(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の設置面に沿って移動可能な支持体と、
該支持体に支持されて前記構造物の変位量を測定可能な複数の変位測定部と、を備え、
該複数の変位測定部は、前記設置面と対向するように前記支持体に固定されているとともに、前記設置面と常に一定の間隔となるように保持されていて、それぞれ異なる位置において同一方向の前記構造物の変位量を測定可能に構成されていることを特徴とする変位測定装置。
【請求項２】
前記複数の変位測定部は、それぞれ前記支持体と前記設置面との間に設けられていて、
前記複数の変位測定部を囲繞するとともに、前記支持体と前記設置面との間隔を塞ぐカバー部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の変位測定装置。
【請求項３】
前記変位測定部に電源を供給可能な電池を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の変位測定装置。
【請求項４】
前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した複数の変位量のデータは、時間軸方向に軸補正されるとともに時刻歴が合せられて平均値が算出され、該平均値が前記構造物の変位量の代表値となり、
前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した複数の変位量のデータのうちの一部のデータが欠落している場合に、該一部のデータを除いたデータを用いて平均値が算出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の変位測定装置。
【請求項５】
前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した複数の変位量のデータは、時間軸方向に軸補正されるとともに時刻歴が合せられて平均値が算出され、該平均値が前記構造物の変位量の代表値となり、
前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した複数の変位量のデータそれぞれに欠落がない場合には、前記複数の変位量のデータ全ての標準偏差を算出し、該標準偏差内のデータを用いて平均値が算出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の変位測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の変位測定装置の複数の変位測定部が測定した構造物の複数の変位量から代表値を算出する変位量算出方法であって、
前記構造物の複数の変位量のデータを軸補正し、時刻歴を合せる補正ステップと、
該補正ステップで補正された前記構造物の複数の変位量のデータの平均値を算出して該平均値を構造物の変位量の代表値とする平均値算出ステップと、を有し、
前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した前記構造物の複数の変位量のデータのうちの一部のデータが欠落している場合に、前記一部のデータを除いたデータを用いて前記補正ステップおよび前記平均値算出ステップを行うことを特徴とする変位量算出方法。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の変位測定装置の複数の変位測定部が測定した構造物の複数の変位量から代表値を算出する変位量算出方法であって、
前記構造物の複数の変位量のデータを軸補正し、時刻歴を合せる補正ステップと、
該補正ステップで補正された前記構造物の複数の変位量のデータの平均値を算出して該平均値を構造物の変位量の代表値とする平均値算出ステップと、を有し、
前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した前記構造物の複数の変位量のデータの全部のデータに欠落がない場合に、前記全部のデータの標準偏差を算出し、前記全部のデータのうちの前記標準偏差内のデータを用いて前記補正ステップおよび前記平均値算出ステップを行うことを特徴とする変位量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震などが生じた際の構造物の変位量を測定するため変位測定装置およびこの変位測定装置において構造物の変位量を算出する変位量算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震などが生じた際の建物などの構造物の変位量を測定する変位測定装置が利用されている。
例えば、特許文献１には、構造物に固定された支持部と、支持部と水平方向に相対変位可能な支持体と、支持部と支持体との相対変位量を測定するセンサとを備え、測定された支持部と支持体との相対変位量から構造物の絶対変位量を算出する変位測定装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０１９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような変位測定装置は、センサが支持体に設置されているため、地震の震動などによって支持部と支持体とが一定の寸法以上離間してしまうと、センサが構造物の変位量を確実に測定できない虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は、構造物の変位量を確実に測定することができる変位測定装置およびこの変位測定装置において構造物の変位量を算出する変位量算出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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る変位測定装置は、構造物の設置面に沿って移動可能な支持体と、該支持体に支持されて前記構造物の変位量を測定可能な複数の変位測定部と、を備え、該複数の変位測定部は、前記設置面と対向するように前記支持体に固定されているとともに、前記設置面と常に一定の間隔となるように保持されていて、それぞれ異なる位置において同一方向の前記構造物の変位量を測定可能に構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、複数の変位測定部は、それぞれ異なる位置において同一方向の構造物の変位量を測定可能に構成されていることにより、振動などによって複数の変位測定部のうちの一部が設置面と離間して構造物の変位量を測定できなかった場合や、異常値を測定した場合でも、他の変位測定部が構造物の変位量を測定しているため、構造物の変位量を確実に測定することができる。
また、一部の変位測定部が異常値を測定した場合に、この異常値を他の変位測定部が測定した構造物の変位量を基に補正することができる。
なお、「複数の変位測定部は、同一方向の構造物の変位量を測定可能」な構成とは、複数の変位測定部が、それぞれ設置面に沿った方向の構造物の変位量を測定可能な構成や、水平方向の構造物の変位量を測定可能な構成や、鉛直方向の構造物の変位量を測定可能な構成などを示している。
【０００８】
また、本発明に係る変位測定装置では、前記複数の変位測定部は、それぞれ前記支持体と前記設置面との間に設けられていて、前記複数の変位測定部を囲繞するとともに、前記支持体と前記設置面との間隔を塞ぐカバー部をさらに備えることが好ましい。
このような構成とすることにより、変位測定部と設置面との間に埃などの異物が入ることを防止できるとともに、変位測定部に光学センサなどを利用している場合は、変位測定部が設置されている空間の明るさを均一に維持することができるため、変位測定部が良好な環境で構造物の変位量を測定することができる。
【０００９】
また、本発明に係る変位測定装置では、前記変位測定部に電源を供給可能な電池を備えることが好ましい。
このような構成とすることにより、変位測定部に確実に電力を供給することができるとともに、停電時にも変位測定部を稼働させることができて、構造物の変位量のデータが欠落することを防止できる。
また、本発明に係る変位測定装置では、前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した複数の変位量のデータは、時間軸方向に軸補正されるとともに時刻歴が合せられて平均値が算出され、該平均値が前記構造物の変位量の代表値となり、前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した複数の変位量のデータのうちの一部のデータに欠落がある場合には、該一部のデータを除いたデータを用いて平均値が算出されてもよい。
また、本発明に係る変位測定装置では、前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した複数の変位量のデータは、時間軸方向に軸補正されるとともに時刻歴が合せられて平均値が算出され、該平均値が前記構造物の変位量の代表値となり、前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した複数の変位量のデータそれぞれに欠落がない場合には、前記複数の変位量のデータ全ての標準偏差を算出し、該標準偏差内のデータを用いて平均値が算出されてもよい。
【００１０】
また、本発明に係る変位量算出方法は、上記の変位測定装置の複数の変位測定部が測定した構造物の複数の変位量から代表値を算出する変位量算出方法であって、前記構造物の複数の変位量のデータを軸補正し、時刻歴を合せる補正ステップと、該補正ステップで補正された前記構造物の複数の変位量のデータの平均値を算出して該平均値を構造物の変位量の代表値とする平均値算出ステップと、を有し、前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した前記構造物の複数の変位量のデータのうちの一部のデータが欠落している場合に、前記一部のデータを除いたデータを用いて前記補正ステップおよび前記平均値算出ステップを行うことを特徴とする。
このような構成とすることにより、一部の変位測定部が構造物の変位量を測定できなかった場合にも、より正確な構造物の変位量の代表値を確実に算出することができる。
【００１１】
また、本発明に係る変位量算出方法は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の変位測定装置の複数の変位測定部が測定した構造物の複数の変位量から代表値を算出する変位量算出方法であって、前記構造物の複数の変位量のデータを軸補正し、時刻歴を合せる補正ステップと、該補正ステップで補正された前記構造物の複数の変位量のデータの平均値を算出して該平均値を構造物の変位量の代表値とする平均値算出ステップと、を有し、前記複数の変位測定部がそれぞれ測定した前記構造物の複数の変位量のデータの全部のデータに欠落がない場合に、前記全部のデータの標準偏差を算出し、前記全部のデータのうちの前記標準偏差内のデータを用いて前記補正ステップおよび前記平均値算出ステップを行うことを特徴とする。
