変位量より可動支持体１２の移動量を小さくでき、光ファイバの破壊を防ぐことができる。一方、前記測定対象物の被測定変位方向の位置変位が小さく十分に光ファイバ１７に歪を与えることができない場合は回転ギア３２のギア比を小さくしておくことで、可動支持体１２の移動量を大きくでき前記位置変位が微細であっても光ファイバ１７に生じた歪を測定器５１で測定できるようになり、測定精度の向上を図れる。
【００６３】
これにより、光ファイバ変位計１０３は測定対象物の位置変位を光ファイバの歪へ変換するため、外的要因の影響を受け難く、遠隔の測定対象物の位置変位を簡便に測定することができる。また、測定対象物の位置変位量の大きさに関わらず簡便に測定対象物の位置変位を測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本願発明の光ファイバ変位計は建物、橋梁、トンネル等の建築物の歪を計測できる他、地殻変動を計測することで地震、地崩れ等の自然災害の予知にも利用でき、測定点を固定せず走査させることで段差測定器としても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の光ファイバ変位計の第一の実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の光ファイバ変位計の第二の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の光ファイバ変位計の第三の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１、１０２、１０３  本発明の光ファイバ変位計の実施形態
１０  台座
１１  固定支持体
１２  可動支持体
１２ａ  台車
１３  ベローズ
１４  ピストン
１４ａ  ピストン棒
１４ｂ  ピストンリング
１５  シリンダ
１６  流体
１７  光ファイバ
１８  ガイドレール
１９  配管
２１  ワイヤー
２２  バネ部材
２３  滑車
３１  ワイヤー
３２  回転ギア
３２ａ  リール
３３  直線ギア
５１  測定器
５２  計算機
【図１】
2006078341.tif 000003
【図２】
2006078341.tif 000004
【図３】
2006078341.tif 000005