(57)【要約】【課題】  外圧の状態または水分の状態を正確に判定するセンサ装置およびその検知方法を提供すること。【解決手段】  センサ装置は，第１の発生部１１５ａ〜第６の発生部１１５ｆ，ＯＴＤＲ１２０，判定部１２５および出力部１３０から構成される。発生部１１５は，光ファイバ１１０に隣接して設けられ，外圧に応じて光ファイバ１１０内に伝送されるパルス光にて発生されるフレネル反射を増大させ，ＯＴＤＲ１２０は，光ファイバ１１０にパルス光を入射し，出射されたパルス光の反射光の変化を測定してＯＴＤＲ出力として出力する。判定部１２５は，ＯＴＤＲ出力に含まれるパルス光の反射光の変化に基づいて光ファイバ１１０に作用している外圧の状態を判定し，出力部１３０は，その判定結果を出力する。このようにして判定された外圧の状態からコンクリートの充填状況を判定することができる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの近傍に設けられ，外圧に応じて前記光ファイバ内に伝送される光信号に状態変化を発生させる発生部と；
前記光ファイバに光信号を入射し，前記入射された光信号に対して前記発生させた光信号の状態変化を測定する測定部と；
前記測定された光信号の状態変化に基づいて前記光ファイバに作用する外圧の状態を判定する判定部と；を備えたセンサ装置。
【請求項２】
前記測定部は，
前記光ファイバにパルス光を入射し，出射されたパルス光の反射光の変化を測定することにより，同反射光のパワーに応じた値を出力し，
前記判定部は，
前記測定部から出力されたパワーに応じた値に基づいて前記光ファイバに作用している外圧の状態を判定する請求項１に記載されたセンサ装置。
【請求項３】
前記発生部は，
表面に１または２以上の凹部または凸部の少なくともいずれか一方を有する板状部材を含み，
前記板状部材は，
前記１または２以上の凹部または凸部の少なくともいずれか一方が前記光ファイバに接触するように設けられる請求項１または請求項２のいずれかに記載されたセンサ装置。
【請求項４】
前記板状部材は，
前記光ファイバに外圧が作用したとき，前記凸部により前記光ファイバに傷を付けるように設けられる請求項３に記載されたセンサ装置。
【請求項５】
前記発生部は，
外圧を前記光ファイバに伝達する圧力伝達板を含む請求項１，２，３または請求項４のいずれかに記載されたセンサ装置。
【請求項６】
前記判定部は，
前記判定された外圧の状態により前記光ファイバの周囲に充填される物質の充填状況を判定する請求項１，２，３，４または請求項５のいずれかに記載されたセンサ装置。
【請求項７】
前記センサ装置は，
構造物に設けられた前記発生部を複数備えるとともに，
前記各発生部に対応する前記構造物の位置をそれぞれ記憶した位置対応情報テーブルを備え，
前記測定部は，
前記光信号の状態変化が発生された位置情報を出力し，
前記判定部は，
前記位置情報に基づいて前記複数の発生部から所定の発生部を選択し，選択された発生部から前記位置対応情報テーブルに基づいて特定される構造物の位置に物質が充填されているか否かを判定する請求項１，２，３，４，５または請求項６のいずれかに記載されたセンサ装置。
【請求項８】
前記複数の発生部は，前記構造物の異なる位置に設けられ，
前記判定部は，
前記各発生部に対応する前記構造物の各位置に物質が充填されているか否かをそれぞれ判定し，
前記センサ装置は，さらに，
前記判定された物質の充填位置と前記構造物の形状とから，充填されるべき前記構造物の位置に前記物質が充填されていないと判断されるとき，警告を出力する出力部を備えたことを特徴とする請求項７に記載されたセンサ装置。
【請求項９】
第１の光ファイバの一部であって通常の使用状態では水分が発生しない箇所に第２の光ファイバを結合して構成される光ファイバカプラと；
前記光ファイバカプラの第１の光ファイバにパルス光を入射し，出射されたパルス光の反射光を測定することにより，前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとのパルス光の分岐比を出力する測定部と；
前記測定部から出力された所与の初期分岐比に対するパルス光の分岐比の変化値により前記光ファイバカプラ周辺の水分の状態を判定する判定部と；を備えたセンサ装置。
【請求項１０】
前記判定部は，
前記判定された水分の状態により前記光ファイバカプラの周囲に充填される物質の充填状況を判定する請求項９に記載されたセンサ装置。
【請求項１１】
表面に１または２以上の凹部または凸部の少なくともいずれか一方を有する板状部材を用いることにより外圧に応じて光ファイバ内に伝送される光信号の状態変化を発生させ，
前記光ファイバに光信号を入射し，前記入射された光信号に対して前記発生させた光の状態変化を測定し，
前記測定された光の状態変化に基づいて前記光ファイバに作用する外圧の状態を判定する検知方法。
【請求項１２】
光信号を伝送する光ファイバであって，伝送される光信号の状態を前記光ファイバ近傍の媒質の状態に応じて変化させるように配置された光ファイバと；
前記光ファイバに光信号を入射し，前記入射された光信号が前記光ファイバを伝送して出射された光信号の状態を測定する測定部と；
前記測定された光信号の状態変化に基づいて前記光ファイバ近傍の媒質の状態を判定する判定部と；を備えたセンサ装置。
【請求項１３】
前記光ファイバは，
同光ファイバの末端が通常の使用状態では水分が発生しない箇所に位置するように配置され，
前記判定部は，
前記測定された光信号の状態変化に基づいて前記光ファイバの末端近傍の水分の状態を判定する請求項１２に記載されたセンサ装置。
【請求項１４】
前記光ファイバは，
同光ファイバの表面の少なくとも一部に傷が設けられ，その傷が設けられた部分が通常の使用状態では水分が発生しない箇所に位置するように配置され，
前記判定部は，
前記測定された光信号の状態変化に基づいて前記光ファイバの傷が設けられた部分近傍の水分の状態を判定する請求項１２または１３のいずれかに記載されたセンサ装置。
【請求項１５】
前記測定部は，
前記光ファイバにパルス光を入射し，出射されたパルス光の反射光の変化を測定することにより，同反射光のパワーに応じた値を出力し，
前記判定部は，
前記測定部から出力されたパワーに応じた値に基づいて前記光ファイバ近傍の媒質の状態を判定する請求項１２，１３または１４のいずれか一項に記載されたセンサ装置。
【請求項１６】
前記センサ装置であって，さらに，
前記測定部により出力された反射光のパワーに応じた値の変化値を求める変化値演算部を備え，
前記判定部は，
前記変化値演算部により求められた反射光のパワーの変化値に基づいて前記光ファイバ近傍の媒質の状態を判定する請求項１５に記載されたセンサ装置。
【請求項１７】
伝送される光信号の状態が媒質の状態に応じて変化するように光ファイバを配置し，
前記光ファイバに光信号を入射し，前記入射された光信号がこの光ファイバを伝送して出射された光信号の状態を測定し，
前記測定された光信号の状態変化に基づいて前記光ファイバ近傍の媒質の状態を判定する検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，外圧の状態または水分の状態を判定するセンサ装置およびその検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物内部にコンクリートを打設する際，コンクリートの充填状況を判定するセンサ装置が従来から知られている。この装置によれば，光ファイバ内の後方散乱光を利用することにより構造物に設置された光ファイバの温度が計測され，計測された光ファイバの温度が気温と異なるとき，光ファイバがコンクリートと接触したと判定されていた。また，光ファイバがコンクリート中に埋没すると，これに応じて光ファイバの埋没部分に変形が生じるため，この変形によってコンクリートが構造物のどの位置まで充填されたかを判定することによりコンクリートの充填状況が監視されていた（たとえば，特許文献１を参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２７５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし，従来の装置によれば，コンクリートの温度と気温との差が大きい場合には正確にコンクリートの充填状況を判定することができるが，その温度差が小さい場合にはその状況を正確に判定することができないという問題があった。
【０００５】