このような構成とすることにより、一部の変位測定部が異常値を測定した場合にも、より正確な構造物の変位量の代表値を確実に算出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、構造物の変位量を確実に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態による変位測定装置の一例を示す下面図、（ｂ）は（ａ）のＡ方向から見た側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による変位量算出方法を説明するフローチャートである。
【図３】（ａ）は本発明の第２実施形態による変位測定装置を説明する図、（ｂ）はカバー部を説明する斜視図である。
【図４】（ａ）は本発明の第３実施形態による変位測定装置の一例を示す下面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図である。
【図５】本発明の第４実施形態による変位測定装置を説明する正面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第４実施形態による変位測定装置の変形例を説明する正面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
【図７】本発明の第５実施形態による変位測定装置を説明する下面図である。
【図８】（ａ）は本発明の第６実施形態による変位測定装置を説明する図で（ｂ）のＤ方向から見た側面図で第１カバー部の手前側の部分、第２カバー部の手前側の部分および上板部の一部を省略した図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図で第２カバー部の上板部を省略した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態による変位測定装置について、図１に基づいて説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１実施形態による変位測定装置１Ａは、構造物１１の床面（設置面）１２に沿って移動可能な支持体２と、構造物１１に支持され支持体２を床面１２に向かって付勢する付勢部３と、支持体２に設置されて支持体２と床面１２との相対変位量をそれぞれ測定可能な３つの変位測定部４，４，４と、３つの変位測定部４，４，４の駆動を行うスイッチ部５と、３つの変位測定部４，４，４がそれぞれ測定した支持体２と床面１２との相対変位量のデータの処理を行う処理部（不図示）と、３つの変位測定部４，４，４に電源を供給可能な電池（不図示）と、を備えている。
【００１５】
支持体２は、板面が上下方向を向き平面視において略正三角形状に形成された第１板部２１と、第１板部２１の上部に間隔をあけて第１板部２１と平行に配置され外形が第１板部と同じ形状に形成された第２板部と、第１板部２１と第２板部２２との間に配置され第１板部２１と第２板部２２とを連結する連結部２３と、連結された第１板部２１および第２板部２２を床面１２に沿って移動可能に支持する３つの移動部２４，２４，２４と、を有している。
【００１６】
第１板部２１には、中央部に上下方向に貫通する平面視略円形状の孔部２１ａが形成されている。また、第１板部２１の下部には、３つの変位測定部４，４，４および３つの移動部２４，２４，２４が配置され、第１板部２１の下面と床面１２との間には間隔が設けられている。
第２板部２２は、平面視における略正三角形の３つの角部２２ｂ，２２ｂ，２２ｂが、第１板部２１の平面視における略正三角形の３つの角部２１ｂ，２１ｂ，２１ｂとそれぞれ重なるように配置されている。なお、第２板部２２には、第１板部２１のような孔部２１ａは形成されていない。
【００１７】
連結部２３は、軸方向を上下方向とし内径が第１板部２１の孔部２１ａの径よりも大きい円筒状に形成されていて、下端部が第１板部２１の上面に固定され、上端部が第２板部２２の下面に固定されている。連結部２３は、中心軸が第１板部２１および第２板部２２の中心２１ｃと上下方向に重なるように配置されている。
【００１８】
移動部２４は、軸方向を上下方向とし上端部が第１板部２１の下面に固定された筒状部２４ａと、筒状部２４ａ内に挿入された状態で床面１２と当接し床面１２に沿って転がって移動可能な移動用球体２４ｂと、を有している。筒状部２４ａは、下端部が床面１２と当接しないように配置されている。
また、本実施形態では、３つの移動部２４，２４，２４は、第１板部２１に対して第１板部２１の中心２１ｃの周りに周方向に等しく間隔をあけて配置されている。そして、３つの移動部２４，２４，２４は、第１板部２１の平面視における略正三角形の３つの角部２１ｂ，２１ｂ，２１ｂ近傍にそれぞれ配置され、角部２１ｂ，２１ｂ，２１ｂと第１板部２１の中心２１ｃとを結ぶ線上に配置されている。
【００１９】
付勢部３は、上端部が例えば構造物１１の天井部や梁部に支持された上下方向に延在する支持部材１３の下端部に連結される連結部３１と、連結部３１の下側に配置され支持体２の第２板部２２に上方から当接する押さえ板部３２と、連結部３１と押さえ板部３２との間に配置された上下方向に伸縮可能なバネ３３と、を備えている。
バネ３３は、上端部が連結部３１に当接するとともに、下端部が押さえ板部３２と当接していて、押さえ板部３２を介して支持体２を下側（床面１２側）へ付勢するように構成されている。
これにより、地震の震動などによって支持体２が床面１２から離間することが防止されている。