また，従来の装置によれば，コンクリートが充填されたときに光ファイバが大きく変形するように光ファイバが構造物に設置されているときには，コンクリートの充填状況を正確に判定することができる。しかし，Ｈ鋼の構造物の隅部に光ファイバが設置されているときのように，コンクリートが充填されても光ファイバが大きく変形しないときには，その充填状況を正確に判定することができなかった。換言すれば，従来の装置によれば，コンクリートの充填状況が正確に判定されるか否かは，光ファイバが設置される構造物の形状に左右されるという問題があった。
【０００６】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，光ファイバ近傍の外圧の状態または光ファイバ近傍の媒質の状態を正確に判定するセンサ装置およびその検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，光ファイバの近傍に設けられ，外圧に応じて上記光ファイバ内に伝送される光信号に状態変化を発生させる発生部と，上記光ファイバに光信号を入射し，上記入射された光信号に対して上記発生させた光信号の状態変化を測定する測定部と，上記測定された光信号の状態変化に基づいて上記光ファイバに作用する外圧の状態を判定する判定部とを備えるセンサ装置が提供される。
【０００８】
光ファイバに作用する外圧により光ファイバが折曲されたり，傷付けられると，光ファイバ内に伝送される光の状態に変化が生じる。これによれば，このような光の性質を利用して，光ファイバ内に伝送される光の状態変化を測定することにより光ファイバの一部に作用する外圧の状態を簡易かつ正確に判定することができる。
【０００９】
この場合，上記測定部は，上記光ファイバにパルス光を入射し，出射されたパルス光の反射光のパワーの変化を測定することにより同反射光のパワーに応じた値を出力し，上記判定部は，上記測定部から出力された反射光のパワーに応じた値に基づいて上記光ファイバに作用している外圧の状態を判定することができる。
【００１０】
反射光のパワーに応じた値としては，光ファイバに入射されたパルス光に対し出射された反射光の反射量（すなわち，発生部にて生じる反射光の反射量，光強度）が挙げられる。また，反射光のパワーに応じた値は，入射パルス光に対する反射光の割合であってもよい。要するに，反射光のパワーに応じた値は，入射パルス光のパワーに対する反射光のパワーの割合または入射パルス光のパワーに対する反射光のパワーの変化値を評価することができれば，どんな物理量であってもよい。実際には，測定部として機能するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）により測定された，光ファイバから出射される反射光の波形に基づいて上記反射光の反射量や上記反射光の割合を得ることができる。
【００１１】
また，上記発生部は，表面に１または２以上の凹部または凸部の少なくともいずれか一方を有する板状部材を含み，上記板状部材は，上記１または２以上の凹部または凸部の少なくともいずれか一方が上記光ファイバに接触するように設けられていてもよい。また，上記板状部材は，上記光ファイバに外圧が作用したとき，上記凸部により上記光ファイバに傷を付けるように設けられていてもよい。また，上記発生部は，外圧を上記光ファイバに伝達する圧力伝達板を含んで構成されていてもよい。
【００１２】
これによれば，光ファイバが板状部材の凹部または凸部の少なくともいずれか一方により折曲される，または，板状部材の凸部により押圧される，または，板状部材の凸部により光ファイバが傷付けられる，あるいは，外圧が圧力伝達板を介して光ファイバに作用することにより光ファイバが折曲することにより，光ファイバ内に伝送される光信号のフレネル反射が増大する。これにより，光ファイバ内に伝送される光の状態の変化量を増幅することができる。この結果，光ファイバに作用する外圧の状態をより正確に判定することができる。なお，板状部材の一例としては，凹部または凸部の少なくともいずれか一方を有するテープやシールやシートまたはやすりが挙げられる。
【００１３】
また，上記判定部は，上記判定された外圧の状態により上記光ファイバの周囲に充填される物質の充填状況を判定することができる。
【００１４】
また，上記センサ装置は，構造物に設けられた上記発生部を複数備えるとともに，上記各発生部に対応する上記構造物の位置をそれぞれ記憶した位置対応情報テーブルを備えていてもよい。この場合，位置対応情報テーブルを用いてパルス光の反射光が発生された発生部に対応する構造物の位置を特定することができる。
【００１５】
この場合，上記判定部は，上記測定部から出力される，上記光信号の状態変化が生じた位置情報に基づいて上記複数の発生部から所定の発生部を選択し，選択された発生部から上記位置対応情報テーブルに基づいて構造物の位置を特定することにより，特定された構造物の位置に物質が充填されているか否かを判定することができる。
【００１６】
また，上記複数の発生部は，上記構造物の異なる位置に設けられ，上記判定部は，上記各発生部に対応する上記構造物の各位置に物質が充填されているか否かをそれぞれ判定し，上記センサ装置は，さらに，上記判定された物質の充填位置と上記構造物の形状とから，充填されるべき上記構造物の位置に上記物質が充填されていないと判断されるとき，警告を出力する出力部を備えていてもよい。
【００１７】
これによれば，複数の発生部が，構造物の床や基礎部分の異なる位置に設けられている場合であって，判定された物質の充填位置と構造物の形状とから，充填されるべき上記構造物の位置に上記物質が充填されていないと判断されるとき，物質の充填が不完全である旨の警告が出力される。たとえば，物質がコンクリートであり，Ｈ鋼の異なる位置に複数の発生部が設けられている場合，判定されたコンクリートの充填位置からＨ鋼の下にコンクリートが回りこんでいないと判断されるとき，その旨が警告される。
【００１８】
また，たとえば，複数の発生部が，構造物の異なる高さに設けられている場合，物質が充填されていると判定された構造物の位置が，物質が充填されていないと判定された構造物の位置より高い位置であるとき，物質の充填が不完全である旨の警告が出力される。これにより，管理者は，この警告に応じて迅速に対応することができる。この結果，物質の充填状況の悪化を抑止することができる。
【００１９】
本発明の他の観点によれば，第１の光ファイバの一部であって通常の使用状態では水分が発生されない箇所に第２の光ファイバを結合して構成される光ファイバカプラと，上記光ファイバカプラの第１の光ファイバにパルス光を入射し，出射されたパルス光の反射光を測定することにより，上記第１の光ファイバと上記第２の光ファイバとのパルス光の分岐比を出力する測定部と，上記測定部から出力された所与の初期分岐比に対するパルス光の分岐比の変化値により上記光ファイバカプラ周辺の水分の状態を判定する判定部と，を備えるセンサ装置が提供される。
【００２０】
コンクリートが光ファイバカプラ周りに充填されるとコンクリートの水分により光ファイバカプラの分岐比が変化する。これにより，所与の初期分岐比に対するパルス光の分岐比の変化値から光ファイバカプラ周辺の水分の状態を判定することができる。
【００２１】
そして，上記判定部は，上記判定された水分の状態により上記光ファイバカプラの周囲に充填される物質の充填状況を正確に判定することができる。
【００２２】
また，本発明の他の観点によれば，表面に１または２以上の凹部または凸部の少なくともいずれか一方を有する板状部材を用いることにより外圧に応じて光ファイバ内に伝送される光の状態変化を発生させ，上記光ファイバに光信号を入射し，上記入射された光信号に対して上記発生させた光の状態変化を測定し，上記測定された光の状態変化に基づいて上記光ファイバに作用する外圧の状態を判定する検知方法が提供される。
【００２３】
これによれば，光ファイバに光信号が入射されると，光ファイバが板状部材の凸部に押圧される，板状部材の凹部または凸部の少なくともいずれか一方により折曲される等により，光ファイバ内に伝送される光信号に生じるフレネル反射が増大する。入射された光信号に対して，このように増大された光信号の状態変化を測定することにより，光ファイバに作用する外圧の状態をより正確に判定することができる。
【００２４】
また，本発明の他の観点によれば，光信号を伝送する光ファイバであって，伝送される光信号の状態をこの光ファイバ近傍の媒質の状態に応じて変化させるように配置された光ファイバと，上記光ファイバに光信号を入射し，上記入射された光信号がこの光ファイバを伝送して出射された光信号の状態変化を測定する測定部と，上記測定された光信号の状態変化に基づいて上記光ファイバ近傍の媒質の変化を判定する判定部と，を備えたセンサ装置が提供される。