【００２０】
３つの変位測定部４，４，４は、床面１２に沿った面内（略水平面内）における支持体２と床面１２との相対変位量を測定可能な変位センサで構成されている。例えば、３つの変位測定部４，４，４は、バーコードリーダーや、光学式マウスなどを利用した光学式の変位センサや、アノトペンを利用した変位センサ、差動トランス式の変位センサなどで構成されている。なお、本実施形態では、３つの変位測定部４，４，４が光学式の変位センサで構成されている場合は、それぞれの変位測定部４，４，４が発光素子および受光素子を個別に有していることが好ましい。
また、本実施形態では、３つの変位測定部４，４，４は、第１板部２１に対して第１板部２１の中心２１ｃの周りに周方向に等しく間隔をあけて配置されている。そして、３つの変位測定部４，４，４は、３つの移動部２４，２４，２４と第１板部２１の中心２１ｃとの間にそれぞれ配置されている。なお、３つの変位測定部４，４，４は、隣り合う移動部２４，２４間の中央部にそれぞれ配置されていてもよい。
【００２１】
そして、本実施形態では、３つの変位測定部４，４，４がそれぞれ測定した支持体２と床面１２との相対変位量のデータが処理部（不図示）へ通信され、処理部がこれらのデータをもとにより正確な支持体２と床面１２との相対変位量を算出するように構成されている。なお、変位測定装置１Ａには、これらのデータを３つの変位測定部４，４，４から処理部へ通信するための通信装置や、３つの変位測定部４，４，４がそれぞれ測定した支持体２と床面１２との相対変位量のデータや処理部が算出した支持体２と床面１２との相対変位量などを記憶するための記憶部などが適宜設置されている。
【００２２】
スイッチ部５は、支持体２の第１板部２１の孔部２１ａに挿入された状態で床面１２に沿って回転しながら移動可能なスイッチ用球体５１と、スイッチ用球体５１が当接すると３つの変位測定部４，４，４を駆動させる４つの機械式スイッチ５２，５２，…と、を有している。
スイッチ用球体５１は、その径が第１板部２１の孔部２１ａの内径よりもやや小さい径に形成されていて、第１板部２１の孔部２１ａに挿入されると、第１板部２１の孔部２１ａの内部で移動可能に構成されている。また、スイッチ用球体５１は、第１板部２１の孔部２１ａに挿入されると、第１板部２１よりも上部側が連結部２３の内側に挿入されるように構成されている。
【００２３】
このようなスイッチ用球体５１は、構造物１１と比べて質量が非常に小さく、構造物１１が変位（変形）しないような微振動でも変位可能に構成されている。このため、スイッチ用球体５１は、構造物１１に支持された支持体２が変位しないような微振動でも変位可能となり、微振動によって支持体２とスイッチ用球体５１とが異なる挙動をするように構成されている。
なお、スイッチ用球体５１は、床面１２との間の摩擦係数が、移動部２４の移動用球体２４ｂと床面１２との間の摩擦係数よりも小さく、地震などの震動が生じてもほとんど震動せずに略一点に留まるように構成されていてもよい。そして、床面１２と支持体２とが相対変位すると、支持体２とスイッチ用球体５１とが異なる挙動をするように構成されていてもよい。
【００２４】
機械式スイッチ５２，５２，…は、第１板部２１の孔部２１ａの縁部に沿って等間隔に配置されている。
このようなスイッチ部５は、地震の振動などが生じていない通常時には、支持体２および支持体２の第１板部２１の孔部２１ａに挿入されたスイッチ用球体５１が静止して、スイッチ用球体５１と第１板部２１の孔部２１ａの縁部に設けられた機械式スイッチ５２，５２，…とが離間している。そして、スイッチ部５は、地震の震動などが生じると、スイッチ用球体５１が支持体２と異なる挙動をして、４つの機械式スイッチ５２，５２，…のうちのいずれか１つ以上と当接する。
【００２５】
そして、本実施形態では、スイッチ用球体５１が４つの機械式スイッチ５２，５２，…のうちのいずれか１つ以上と当接すると、電池から３つの変位測定部４，４，４に電源が供給されて、３つの変位測定部４，４，４が駆動するように構成されている。このとき、スイッチ用球体５１が微振動によって変位可能に構成されていると、微振動によってスイッチ用球体５１が４つの機械式スイッチ５２，５２，…のうちのいずれか１つ以上と当接可能なため、微振動の状態から支持体２と床面１２との相対変位量を測定することができる。
そして、駆動している３つの変位測定部４，４，４は、所定の値以上の支持体２と床面１２との相対変位量を測定しない状態が設定された一定期間経過すると、電池からの電源の供給が停止されて測定が停止されるように構成されている。
【００２６】
本実施形態では、駆動している３つの変位測定部４，４，４は、測定している支持体２と床面１２との相対変位量が０ｍｍである状態が連続して１０秒経過すると、電池からの電源の供給が停止されて測定が停止されるように構成されている。
なお、本実施形態には、スイッチ部５からの信号や３つの変位測定部４，４，４が測定している測定量の値によって電池から３つの変位測定部４，４，４への電源の供給を制御し、３つの変位測定部４，４，４の駆動および停止を制御する制御部（不図示）が設けられている。
【００２７】
電池は、例えば、支持体２の第１板部２１と第２板部２２との間や、第２板部２２の上部などに配置されている。なお、電池が第２板部２２の上部に配置されていると、電池の交換などが行いやすい。
【００２８】
次に、３つの変位測定部４，４，４がそれぞれ測定した支持体２と床面１２との相対変位量のデータ（以下データとする）の処理部による処理方法（変位量算出方法）について図２に示すフローチャートを基に説明する。