【００２５】
これによれば，光ファイバを伝送して出射される光信号の状態変化が測定される。測定された光信号の状態（たとえば，フレネル反射量）は，光ファイバ近傍の媒質の屈折率に依存する。換言すれば，光ファイバ近傍の媒質が変化すると，出射される光信号の状態が変化する。これにより，特別なセンサを設けることなく，光ファイバから出射される光信号の状態変化のみに基づいて，光ファイバ近傍の媒質の状態を検知することができる。
【００２６】
たとえば，通常の状態では，光ファイバの周囲が空気で満たされている場合（空気を媒質としている場合），その後，光ファイバの周囲がコンクリートで充填されると，媒質の状態が空気から水に変化する。これにより，光ファイバの周囲がコンクリートで充填されたと判定することができる。
【００２７】
このとき，光ファイバは，この光ファイバの末端が通常の使用状態では水分が発生しない箇所に位置するように配置され，上記判定部は，上記測定された光信号の状態変化に基づいて上記光ファイバの末端近傍の水分の状態を判定するようにしてもよい。
【００２８】
これによれば，光ファイバの末端が通常の使用状態では水分が発生しない箇所に位置するように光ファイバが配置されるため，この光ファイバの末端近傍に水分が発生すると，出射される光信号の状態が変化する。これにより，光ファイバの末端近傍の水分の状態を検知することができる。
【００２９】
また，この光ファイバの表面の少なくとも一部に傷が設けられ，光ファイバは，その傷が設けられた部分が通常の使用状態では水分が発生しない箇所に位置するように配置され，上記判定部は，上記測定された光信号の状態変化に基づいて上記光ファイバの傷が設けられた部分近傍の水分の状態を判定するようにしてもよい。
【００３０】
これによれば，光ファイバの表面が傷つけられた部分にて水分が発生すると，出射される光信号の状態が変化する。これにより，光ファイバの表面が傷つけられた部分近傍の水分の状態を検知することができる。
【００３１】
また，上記測定部は，上記光ファイバにパルス光を入射し，出射されたパルス光の反射光の変化を測定することにより，同反射光のパワーに応じた値を出力し，上記判定部は，上記測定部から出力されたパワーに応じた値に基づいて上記光ファイバ近傍の媒質の状態を判定するようにしてもよい。
【００３２】
このとき，上記センサ装置は，さらに，上記測定部により出力された反射光のパワーに応じた値の変化値を求める変化値演算部を備え，上記判定部は，上記変化値演算部により求められた反射光のパワーの変化値に基づいて上記光ファイバ近傍の媒質の状態を判定するようにしてもよい。
【００３３】
これによれば，反射光のパワーの変化値を用いることにより，光ファイバ近傍の媒質の変化に伴って変化する光信号の状態の変化の状態をより顕著に検出することができる。この結果，上記光ファイバ近傍の媒質の状態をより精度よく検出することができる。
【００３４】
また，本発明の他の観点によれば，光信号を伝送し，伝送される光信号の状態を媒質の状態変化に応じて変化させるように光ファイバを配置し，上記光ファイバに光信号を入射し，上記入射された光信号がこの光ファイバを伝送して出射された光信号の状態変化を測定し，上記測定された光信号の状態変化に基づいて上記光ファイバの近傍の媒質の状態を判定する検知方法が提供される。
【００３５】
測定された光信号の状態は，光ファイバ近傍の媒質の屈折率に依存する。すなわち，光ファイバ近傍の媒質が変化すると，出射される光信号の状態が変化する。本発明によれば，この原理を利用して，光ファイバから出射される光信号の状態変化のみに基づいて，簡易に光ファイバ近傍の媒質の状態を検知することができる。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように本発明によれば，光ファイバ内に伝送される光の状態変化から外圧の状態または媒質の状態を判定することにより，物質の充填状況を正確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３８】
（第一実施形態）
本実施形態のセンサ装置は，コンクリートの充填状況を監視するために構造物に設けられている。図１は，センサ装置に使用される光ファイバが設けられた構造物の斜視図である。また，図２は，コンクリートが充填される構造物の内部側面図である。
【００３９】
構造物１０５の内部側面１０５ａには，光ファイバ１１０が張り巡らされている。光ファイバ１１０の一端は側面上部にて終端されていて，光ファイバ１１０の一部には，複数（単数でも良い）の発生部１１５（第１の発生部１１５ａ〜第６の発生部１１５ｆ）が構造物の異なる高さに設けられている。また，図１に示したように，コンクリート１０８が構造物の略中央まで充填されている。また，図２に示したように，光ファイバ１１０には後述するＯＴＤＲ１２０が接続されている。
【００４０】
センサ装置は，図３にその全体構成を示したように，第１の発生部１１５ａ〜第６の発生部１１５ｆ，ＯＴＤＲ１２０，判定部１２５および出力部１３０から構成される。各発生部１１５は，光ファイバ上に隣接して設けられている。第１の発生部１１５ａとＯＴＤＲ１２０との間は，光ファイバ１１０により接続されている。
【００４１】
図４および図５には，図２の平面１−１および平面２−２にて発生部１１５を切断した断面の構成が示されている。発生部１１５は，検出用凸状テープ１１５２およびシールテープ１１５４から構成されている。また，発生部１１５の内部では，光ファイバ１１０が，検出用凸状テープ１１５２およびシールテープ１１５４に隣接（または接触）しながら発生部１１５を貫通している。なお，シールテープ１１５４は，外圧を光ファイバ１１０に伝達する圧力伝達板の一例である。
【００４２】
図５に示したように，検出用凸状テープ１１５２は，構造物の内部壁面１０５ａに張り付けられ，その表面に鋭い凸部を有し，その上に光ファイバ１１０が設置される。検出用凸状テープ１１５２の一例としてはヤスリが挙げられる。シールテープ１１５４は，検出用凸状テープ１１５２および光ファイバ１１０の一部を覆うように貼り付けられている。
【００４３】
構造物１０５にコンクリートが充填されると，シールテープ１１５４を介して光ファイバ１１０に外部から圧力がかかり，光ファイバ１１０は，検出用凸状テープ１１５２とシールテープ１１５４とにより押圧される。その結果，光ファイバ１１０は，検出用凸状テープ１１５２の凸部によってその表面が傷付けられる。
【００４４】
たとえば，図１に示したように，構造物１０５にコンクリート１０８が充填されたとき，コンクリート１０８から第４の発生部１１５ｄ，第５の発生部１１５ｅおよび第６の発生部１１５ｆに加わる圧力によってこれらの発生部に接触した光ファイバ１１０に傷が付く。
【００４５】
以上のようにして，光ファイバ１１０に作用する外圧により光ファイバ１１０が傷付けられたり，折曲されたりすると，光ファイバ内に伝送されるパルス光に発生するフレネル反射が増大する。このようにして，発生部１１５は，パルス光の反射量を増大させることにより，光ファイバ内に伝送されるパルス光の状態を変化させるようになっている。
【００４６】
ＯＴＤＲ１２０は，パルス光の反射光（後方散乱光）の変化を反射光のＯＴＤＲ波形として測定する。具体的には，ＯＴＤＲ１２０は，所定の波長からなるパルス状の光信号（パルス光）を所定時間毎に光ファイバ１１０に入射すると共に，光ファイバ１１０から出射されたパルス光のＯＴＤＲ波形から，ＯＴＤＲ波形の所定の変化の有無および変化が発生した遅延時間を評価する。ＯＴＤＲ１２０は，この評価に基づいて光ファイバ内のパルス光から発生されるフレネル反射による反射光の反射量およびその反射光が発生した位置情報を特定して出力（ＯＴＤＲ出力）するようになっている。なお，ＯＴＤＲ１２０は，光の状態変化を測定する測定部の一例である。
【００４７】
判定部１２５は，ＯＴＤＲ出力から特定される反射光の反射量および位置情報から各発生部１１５に加わっている圧力の状態を算出する。また，後述する位置対応情報テーブルを用いてパルス光の反射光を発生させた発生部に対応する構造物の位置を特定する。判定部１２５は，このようにして求められた各発生部１１５の外圧状態および各発生部１１５と構造物１０５との位置関係から，構造物１０５の特定の位置にて外圧が加わっているか否かを判定する。そして，判定部１２５は，その判定結果から構造物１０５の各位置におけるコンクリートの充填状況を判定するようになっている。出力部１３０は，判定部１２５の判定結果を出力する。
【００４８】
なお，センサ装置の判定部１２５および出力部１３０は，互いにバスで接続された図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよび入出力回路から主に構成されるコンピュータにより各機能をそれぞれ実現するようになっている。ＲＡＭには，各発生部１１５に対応する構造物１０５の位置をそれぞれ記憶した位置対応情報テーブルおよびつぎに後述する充填状況検知処理を実行するプログラムが記憶されている。
【００４９】
次に，このように構成されたセンサ装置により実行される充填状況検知処理の動作を説明する。実際には，センサ装置のＣＰＵが，図６のフローチャートにより示された充填状況検知処理ルーチン（プログラム）を所定時間の経過ごとに繰り返し実行するようになっている。
【００５０】
なお，本処理が実行される前に，各種初期設定が行われる。具体的には，図７（ａ）にて点線で示したように，各発生部１１５が構造物内に設置された状態であってコンクリートが充填される前のＯＴＤＲ出力から初期反射量Ｐｉｎが設定される。
【００５１】
また，図７（ｂ）および図７（ｃ）に示したように，コンクリートが充填されているか否かを判定するための閾値が，基準値Ｐｔｈとして設定される。基準値Ｐｔｈは，検出用凸状テープ１１５２の凸部の形状と発生部１１５に作用する外圧とから実験的に求められている。また，本実施形態では発生部１１５が６カ所に設けられているので，位置ｎの値は「６」に設定される。
【００５２】
まず，図１に示したように，コンクリート１０８が構造物の略中央まで充填されている場合から説明する。充填状況検知処理がステップ６００から開始されると，判定部１２５は，ステップ６０５にてＯＴＤＲ出力（パルス光の反射光の波形）を入力し，ステップ６１０に進んで，入力したＯＴＤＲ出力から各発生部１１５の位置ｎ（ｎ＝１〜６）におけるパルス光の反射量Ｐｄｅを測定する。
【００５３】
この状態では，図７（ａ）の実線にて示したように，反射量Ｐｄｅは，位置４，５，６にて示される第４の発生部１１５ｄ〜第６の発生部１１５ｆの位置でそれぞれ増大している。なお，図の点線と実線は，実際には重なっている。
【００５４】
次いで，判定部１２５は，ステップ６１５にて位置ｎ（ｎ＝６）における初期反射量Ｐｉｎと測定された反射量Ｐｄｅとの差分の絶対値ＤＩＦを求め，ステップ６２０に進んで，差分の絶対値ＤＩＦ（ｎ）が基準値Ｐｔｈより大きいか否かを判定する。図７（ｂ）に示したように，位置ｎが「６」のとき，差分の絶対値ＤＩＦ（ｎ）は基準値Ｐｔｈより大きい。そこで，判定部１２５は，ステップ６２０にて「ＹＥＳ」と判定し，ステップ６２５に進んで，位置対応情報テーブルに基づき求められる第６の発生部１１５ｆに対応した構造物の位置までコンクリートが充填されていると判定する。
【００５５】
次に，判定部１２５は，ステップ６３０にて位置ｎを１つ減算し，ステップ６３５にて位置ｎが「０」より小さいか否かを判定する。この時点で，位置ｎの値は「５」なので，位置ｎの値は，「０」より大きい。そこで，判定部１２５は，ステップ６３５にて「ＮＯ」と判定し，ステップ６１５に戻り，ステップ６３５にて位置ｎが「０」より小さくなるまでステップ６１５〜ステップ６３５の処理を繰り返す。以上により，コンクリートは，第６の発生部１１５ｆ〜第４の発生部１１５ｄに対応する構造物の位置まで充填されていて，第３の発生部１１５ｃ〜第１の発生部１１５ａに対応する構造物の位置には充填されていないと判定される。
【００５６】
その後，位置ｎが「０」より小さくなると，判定部１２５は，ステップ６３５にて「ＹＥＳ」と判定し，ステップ６４０に進んで，ステップ６２５にて判定した充填完了位置が連続しているか否かを判定する。この時点で，充填完了位置は，位置４，５，６なので連続している。そこで，判定部１２５は，ステップ６４０にて「ＹＥＳ」と判定し，ステップ６９５に進んで，本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００５７】
次に，充填状況に，図７（ｃ）に示したような異常が発生した場合について説明すると，判定部１２５は，ステップ６００〜ステップ６１０に続くステップ６１５〜ステップ６３５の繰り返し処理にて充填完了位置を２，４，５，６と判定する。この時点で，位置３では充填未完了であるため充填完了位置は連続していない。そこで，判定部１２５は，位置ｎが「０」より小さくなったとき，ステップ６３５に続くステップ６４０にて「ＮＯ」と判定してステップ６４５に進み，出力部１３０は，ステップ６４５にて充填状況に異常が発生している旨の警告を出力する。
【００５８】
以上に説明したように，本実施形態のセンサ装置によれば，外圧の変化がパルス光の反射量の変化として確実に測定されるので，構造物や構造物の内部の温度に関わりなく，構造物のどの部分までコンクリートが充填されたかを正確に判定することができる。特に，
コンクリートが充填されても光ファイバが大きく変形しないような部分に光ファイバが設置された場合でも，上記のような発生部１１５の構成により，コンクリートの充填状況を正しく判定することができる。
【００５９】
（第一実施形態の変形例）
次に，本実施形態の変形例について図８および図９を参照しながら説明する。この変形例では，図８に示したように，発生部１１５が，構造物の内部側面１０５ａに張り巡らされた光ファイバ１１０を覆うように１つ設けられ，図８の平面３−３にて発生部１１５を切断した断面である図９に示したように，検出用凸状シート１１５６および圧力伝達板１１５８により比較的長く光ファイバ１１０が覆われている点において，構造物の内部側面１０５ａに複数個の発生部１１５が設けられ，検出用凸状テープ１１５２およびシールテープ１１５４により比較的短く光ファイバ１１０が覆われている第一実施形態と構成上相異する。よって，この相異点を中心に変形例に係るセンサ装置について説明する。
【００６０】
検出用凸状シート１１５６は，構造物１０５の内部壁面に張り付けられ，その表面に図示しない鋭い凸部を有し，その上に光ファイバ１１０が張り巡らされている。圧力伝達板１１５８は，検出用凸状シート１１５６および検出用凸状シート１１５６上を蛇行する光ファイバ１１０を覆うように貼り付けられている。
【００６１】
構造物１０５にコンクリートが充填されると，圧力伝達板１１５８を介して光ファイバ１１０に外部から圧力がかかり，光ファイバ１１０は検出用凸状シート１１５６に押圧される。このようにして，光ファイバ１１０は検出用凸状シート１１５６の凸部によって傷付けられたり，折曲されたりすると，光ファイバ内に伝送されるパルス光の状態が変化する。本変形例によれば，このパルス光の反射光の変化およびこの変化が生じた位置を測定することにより，光ファイバに作用する外圧の状態を判定し，その判定結果から構造物１０５のどの位置までコンクリートが充填されているかを判定することができる。
【００６２】
なお，第一実施形態にて使用した検出用凸状テープ１１５２およびシールテープ１１５４は，凹部または凸部の少なくともいずれか一方を有する板状部材の一例である。板状部材は，外圧により光ファイバを板状部材の凹部または凸部の少なくともいずれか一方により折曲させる，または，板状部材の凸部により光ファイバを傷付けるように発生部１１５に設けられていればよい。また，あるいは，圧力伝達板は，外圧が圧力伝達板を介して光ファイバに作用することにより光ファイバを折曲させるように発生部１１５に設けられればよい。
【００６３】
したがって，発生部１１５は，光ファイバ１１０の近傍に配設され，フレネル反射の発生を増大させることができれば，外圧が加わらない状態にて検出用凸状テープ１１５２，シールテープ１１５４，検出用凸状シート１１５６および圧力伝達板１１５８を光ファイバ１１０に接触させるようにそれぞれ設ける必要はない。また，検出用凸状テープ１１５２および検出用凸状シート１１５６の凸形状は，刃のように鋭角になっているほうが好ましいが，先端が丸くまたは平面になっていてもよい。
【００６４】
また，発生部１１５は，外圧に応じて光ファイバ内に伝送される光の状態変化を発生させることができれば，検出用凸状テープ１１５２やシールテープ１１５４や検出用凸状シート１１５６や圧力伝達板１１５８をすべて設ける必要はない。
【００６５】
（第二実施形態）
第二実施形態のセンサ装置は，図１０に示したように，発生部１１５に第２の光ファイバ１５０（光ファイバ１１０に対する他の光ファイバに相当）を設けることによって光ファイバカプラを構成する点において，第一実施形態におけるセンサ装置の発生部と構成上相異する。また，第二実施形態のセンサ装置は，パルス光の分岐比の変化に基づいて光ファイバカプラ周辺の水分の状態を判定することによりコンクリートの充填状況を判定する点において，パルス光の反射量に基づいて光ファイバに作用する外圧の状態を判定することによりコンクリートの充填状況を判定する第一実施形態のセンサ装置と動作上相異する。よって，この相異点を中心に第二実施形態のセンサ装置について説明する。