（測定ステップ）
上述した変位測定装置１の３つの変位測定部４，４，４によって、支持体２と床面１２との相対変位量をそれぞれ測定する（Ｓ−１）。
【００２９】
（補正ステップ）
測定ステップ（Ｓ−１）において３つの変位測定部４，４，４が測定した支持体２と床面１２との相対変位量のデータ（以下データとする）を軸補正し、基準となる１つのデータ以外の２つのデータの時刻歴を基準となる１つのデータに合せる（Ｓ−２）。
【００３０】
（選出ステップ）
補正ステップ（Ｓ−２）において軸補正された３つのデータのうち、後の平均値算出ステップを行うデータを選出する（Ｓ−３）。
まず、３つのデータに欠落がないかどうかを判定する（Ｓ−４）。
この判断（Ｓ−３）においてデータの欠落がないと判断された場合は、３つのデータから標準偏差を算出する（Ｓ−５）。
そして、データの中にこの標準偏差の範囲外の異常値がないかどうかを判定する（Ｓ−６）。
この判断（Ｓ−６）においてデータに標準偏差の範囲外の異常値がないと判断された場合は、３つのデータを選出する（Ｓ−７）。
【００３１】
また、この判断（Ｓ−６）においてデータに標準偏差の範囲外の異常値があると判断された場合は、測定ステップ（Ｓ−１）において標準偏差の範囲外のデータを測定した変位測定部４によって標準偏差の範囲外のデータが測定される直前に測定されたデータを基準とし、標準偏差の範囲内のデータを測定した変位測定部４によって測定されたデータの変化を適用させて補正データを算出する（Ｓ−８）。
そして、この補正データおよび標準偏差の範囲内のデータを選出する（Ｓ−９）。
【００３２】
また、３つのデータに欠落がないかどうかの判定（Ｓ−４）において、データの欠落がある場合は、欠落していないデータを選出する（Ｓ−１０）。
【００３３】
（平均値算出ステップ）
選出ステップ（Ｓ−３）の選出処理（Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１０）選出されたデータの平均値を算出し、この平均値を支持体２と床面１２との相対変位量（代表値）とする（Ｓ−１１）。
【００３４】
次に、上述した第１実施形態による変位測定装置１Ａの作用・効果について図面を用いて説明する。
上述した第１実施形態による変位測定装置１Ａでは、３つの変位測定部４，４，４は、それぞれ異なる位置において床面１２と支持体２との相対変位量を測定可能に構成されていることにより、床面１２に沿って移動している支持体２が傾いて一部が床面１２から離間した場合も、支持体２の床面１２と当接している側に設けられている他の変位測定部４が、床面１２と支持体２の相対変位量を確実に測定することができる。
また、３つの変位測定部４，４，４は、それぞれ異なる位置において床面１２と支持体２との相対変位量を測定可能に構成されていることにより、３つの変位測定部４，４，４がそれぞれ測定した複数の変位測定量の平均値を採用したり、３つの変位測定部４，４，４がそれぞれ測定した複数の変位測定量の中に異常値があった場合は、異常値以外の相対変位量を採用したり、異常値を異常値以外の相対変位量を基に補正したりすることで、確実に相対変位量を算出することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１実施形態と異なる構成について説明する。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第２実施形態による変位測定装置１Ｂは、支持体２Ｂ（２）の第２板部２２Ｂ（２２）が平面視において第１板部２１よりも大きく形成されていて、第２板部２２の外縁部全周に床面１２に向かって延びるカバー部６が設けられている。
【００３６】
カバー部６は、断面形状が三角形の筒状に形成されていて、内側に、第１板部２１、３つの移動部２４，２４，２４、３つの変位測定部４，４，４、スイッチ部５が配置されている。
また、カバー部６は、下端部が床面１２と当接しているか床面１２との間にわずかな隙間が設けられていて、カバー部６の外側から内側に異物が入り込むことを防止している。
本実施形態では、カバー部６は、第２板部２２と連結している板状の板部６１と、板部６１の下端部に取り付けられて床面１２とわずかに当接するブラシ材６２と、を有している。なお、カバー部６は、支持体２Ｂの床面１２に沿った移動を阻止しないように構成されている。
また、本実施形態では、カバー部６は、光を透過させない不透過性の材料で形成されている。このため、カバー部６の内側は、外側から光が入り込まず、一定の明るさに維持されている。
【００３７】
第２実施形態による変位測定装置１Ｂでは、第１実施形態による変位測定装置１Ａと同様の効果を奏する。
そして、カバー部６が設けられていることにより、カバー部６の内側にカバー部６の外側から埃などの異物が入ることを防止できるため、異物などによって変位測定部４，４，４による構造物１１の変位量の測定を阻止されたり、移動部２４，２４，２４の床面１２に沿った移動を阻止されたりすることがなく、変位測定部４，４，４が構造物１１の変位量を確実に測定することができる。
また、光を透過させない不透過性のカバー部６が設けられていることにより、変位測定部４，４，４に光学センサなどを利用している場合は、変位測定部４，４，４が設置されている空間の明るさを均一に維持することができるため、変位測定部４，４，４が構造物１１の変位量を確実に測定することができる。
【００３８】
（第３実施形態）