【００６６】
具体的には，第一実施形態と同様に構造物の内部側面１０５ａに光ファイバ１１０が配置され，光ファイバ上に複数（単数でも良い）の発生部１１５が設けられている。発生部１１５は，光ファイバ１１０の一部であって通常の使用状態では水分が発生されない箇所に第２の光ファイバ１５０を結合して構成される光ファイバカプラ１４５を含んで構成される。発生部１１５は，図１１に示したように，２本の光ファイバ（光ファイバ１１０および光ファイバ１５０）を結合部１４５１にて延伸し，融着結合した光ファイバカプラ１４５から構成されている。
【００６７】
図１２の上部は，図１０の平面４−４にて発生部１１５を切断した断面の構成を示し，図１２の下部は，図１２の上部の光ファイバカプラ１４５の拡大図であって図１１の平面５−５にて光ファイバカプラ１４５の結合部１４５１を切断した断面の構成を示している。発生部１１５は，光ファイバカプラ１４５および水分を浸透するテープ１１５９から構成されている。光ファイバカプラ１４５は，テープ１１５９により構造物の側面１０５ａに貼り付けられている。
【００６８】
次に，本実施形態のセンサ装置が，パルス光の分岐比の変化に基づいて光ファイバカプラ周辺の水分の状態を判定する原理について説明する。図１２の下部に示したように，光ファイバカプラ１４５の結合部１４５１は，コア部１４５２およびコア部１４５２の外周に位置するクラッド部１４５３から構成される。
【００６９】
コア部１４５２の直径は，光ファイバ１１０および光ファイバ１５０が延伸・融着する前の通常の状態における直径の約１／１０以下（約１μｍ以下）であるため，図１１のポート１から入射された光信号Ｐ１は，コア部１４５２内部に閉じ込められずにクラッド部１４５３全体に拡がる。ここで，光ファイバ１１０および光ファイバ１５０の構造パラメータが等しいものと仮定し，かつ，光ファイバカプラ１４５の結合部１４５１の断面形状は，点線にて示された短形状によって近似されるものとする。
【００７０】
「光ファイバとファイバ形デバイス」（川上他著  培風館）等の文献に示されているように，最低次の偶数次伝搬モードと奇数次伝搬モードとの間の干渉に基づいて，図１１に示したポート３およびポート４からそれぞれ出射される光信号Ｐ２および光信号Ｐ３は，式（１）および式（２）によりそれぞれ示される。
【００７１】
Ｐ２＝ｃｏｓ２（ＣＬ）・・・（１）
Ｐ３＝ｓｉｎ２（ＣＬ）・・・（２）
【００７２】
ここで，Ｌは，図１１に示したように，結合部１４５１の長さである。また，Ｃは結合係数（定数）であり，光ファイバカプラ１４５にて光信号Ｐ１が光信号Ｐ２と光信号Ｐ３とに分岐される割合を示す結合度を決定する。結合係数Ｃは，式（３）により示される。
Ｃ＝（３πλ／３２ｎｏ・ｄ２）・｛１／（１＋１／ν）２｝・・・（３）
【００７３】
式（３）において，λは光信号Ｐ２または光信号Ｐ３の波長（式（１）および式（２）にそれぞれ適用）である。また，図１２の下部に示したように，ｎ０はクラッド部１４５３の屈折率，ｄは光ファイバカプラ１４５の断面の短辺の長さである。また，νは規格化周波数であり，式（４）により示される。
【００７４】
ν＝ｄ・（２π／λ）・（ｎｏ２−ｎｓ２）１／２・・・（４）
ここで，ｎｓは光ファイバカプラ１４５の周囲媒質の屈折率である。
【００７５】
式（３）および式（４）から分かるように，結合係数Ｃは，光ファイバカプラ１４５の周囲媒質の屈折率ｎｓの関数である。たとえば，周囲媒質が空気である場合，その屈折率ｎｓの値は「１」となり，周囲媒質が水である場合，その屈折率ｎｓの値は「１．３３」となる。したがって，光ファイバカプラ１４５の結合部１４５１の周囲媒質が空気である場合，図１１に示したように，ポート１から入射された光信号Ｐ１は，第２の光ファイバ１５０に分岐されず，ほとんどそのまま光信号Ｐ２として第１の光ファイバ１１０内を伝送される。
【００７６】
これに対し，周囲媒質が水である場合，ポート１から入射された光信号Ｐ１は，光信号Ｐ３として第２の光ファイバ１５０に分岐され，第１の光ファイバ１１０内にはほとんど伝送されない。
【００７７】
以上に説明した原理に基づき，本実施形態の判定部１２５は，コンクリートが光ファイバカプラ１４５周りに充填されるとコンクリートの水分により光ファイバカプラ１４５の分岐比が変化することを利用して，パルス光の分岐比の所与の初期分岐比に対する変化値により光ファイバカプラ周辺の水分の状態を判定するようになっている。
【００７８】
次に，このように構成されたセンサ装置により実行される充填状況検知処理の動作を説明する。センサ装置は，図１３のフローチャートにより示された充填状況検知処理ルーチン（プログラム）を所定時間の経過ごとに繰り返し実行するようになっている。なお，第一実施形態の充填状況検知処理と同一処理を行うステップには，同一ステップ番号が付けられている。
【００７９】
第一実施形態と同様に，コンクリート１０８が構造物の略中央まで充填されている場合について説明する。なお，本処理が実行される前に，各種初期設定が行われる。具体的には，図１４（ａ）に示したように，各発生部１１５が構造物内に設置され，コンクリートの充填は開始されていない状態であって光ファイバ１１０に光ファイバ１５０が融着されていない状態でのＯＴＤＲ出力と，コンクリートが充填される前の状態であるが光ファイバ１１０に光ファイバ１５０が融着されている状態でのＯＴＤＲ出力と，の差分ΔＡの絶対値ΔＡ１〜ΔＡ６が設定される。
【００８０】
なお，このようにして設定された差分の絶対値ΔＡ１〜ΔＡ６は，図１１のポート１から光ファイバ１１０に伝達される光信号Ｐ１が光ファイバカプラ１４５にて光信号Ｐ２と光信号Ｐ３とに分岐される（その分岐比を，以下，初期分岐比という）ために，ＯＴＤＲ出力に損失が発生することに起因して生じる。
【００８１】
充填状況検知処理がステップ１３００から開始されると，判定部１２５は，ステップ６０５およびステップ６１０に続くステップ１３０５にて各位置１〜６におけるＯＴＤＲ出力の差分ΔＢ１〜ΔＢ６を演算する。
【００８２】
具体的には，図１４（ｂ）に示したように，コンクリートが充填される前の状態であって，光ファイバ１１０に光ファイバ１５０が融着されていない状態でのＯＴＤＲ出力と，光ファイバ１１０に光ファイバ１５０が融着され，コンクリートの充填が開始された後の状態でのＯＴＤＲ出力と，の差分の絶対値ΔＢ１〜ΔＢ６が演算される。
【００８３】
つぎに，判定部１２５は，ステップ１３１０にてΔＡ６とΔＢ６との差分ＤＩＦを求め，ステップ１３１５に進んで，差分ＤＩＦの値が「０」に等しいか否かを判定する。
【００８４】
この時点で，第６の発生部１４５ｆの周囲にはコンクリートが充填され，光ファイバカプラ１４５の周囲媒質ｎｓが空気から水へと変わっている。これにより，光ファイバ１１０と光ファイバ１５０とのパルス光の分岐比が変化し，初期分岐比と異なる値となるため，ＯＴＤＲ出力の損失が変化し，差分の絶対値ΔＡ６と差分の絶対値ΔＢ６とは異なる値となるため差分ＤＩＦの値は「０」に等しくない。
【００８５】
そこで，判定部１２５は，ステップ１３１５にて「ＮＯ」と判定し，ステップ６２５にて位置６は充填完了と判定し，ステップ６３０，ステップ６３５に進んだ後，ステップ１３１０に戻り，位置ｎの値が「０」より小さくなるまでステップ１３１０，ステップ１３１５，ステップ６２５〜ステップ６３５の処理を繰り返す。
【００８６】
その後，位置ｎの値が「０」より小さくなると，判定部１２５は，ステップ６３５にて「ＹＥＳ」と判定し，充填完了と判定された位置４，５，６は連続しているため，ステップ６４０にて「ＹＥＳ」と判定し，ステップ１３９５に進んで，本ルーチンの処理を一旦終了する。
【００８７】
位置１〜位置３において，光ファイバカプラ１４５の周囲媒質の屈折率ｎｓは，初期設定時の屈折率と同一となる。これにより，初期分岐比に対するパルス光の分岐比は変化しない。この結果，ＯＴＤＲ出力の損失は，初期分岐比を求めたときの損失と変わらない。このため，図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示したように，位置１〜位置３における差分ＤＩＦの値は「０」に等しくなる。
【００８８】
一方，位置４〜位置６において，コンクリートに含まれる水分により，屈折率ｎｓは，初期設定時の屈折率と異なる。これにより，初期分岐比に対するパルス光の分岐比は変化する。この結果，ＯＴＤＲ出力の損失は，初期分岐比を求めたときより大きくなる。このため，位置４〜位置６における差分ＤＩＦの値は「０」に等しくならない。
【００８９】
よって，コンクリートは，第４の発生部１１５ｄ〜第６の発生部１１５ｆに対応する構造物の位置まで充填されていて，第１の発生部１１５ａ〜第３の発生部１１５ｃに対応する構造物の位置には充填されていないと判定される。
【００９０】
なお，充填状況に異常が発生した場合，第二実施形態のセンサ装置は，第一実施形態と同様にステップ６４０，ステップ６４５にて充填状況の異常を検知する。
【００９１】
また，各発生部１１５の光ファイバカプラ１４５は，融着された３本以上の光ファイバからそれぞれ構成されていてもよい。
【００９２】
（第三実施形態）
つぎに，本発明の第三実施形態にかかるセンサ装置について説明する。本実施形態のセンサ装置には，前述した発生部１１５が設けられておらず，光ファイバ１１０がパルス光を伝送するとともに発生部１１５としても機能する点において，光ファイバ１１０の周辺に発生部１１５が設けられている第一実施形態のセンサ装置と構成および機能上相異する。また，本実施形態のセンサ装置は，パルス光の状態変化により光ファイバ近傍の媒質（水分）の状態を判定する点において,パルス光の状態変化により光ファイバ近傍の外圧の状態を判定する第一実施形態のセンサ装置と動作上相異する。よって，この相異点を中心に本実施形態のセンサ装置について説明する。
【００９３】
図１５（ａ）に示したように，本実施形態のセンサ装置は，光ファイバ１１０，ＯＴＤＲ１２０，判定部１２５および出力部１３０を含んで構成されている。本実施形態のセンサ装置では，第一実施形態と同様に構造物の内部側面１０５ａに光ファイバ１１０が配置され，さらに，その末端が通常の使用状態では水分が発生しない箇所であってコンクリート１０８の充填状況を確認したい部分に位置するように配置される。
【００９４】
光ファイバ１１０に接続されたＯＴＤＲ１２０は，光ファイバ１１０に光信号（パルス光）を入射する。この入射された光信号が，光ファイバ１１０を伝送して末端まで到達すると，末端にてフレネル反射が発生する。このフレネル反射により発生したパルス光の反射光は，ＯＴＤＲ１２０に向かって伝播する。ＯＴＤＲ１２０は，この反射光を測定するようになっている。
【００９５】
ＯＴＤＲ１２０が精度よく反射光を測定できるように，光ファイバ１１０の末端は，フレネル反射が大きく発生するように処理されている。その処理方法としては，光ファイバ１１０の末端をカッターで切断する方法が挙げられる。また，光ファイバ１１０の末端をはさみでギザギザに切ったり，斜めに切ってもよい。ただし，光ファイバ１１０の端面を直角に切るとフレネル反射が最大となるので好ましい。
【００９６】
このフレネル反射による反射量は，光ファイバ１１０の周囲の媒質の屈折率に依存する。よって，光ファイバ１１０の周囲の媒質が変化すると，ＯＴＤＲ１２０が測定する反射量（ＯＴＤＲ出力）も変化する。たとえば，図１５（ｂ）に示したように、光ファイバ１１０の末端の媒質が空気である場合と水である場合とでは光の屈折率が異なるため，フレネル反射量も異なる。
【００９７】
具体的には，初期状態において，光ファイバ１１０の末端の媒質は空気である。このとき，ＯＴＤＲ１２０は，フレネル反射量を初期反射量Ｐｉｎ（点線にて図示）として測定する。その後,光ファイバ１１０の末端周辺にコンクリート１０８が充填され，光ファイバ１１０の末端の媒質が水になると，実線にて示したように，光ファイバ１１０の末端にて発生するフレネル反射の反射量が減少する。判定部１２５は，このようなパルス光の状態変化に基づいて光ファイバ１１０近傍の媒質の状態変化を判定するようになっている。
【００９８】
次に，このように構成されたセンサ装置により実行される充填状況検知処理の動作を説明する。実際には，センサ装置のＣＰＵが，図１６のフローチャートにより示された充填状況検知処理ルーチン（プログラム）を所定時間の経過ごとに繰り返し実行するようになっている。
【００９９】
なお，本処理が実行される前に，各種初期設定が行われる。具体的には，センサ装置は，図１５（ｂ）にて点線で示したように，光ファイバ１１０が構造物内に設置された状態であってコンクリートが充填される前のＯＴＤＲ出力を初期反射量Ｐｉｎとして設定する。
【０１００】
まず，コンクリート１０８が充填されていない場合（光ファイバ１１０の末端の媒質が空気である場合）から説明する。図１６の充填状況検知処理がステップ１６００から開始されると，判定部１２５は，ステップ６０５にて（ＯＴＤＲ１２０により測定された）ＯＴＤＲ出力（パルス光の反射光の波形）を入力し，ステップ１６０５に進んで，入力したＯＴＤＲ出力からパルス光の反射量Ｐｄｅを測定する。このとき，測定された反射量Ｐｄｅは，図１５（ｂ）の点線にて示したように，初期反射量と同様に，光ファイバ１１０の末端にて増大する。
【０１０１】
次いで，判定部１２５は，ステップ１６１０にて初期反射量Ｐｉｎと測定された反射量Ｐｄｅとの差分の絶対値ＤＩＦを求め，ステップ６２０に進んで，差分の絶対値ＤＩＦが基準値Ｐｔｈより大きいか否かを判定する。このとき，反射量Ｐｄｅは初期反射量Ｐｉｎにほぼ等しい。したがって，差分の絶対値ＤＩＦは，基準値Ｐｔｈより小さい。
【０１０２】
そこで，判定部１２５は，ステップ６２０にて「ＮＯ」と判定し，ステップ１６２０に進んで，コンクリート１０８は，光ファイバ１１０の末端に充填されていないと判定し，ステップ１６９５に進んで，本ルーチンの処理を一旦終了する。
【０１０３】
その後，光ファイバ１１０の末端にコンクリート１０８が充填されると（光ファイバ１１０の末端の媒質が水になると），初期反射量Ｐｉｎと測定された反射量Ｐｄｅとの差分の絶対値ＤＩＦは，基準値Ｐｔｈより大きくなる。そこで，判定部１２５は，ステップ１６００,ステップ６０５，ステップ１６０５，ステップ１６１０に続くステップ６２０にて「ＹＥＳ」と判定してステップ１６１５に進み，コンクリート１０８が，光ファイバ１１０の末端に充填されたと判定し，出力部１３０は，同ステップ１６１５にて充填完了を出力する。ついで，判定部１２５は，ステップ１６９５に進んで，本ルーチンの処理を一旦終了する。
【０１０４】
本実施形態によれば，光ファイバ１１０の末端にて生じるフレネル反射により変化するパルス光の状態が測定される。これにより，光ファイバ１１０の末端近傍に水分が発生したときに生じるパルス光の状態変化に基づいて，光ファイバの末端近傍の水分の状態が検知される。この結果，光ファイバ１１０の末端にてコンクリート１０８が充填されたか否かを判定することができる。
【０１０５】
（第四実施形態）
つぎに，本発明の第四実施形態にかかるセンサ装置について説明する。本実施形態のセンサ装置では，光ファイバ１１０の表面の少なくとも一部に傷が設けられ，その傷部分にて生じるフレネル反射に伴うパルス光の状態変化に基づいて傷が設けられた部分近傍の水分の状態が判定される点において，光ファイバ１１０の末端により生じるフレネル反射に伴うパルス光の状態変化に基づいてその末端近傍の水分の状態を判定する第三実施形態のセンサ装置と動作上相異する。よって，この相異点を中心に本実施形態のセンサ装置について説明する。
【０１０６】
図１７（ａ）に示したように，本実施形態のセンサ装置では，構造物に配置された光ファイバ１１０の表面の一部に傷が設けられていて，その傷が通常の使用状態では水分が発生しない箇所であってコンクリート１０８の充填状況を確認したい部分に位置するように配置される。
【０１０７】
傷は，光ファイバ１１０の表面にヤスリ等で一様につけられ，光ファイバ１１０の円周方向に向かって光ファイバ内部まで水が浸透する程度につけられればよい。光ファイバ内部まで水が浸透するとは，コア部またはクラッド部まで水が浸透していることをいう。ただし，傷がコア部まであると，反射レベルが大きくなるため好ましい。
【０１０８】
ＯＴＤＲ１２０から入射された光信号が，光ファイバ１１０に傷が設けられている部分まで達すると，傷が設けられた部分にてフレネル反射が発生する。ＯＴＤＲ１２０は，このフレネル反射により発生した反射光を測定するようになっている。
【０１０９】
ＯＴＤＲ１２０が測定するＯＴＤＲ出力は，光ファイバ１１０からのフレネル反射量を示していて，通常の光ファイバでは，光ファイバ長に対しほぼ一定の割合で低下していく。すなわち，光ファイバ１１０に傷がない場合，図１７（ｂ）に点線にて示したように，ＯＴＤＲ出力は，光ファイバ長に対してほぼ一定の割合で低下する。
【０１１０】