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第３実施形態による変位測定装置１Ｃでは、第１実施形態のような第２板部２２の上方に配置された付勢部３が設けられておらず、支持部材１３の下端部に第２板部２２が固定されている。そして、第３実施形態による移動部２４Ｃは、筒状部２４ａの内部で移動用球体２４ｂと第１板部２１Ｃとの間にバネ２４ｃが設けられている。移動用球体２４ｂと第１板部２１Ｃとの間にバネ２４ｃが設けられていることにより、床面１２を移動する移動用球体２４ｂが床面１２から浮き上がることを防止している。
【００３９】
また、第３実施形態では、第１板部２１Ｃに孔部２１ａが形成されておらず、スイッチ部５Ｃは、第１板部２１Ｃの下面に固定された筒状部５３と、この筒状部５３の内部に挿入された状態で床面１２を転がって移動するスイッチ用球体５１Ｃと、筒状部５３の内側に配置された４つの機械式スイッチ５２Ｃ，５２Ｃ…と、を有している。
スイッチ用球体５１Ｃは、その径が筒状部５３の内径よりもやや小さい径に形成されていて、筒状部５３に挿入されると、筒状部５３の内部で移動可能に構成されている。
また、スイッチ用球体５１Ｃは、第１実施形態のスイッチ用球体５１Ｃと同様に、床面１２との間の摩擦係数が、移動部２４Ｃの移動用球体２４ｂと床面１２との間の摩擦係数よりも小さく、地震などの震動が生じてもほとんど震動せずに略一点に留まるように構成されている。このため、床面１２と支持体２Ｃとが相対変位すると、支持体２Ｃとスイッチ用球体５１Ｃとが異なる挙動をするように構成されている。
機械式スイッチ５２Ｃ，５２Ｃ…は、筒状部５３の内縁部に沿って等間隔に配置されている。
【００４０】
このようなスイッチ部５Ｃは、第１実施形態によるスイッチ部５と同様に、地震の振動などが生じていない通常時には、筒状部５３に挿入されたスイッチ用球体５１Ｃが静止して、スイッチ用球体５１Ｃと筒状部５３の内縁部に設けられた機械式スイッチ５２Ｃ，５２Ｃ…とが離間している。そして、スイッチ部５Ｃは、地震の震動などが生じると、スイッチ用球体５１Ｃが支持体２Ｃと異なる挙動をして、４つの機械式スイッチ５２Ｃ，５２Ｃ…のうちのいずれか１つ以上と当接する。
そして、スイッチ用球体５１Ｃが機械式スイッチ５２Ｃ，５２Ｃ…のうちのいずれか１つ以上に当接すると、第１実施形態と同様に、電池から３つの変位測定部４，４，４に電源が供給されて、３つの変位測定部４，４，４が駆動するように構成されている。
【００４１】
第３実施形態による変位測定装置１Ｃによれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、移動用球体２４ｂと第１板部２１Ｃとの間にバネ２４ｃが床面１２を移動する移動用球体２４ｂが床面１２から浮き上がることを防止するため、３つの変位測定部４，４，４と床面１２との間隔が常に一定となり、３つの変位測定部４，４，４が確実に構造物１１の変位量を測定することができる。
【００４２】
（第４実施形態）
図５に示すように、第４実施形態による変位測定装置１Ｄは、付勢部３の連結部３１が連結される支持部材１３Ｄが、正面視において略Ｌ字形状の棒状の部材に形成されている。支持部材１３Ｄは、一方の端部１３ａが構造物１１の柱部１４の全高さＨの１／２の高さ１／２Ｈよりも上側に連結され、他方の端部１３ｂが付勢部３の連結部３１に連結されている。
【００４３】
支持部材１３Ｄは、略Ｌ字形状の折り曲げ部１３ｃよりも一方の端部１３ａ側が水平方向に延びていて、折り曲げ部１３ｃより他方の端部１３ｂ側が折り曲げ部１３ｃから下方に延びている。
また、支持部材１３Ｄは、一方の端部１３ａが柱部１４に対して、折り曲げ部１３ｃと一方の端部１３ａとを結ぶ直線に直交する面内においてこの直線を中心軸として回転可能に構成されているとともに、この直線を含む鉛直面内において一方の端部１３ａを中心として回転可能に構成されている。
なお、支持部材１３Ｄの折り曲げ部１３ｃよりも一方の端部１３ａ側と、折り曲げ部１３ｃより他方の端部１３ｂ側とは、折り曲げ部１３ｃにおいて剛接合されている。
【００４４】
このような変位測定装置１Ｄは、３つの変位測定部４，４，４が、柱部１４の支持部材１３Ｄが連結されている部分と、床面１２との相対変位量を測定可能に構成されている。
そして、第４実施形態による変位測定装置１Ｄでは、処理部によって処理された支持体２と床面１２との相対変位量のデータを基に以下の式（１）から構造物１１の層間変形角を算出するように構成されている。
層間変形角θ（ｒａｄ）＝支持体２と床部（構造物１１）との相対変位量σ／床面１２から柱部１４と支持部材との接合部までの高さｈ１・・・式（１）
【００４５】
また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第４実施形態による変位測定装置１Ｄには、振動などが生じた際に、支持体２が床面１２から浮き上がることを防止するための押さえ部７が設けられていてもよい。なお、図６（ｂ）では、１つの柱部１４に対して２つの変位測定装置１Ｄがそれぞれ支持部材１３Ｄを介して取り付けられている形態を示している。
押さえ部７は、支持部材１３Ｄを介した両側に一対の押さえ部本体７１，７１を有している。押さえ部本体７１は、支持体２の第２板部２２の上部に配置され第２板部２２の面に沿って延びる棒状の第１棒材７２と、第１棒材７２の両端部からそれぞれ床面１２に向かって延びて先端部が床面と当接する一対の第２棒材７３，７３と、を有している。
【００４６】
第１棒材７２は、一対の第２棒材７３，７３を介して床部（構造物１１）に支持されている。そして、第１棒材７２は、第２板部２２と相対移動可能な状態で当接している、または、第１棒材７２は、第２板部２２との間にわずかな隙間が設けられている。