しかし,ＯＴＤＲ出力（フレネル反射量）は，光ファイバ１１０周辺の媒質の屈折率に依存する。よって，光ファイバ１１０の表面に傷をつけると周囲媒質の屈折率が変化し，これに伴ってＯＴＤＲ出力も変化する。図１７（ｂ）の実線のｓ部分にて示したように,光ファイバ１１０に傷がない部分と傷がある部分でＯＴＤＲ出力が変化しているのはこのためである。
【０１１１】
さらに，傷がある部分が水とが接触すると，光ファイバ１１０の周囲の媒質が空気から水に変化する。このため，周囲媒質の屈折率が変化し，これによって，ＯＴＤＲ出力もさらに変化する。図１７（ｂ）の実線のｔ部分にて示したように,光ファイバ１１０に傷がある部分であって周囲媒質が空気から水に変化した部分でＯＴＤＲ出力が変化しているのはこのためである。
【０１１２】
判定部１２５は，図１８（ａ）に示したように,光ファイバ１１０の周囲媒質が空気または水であるときの図１８（ｂ）のＯＴＤＲ出力を比較する。そして，判定部１２５は，比較の結果，ＯＴＤＲ出力が変化したとき，コンクリート１０８が光ファイバ１１０の傷部分近傍にて充填されたと判定し，ＯＴＤＲ出力が変化していないとき，コンクリート１０８は，光ファイバ１１０の傷部分近傍に充填されていないと判定するようになっている。
【０１１３】
具体的には,センサ装置により実行される図１６の充填状況検知処理にて，判定部１２５は，ステップ１６１０にて，初期反射量Ｐｉｎと測定された反射量Ｐｄｅとの差分の絶対値ＤＩＦを求め，ステップ６２０に進んで，差分の絶対値ＤＩＦが基準値Ｐｔｈより大きいか否かを判定する。反射量Ｐｄｅが初期反射量Ｐｉｎにほぼ等しいとき，差分の絶対値ＤＩＦは，基準値Ｐｔｈより小さくなる。
【０１１４】
そこで，判定部１２５は，ステップ６２０にて「ＮＯ」と判定し，ステップ１６２０に進んで，コンクリート１０８は光ファイバ１１０の傷部分近傍にて充填されていないと判定し，ステップ１６９５に進んで，本ルーチンの処理を一旦終了する。
【０１１５】
その後，光ファイバ１１０に傷をつけた範囲の一部にコンクリート１０８が充填されると（光ファイバ１１０の傷部分の媒質が水になると），初期反射量Ｐｉｎと測定された反射量Ｐｄｅとの差分の絶対値ＤＩＦは，基準値Ｐｔｈより大きくなる。
【０１１６】
そこで，判定部１２５は，ステップ６２０にて「ＹＥＳ」と判定し，ステップ１６１５に進んで，コンクリート１０８は光ファイバ１１０の傷部分近傍にて充填されたと判定し，ステップ１６９５に進んで，本ルーチンの処理を一旦終了する。
【０１１７】
本実施形態によれば，光ファイバ１１０の傷部分が通常の使用状態では水分が発生しない箇所に位置するように光ファイバ１１０が配置され，光ファイバ１１０の傷部分にて生じるフレネル反射により変化するパルス光の状態が測定される。これにより，光ファイバ１１０の傷部分近傍に水分が発生したときに生じるパルス光の状態変化に基づいて，光ファイバの傷部分近傍の水分状態を検知することができる。この結果，光ファイバ１１０の傷部分にてコンクリート１０８が充填されたか否かを判定することができる。
【０１１８】
なお，本実施形態では，光ファイバ１１０の表面の一部に傷が設けられたが，これに限られず，光ファイバ１１０の表面のすくなくとも一部（すなわち，光ファイバ１１０の表面の一部または全部）に傷が設けられていればよい。
【０１１９】
（第四実施形態の変形例）
つぎに，本発明の第四実施形態の変形例にかかるセンサ装置について説明する。本変形例のセンサ装置では，第四実施形態のセンサ装置に微分回路が設けられている点において，微分回路が存在しない第四実施形態のセンサ装置と構成上相違する。また，本変形例では，判定部１２５が，ＯＴＤＲ出力の微分値と微分基準値とを比較することによりコンクリートが充填されているか否かを判定する点で，ＯＴＤＲ出力と基準値とを比較することによりコンクリートが充填されているか否かを判定する第四実施形態のセンサ装置と動作上相異する。よって，この相異点を中心に本変形例のセンサ装置について説明する。
【０１２０】
図１８（ａ）に示したように，本変形例のセンサ装置では，第四実施形態のセンサ装置の構成にさらに微分回路１３５を含んで構成される。微分回路は，ＯＴＤＲ１２０により測定されたＯＴＤＲ出力の微分値を求める変化値演算部の一例である。
【０１２１】
判定部１２５は，図１８（ｃ）に示した微分値の絶対値と所与の微分基準値とを比較し，微分値の絶対値が所与の微分基準値より大きくなった場合，コンクリート１０８が光ファイバ１１０の傷部分近傍に充填されていると判定し，それ以外の場合，コンクリート１０８は，光ファイバ１１０の傷部分近傍に充填されていないと判定するようになっている。
【０１２２】
このように構成されたセンサ装置により実行される本変形例にかかる充填状況検知処理の動作を説明する。実際には，センサ装置のＣＰＵが，図１９のフローチャートにより示された充填状況検知処理ルーチン（プログラム）を所定時間の経過ごとに繰り返し実行するようになっている。
【０１２３】
この充填状況検知処理では，ステップ１９００から処理が開始され，ステップ６０５，ステップ１６０５に続くステップ１９０５にて，微分回路１３５が，反射量Ｐｄｅの微分値Ｂｄｅを求める。
【０１２４】
つぎに，判定部１２５は，ステップ１９１０にて微分値Ｂｄｅの絶対値｜Ｂｄｅ｜が微分基準値Ｂｔｈより大きいか否かを判定する。光ファイバ１１０の傷部分にコンクリートが充填されていない場合，屈折率が変化しないので反射変化量はほとんど変化しない。このため，微分値の絶対値｜Ｂｄｅ｜は，微分基準値Ｂｔｈより小さくなる。
【０１２５】
そこで，判定部１２５は，ステップ１９１０にて「ＮＯ」と判定し，ステップ１６２０に進んで，コンクリート１０８は光ファイバ１１０の傷部分近傍に充填されていないと判定し，ステップ１９９５に進んで，本ルーチンの処理を一旦終了する。
【０１２６】
その後，光ファイバ１１０に傷をつけた範囲の一部にコンクリート１０８が充填されると，屈折率が変化するので反射変化量も変化する。このため，微分値の絶対値｜Ｂｄｅ｜は，微分基準値Ｂｔｈより大きくなる。
【０１２７】
そこで，判定部１２５は，ステップ１９１０にて「ＹＥＳ」と判定し，ステップ１６１５に進んで，コンクリート１０８は光ファイバ１１０の傷部分近傍に充填されたと判定し，ステップ１９９５に進んで，本ルーチンの処理を一旦終了する。
【０１２８】
本実施形態によれば，微分回路１３５によりＯＴＤＲ出力の微分値が求められ，この微分値と微分基準値Ｂｔｈとを比較することによりコンクリート１０８の充填状況が判断される。このようにＯＴＤＲ出力の代わりにＯＴＤＲ出力の微分値を用いることにより，光ファイバ１１０の傷部分近傍の媒質の変化に伴って変化するフレネル反射の変化量をより顕著に検出することができる。これにより，コンクリート１０８の充填状況をより精度よく検出することができる。
【０１２９】
なお，本変形例では，微分回路１３５を用いてＯＴＤＲ出力の微分値によりコンクリートの充填状況を判断した。しかし，微分回路１３５に代えて差分回路を用いてＯＴＤＲ出力の差分値を求め，差分値に基づいてコンクリート１０８の充填状況を判定してもよい。また，変化値演算部は，微分回路や差分回路のようにハードウェアとして構成されてもよく，ソフトウェアのプログラムモジュールとして構成されていてもよい。
【０１３０】
以上に説明したように，各実施形態のセンサ装置によれば，光ファイバ１１０内部で発生するフレネル反射の変化に伴う光信号の状態変化（パルス光の反射量）を測定して，外圧の状態または媒質（水分）の状態を判定することによりコンクリートの充填状況を正確に判定することができる。
【０１３１】
すべての実施の形態では，各構成要素の各動作はお互いに関連しており，各構成要素の動作は，上記に示された動作の関連を考慮しながら，一連の動作として置き換えることができる。そして，このように置き換えることにより，方法の発明の実施形態とすることができる。
【０１３２】
また，上記各構成要素の動作を，各構成要素の処理と置き換えることにより，プログラムの実施の形態とすることができる。また，プログラムを，プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶させることで，プログラムに記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施の形態とすることができる。
【０１３３】