このような押さえ部７は、床面１２に沿った支持体２の移動は許容し、床面１２から離間する方向（上下方向）の支持体２の移動を拘束するように構成されている。
【００４７】
第４実施形態による変位測定装置１Ｄによれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、変位測定装置１Ｄが設置されている階（層）の層間変形角を測定することができる。
また、変位測定装置１Ｄに押さえ部７が設けられていると、地震の震動などによって支持体２が床面１２から離間することが防止され、構造物１１の変位量を確実に測定することができる。
【００４８】
（第５実施形態）
図７に示すように、第５実施形態による変位測定装置１Ｅでは、支持体２Ｅ（２）の第１板部２１Ｅ（２１）および第２板部２２Ｅ（２１）が平面視において略十字形状に形成されていて、略十字形状の中心部にスイッチ部５が配置されているとともに、この中心部から突出する４つの突出部にそれぞれ移動部２４および変位測定部４が設けられている。
【００４９】
第５実施形態による変位測定装置１Ｅによれば、４つの変位測定部４，４…で構造物１１の変位量を測定可能であるため、４つの変位測定部４，４…で測定される４つのデータのうちの一部のデータが欠落したり、異常値であった場合でも、残りのデータから構造物１１の変位量の平均を算出したり、残りのデータを基にデータを補正したりすることができるため、確実に構造物１１の変位量を測定することができる。
【００５０】
（第６実施形態）
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第６実施形態による変位測定装置１Ｆは、支持体２と床面１２との相対変位量（水平方向における相対変位量）を測定可能な３つの変位測定部４，４，４に加えて、支持体２の鉛直方向の変位を測定可能な３つの鉛直変位測定部８，８，８を備えている。これらの鉛直変位測定部８，８，８は、支持体２Ｆと上下方向に相対移動可能に構成された支持板部９の上面に設けられている。
【００５１】
支持板部９は、板面が上下方向を向き平面視において第１板部２１と略同じ略正三角形状に形成され、第１板部２１の上部にそれぞれの角部が重なるように配置されたときに第１板部２１の上面に固定された３つの円柱部２６，２６，２６（後述する）がそれぞれ挿入可能な３つの孔部９１，９１，９１が形成されている。
また、支持板部９は、上側に支持部材１３Ｆが配置されこの支持部材１３Ｆに連結されている。本実施形態による支持部材１３Ｆは、構造物１１の天井部や梁部に支持された上側支持部材１３１と、支持板部９に固定された下側支持部材１３２と、上側支持部材１３１と下側支持部材１３２とを連結する連結プレート１３３と、を有している。
下側支持部材１３２と支持板部９とは、例えばビスや接着剤などで固定されている。
【００５２】
連結プレート１３３には、上側支持部材１３１に連結プレート１３３を係止するためのビスが挿通可能で複数の上側長孔１３３ａと、下側支持部材１３２に連結プレート１３３を係止するためのビスが挿通可能な複数の下側長孔１３３ｂと、が形成されている。これらの上側長孔１３３ａおよび下側長孔１３３ｂは、上下方向に延びるように形成されている。これにより、上側支持部材１３１に対する下側支持部材１３２の上下方向の位置が調整可能となり、構造物１１に対する支持板部９の上下方向の位置が調整可能に構成される。
なお、上記のような連結プレート１３３を設けずに、上側支持部材１３１および下側支持部材１３２の一方に上下方向に延びるネジ部が形成され、他方にこのネジ部が螺合可能なネジ孔が形成されていて、ネジ部とネジ孔とを螺合させる量を調整することで上側支持部材１３１に対する下側支持部材１３２の上下方向の位置が調整可能に構成されていてもよい。
【００５３】
また、第６実施形態による変位測定装置１Ｆは、付勢部３（図１参照）を有しておらず支持体２Ｆが床面１２に付勢されていないとともに、支持体２Ｆが第２板部２２を有していない。
また、第１板部２１の上面には、３つの移動部２４，２４，２４の直上に相当する位置にそれぞれ軸方向を上下方向とする円柱状の円柱部２６，２６，２６が固定されている。また、円柱部２６，２６，２６は、それぞれ軸方向を上下方向とするコイルバネ２７，２７，２７に挿通されている。
これらのコイルバネ２７は、下端部が第１板部２１の上面に当接し、上端部が円柱部２６の上端部よりも低い位置となるように配置されている。
【００５４】
そして、支持板部９は、孔部９１，９１，９１にそれぞれ円柱部２６，２６，２６の上端部側が挿通され、下面がコイルバネ２７，２７，２７の上端部とそれぞれ当接するように配置されている。
なお、支持板部９の孔部９１の内径は円柱部２６の外形よりも大きく形成されていて、支持板部９と円柱部２６とは上下方向に相対移動可能に構成されている。本実施形態では、支持板部９の孔部９１に円柱部２６が挿通されると、支持板部９の孔部９１の内周面と円柱部２６の外周面との間に約０．１ｍｍの隙間が形成されている。なお、微振動によって支持板部９と円柱部２６とが上下方向に異なる挙動をした際でも、支持板部９と円柱部２６とが上下方向に相対移動可能であれば、支持板部９と円柱部２６とが当接していてもよい。
【００５５】
このような支持板部９は、支持体２Ｆからの水平方向の力が伝達されるように構成されているとともに、支持体２Ｆからの鉛直方向の力は伝達されないように構成されている。
なお、コイルバネ２７は、水平方向へ容易に変形しないように所定の剛性を有することが好ましい。