したがって，表面に１または２以上の凹部または凸部の少なくともいずれか一方を有する板状部材を用いることにより外圧に応じて光ファイバ内に伝送される光の状態変化を発生させ，上記光ファイバに光信号を入射し，上記入射された光信号に対して上記発生させた光の状態変化を測定し，上記測定された光の状態変化に基づいて上記光ファイバに作用する外圧の状態を判定する検知方法の実施形態は，表面に１または２以上の凹部または凸部の少なくともいずれか一方を有する板状部材を用いることにより外圧に応じて光ファイバ内に伝送される光の状態変化を発生させる処理と，上記光ファイバに光信号を入射し，上記入射された光信号に対して上記発生させた光の状態変化を測定する処理と，上記測定された光の状態変化に基づいて上記光ファイバに作用する外圧の状態を判定する処理とをコンピュータに実行させる検知プログラム，および，この検知プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施形態とすることができる。
【０１３４】
また，第１の光ファイバの一部であって通常の使用状態では水分が発生されない箇所に第２の光ファイバを結合して構成される光ファイバカプラの第１の光ファイバにパルス光を入射し，出射されたパルス光の反射光を測定することにより，上記第１の光ファイバと上記第２の光ファイバとのパルス光の分岐比を出力し，所与の初期分岐比に対する上記測定部から出力されたパルス光の分岐比の変化値を求め，求められた変化値により上記光ファイバカプラ周辺の水分の状態を判定する検知方法の実施形態は，第１の光ファイバの一部であって通常の使用状態では水分が発生されない箇所に第２の光ファイバを結合して構成される光ファイバカプラの第１の光ファイバにパルス光を入射し，出射されたパルス光の反射光を測定することにより，上記第１の光ファイバと上記第２の光ファイバとのパルス光の分岐比を出力する処理と，所与の初期分岐比に対する上記測定部から出力されたパルス光の分岐比の変化値を求め，求められた変化値により上記光ファイバカプラ周辺の水分の状態を判定する処理とをコンピュータに実行させる検知プログラム，および，この検知プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施形態とすることができる。
【０１３５】
さらに，伝送される光信号の状態が媒質の状態に応じて変化するように光ファイバを配置し，上記光ファイバに光信号を入射し，上記入射された光信号がこの光ファイバを伝送して出射された光信号の状態変化を測定し，上記測定された光信号の状態変化に基づいて上記光ファイバの近傍の媒質の状態を判定する検知方法の実施形態は，伝送される光信号の状態が媒質の状態に応じて変化するように光ファイバを配置する処理と，上記光ファイバに光信号を入射し，上記入射された光信号がこの光ファイバを伝送して出射された光信号の状態変化を測定する処理と，上記測定された光信号の状態変化に基づいて上記光ファイバの近傍の媒質の状態を判定する処理とをコンピュータに実行させる検知プログラム，および，この検知プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施形態とすることができる。
【０１３６】
これらのプログラムの実施形態及びプログラムに記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施形態は，すべてコンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。プログラムの実施形態およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の実施形態における各処理はプログラムで実行されるが，このプログラムは，記録装置に記録されていて，ＲＯＭまたはＲＡＭからＣＰＵに読み込まれ，ＣＰＵによって，各フローチャートが実行されることになる。また，各実施形態のプログラムは，ソフトウェアで実現されていても，ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせで実現されていても構わない。
【０１３７】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３８】
例えば，以上の説明では，構造物の各位置におけるコンクリートの充填状況が判定されたが，外圧の変化もしくは光ファイバ近傍の媒質（たとえば，水）の変化を検出することにより流体状の放射性廃棄物等，流体状の物質の充填状況が判定されるようにしてもよい。
【０１３９】
また，以上の説明では，構造物にコンクリートが充填されていく状況が判定されたが，構造物から物質を取り除かれていく状況を判定することもできる。
【０１４０】
また，発生部１１５は，光ファイバの光の状態変化の発生を増大させ，その光の状態変化をセンサ装置により検知させる被検知部またはセンサ部と考えることもできる。
【０１４１】
また，センサ装置は，第一実施形態に示した発生部１１５と第二実施形態に示した発生部１１５とを両方備えていてもよく，この場合，各発生部１１５の周囲における外圧の状態および水分の状態を判定することにより，これらの判定から充填状況をより正確に判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明は，構造物内部に流体物質を充填する際，その物質の充填状況を監視するセンサ装置として適用可能であり，特に構造物内部にコンクリートを打設する際，コンクリートの充填状況を監視するセンサ装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】第一実施形態における構造物の斜視図である。
【図２】第一実施形態における構造物の側面図である。
【図３】第一実施形態におけるセンサ装置の全体構成を示した説明図である。
【図４】図２の平面１−１にて発生部を切断した断面図である。
【図５】図２の平面２−２にて発生部を切断した断面図である。
【図６】第一実施形態にてセンサ装置が実行する充填状況検知処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図７】図７（ａ）は各位置ｎにて発生した反射量Ｐｄｅを示した図であり，図７（ｂ）および図７（ｃ）はそれぞれ，正常充填時および異常充填時において各位置ｎの差分ＤＩＦと基準値Ｐｔｈとの関係を示した図である。
【図８】第一実施形態の変形例における構造物の側面図である。
【図９】図８の平面３−３にて発生部を切断した断面図である。
【図１０】第二実施形態における構造物の側面図である。
【図１１】第二実施形態における光ファイバカプラの結合部を示した説明図である。
【図１２】図１０の平面４−４および図１１の平面５−５にて発生部および光ファイバカプラの結合部を切断した断面図である。
【図１３】第二実施形態にてセンサ装置が実行する充填状況検知処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図１４】図１４（ａ）は発生部の各位置ｎにて発生した反射量の初期差分ΔＡを示した図であり，図１４（ｂ）は，コンクリート充填後，発生部の各位置ｎにて発生した反射量の差分ΔＢを示した図である。
【図１５】第三実施形態におけるセンサ装置の全体構成およびＯＴＤＲ出力結果を示した図である。
【図１６】同実施形態にてセンサ装置が実行する充填状況検知処理ルーチンを示したフローチャートである。
【図１７】図１７（ａ）は第四実施形態におけるセンサ装置の全体構成を示した図であり，図１７（ｂ）はＯＴＤＲ出力結果を示した説明図である。
【図１８】図１８（ａ）は第四実施形態の変形例におけるセンサ装置の全体構成を示した図であり，図１８（ｂ）はＯＴＤＲ出力結果を示した説明図であり，図１８（ｃ）はＯＴＤＲ出力の微分値を示した説明図である。
【図１９】同実施形態にてセンサ装置が実行する充填状況検知処理ルーチンを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４４】
１０５          構造物
１１０，１５０  光ファイバ
１１５          発生部
１２０          ＯＴＤＲ
１２５          判定部
１３０          出力部
１３５          微分回路
１４５          光ファイバカプラ
１５０          光ファイバ
１１５２        検出用凸状テープ
１１５４        シールテープ
１１５６        検出用凸状シート
１１５８        圧力伝達板
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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