【００５６】
鉛直変位測定部８は、それぞれ支持板部９と円柱部２６との上下方向の相対変位量を測定可能に構成されている。これにより、鉛直変位測定部８は、それぞれ構造物１１の天井部や梁部と、床面１２との上下方向の相対変位量を測定可能に構成されている。
このような鉛直変位測定部８は、例えば、バーコードリーダーや、光学式マウスなどを利用した光学式の変位センサや、アノトペンを利用した変位センサ、差動トランス式の変位センサなどで構成されている。
また、本実施形態では、３つの鉛直変位測定部８，８，８は、支持板部９に対して支持板部９の中心９ｃの周りに周方向に等しく間隔をあけて配置されている。そして、３つの鉛直変位測定部８，８，８は、支持板部９に形成された３つの孔部９１，９１，９１と支持板部９の中心９ｃとの間にそれぞれ配置されている。本実施形態では、３つの鉛直変位測定部８，８，８は、３つの変位測定部４，４，４と鉛直方向に重なる位置に配置されている。
【００５７】
また、本実施形態では、電池は、例えば、支持板部９の上部または第１板部２１の上部などに配置されている。なお、電池が支持板部９の上部に配置されていると、電池の交換などが行いやすい。
【００５８】
また、本実施形態では、変位測定装置１Ｆに３つの変位測定部４，４，４を囲繞する第１カバー部６４と、３つの鉛直変位測定部８，８，８を囲繞する第２カバー部６５と、を有している。
なお、図８（ａ）では、第１カバー部６４の手前側の部分、第２カバー部６５の手前側の部分および上板部６５ｂの一部を省略していて、図８（ｂ）では、第２カバー部６５の上板部６５ｂを省略している。
【００５９】
第１カバー部６４は、第１板部２１の外縁部全周と連結し床面１２に向かって延びる板状の板部６４ａと、板部６４ａの下端部に取り付けられて床面１２とわずかに当接するブラシ材６２とを有している。
また、第２カバー部６５は、支持板部９の外縁部全周と連結し上方に向かって延びる板状の側板部６５ａと、側板部６５ａの上端部に連結されて支持板部９と平行に配置される上板部６５ｂと、を備えている。なお、上板部６５ｂは、支持体２Ｆと支持板部９とが上下方向に相対変位した場合も、円柱部２６などの支持体２Ｆを構成する部材や支持部材１３Ｆを構成する部材と干渉しないように構成されている。このため、上板部６５ｂには、適宜孔部（不図示）などが形成されている。
【００６０】
これらの第１カバー部６４および第２カバー部６５は、第２実施形態におけるカバー部６（図３参照）と同様に、第１カバー部６４および第２カバー部６５の外側から内側に異物が入り込むことを防止している。また、第１カバー部６４および第２カバー部６５は、光を透過させない不透過性の材料で形成されていて、第１カバー部６４および第２カバー部６５の内側は、外側から光が入り込まず、一定の明るさに維持されている。
なお、上板部６５ｂに孔部が形成されている場合は、この孔部を介して第２カバー部６５の外側から内側に入り込む光が最小限となるように、孔部の形状が設定されている。
【００６１】
そして、本実施形態では、３つの鉛直変位測定部８，８，８がそれぞれ測定した上下方向の相対変位量のデータが処理部（不図示）へ通信され、処理部がこれらのデータをもとにより正確な上下方向の相対変位量を算出するように構成されている。なお、処理部における上下方向の相対変位量のデータの処理方法は、支持体２と床面１２との相対変位量（水平方向の相対変位量）のデータの処理方法と同等に行うように構成されている。
【００６２】
第６実施形態による変位測定装置１Ｆによれば、水平方向の相対変位量に加えて鉛直方向の相対変位量を確実に測定することができる。
【００６３】
以上、本発明による変位測定装置１Ａ〜１Ｆの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、変位測定装置１Ａ〜１Ｆは、支持体２が床面１２上を移動可能に構成されているが、床面１２に配置された設備の上面や梁の上面などに沿って移動可能に構成されていてもよい。
【００６４】
また、上記の実施形態では、変位測定装置１Ａ〜１Ｆに、支持体２と床面１２との相対変位量（水平方向における相対変位量）を測定可能な複数の変位測定部４が設けられているが、このような変位測定部４，４，４に代わって、鉛直方向などの任意の方向における支持体２と構造物１１との相対変位量を測定可能な複数の変位測定部が設けられていてもよい。例えば、第６実施形態による変位測定装置１Ｆにおいて、鉛直方向の変位を測定する鉛直変位測定部８が複数設けられていて、水平方向の変位を測定する変位測定部４が設けられていない形態としてもよい。
【００６５】
また、上記の実施形態では、変位測定装置１Ａ〜１Ｆに、支持体２と床面１２との相対変位量（水平方向における相対変位量）を測定可能な複数の変位測定部４が設けられているが、複数の変位測定部４に加えて、第６実施形態による変位測定装置１Ｆに設けられているような鉛直方向の変位を測定する鉛直変位測定部８が設けられていてもよい。なお、鉛直変位測定部８は単数設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。図８には、第１実施形態による変位測定装置１Ａに３つの鉛直変位測定部８が設けられた形態を示している。
なお、変位測定装置１Ａ〜１Ｆは、室内など構造物の内部に設けられていてもよいし、免震層や橋梁などの雨風を受ける外部に設けられていてもよく、外部に設けられる場合は、バネなどの鉄製の部材は、メッキが施されていることが好ましい。
【００６６】
また、上記の実施形態では、変位測定装置１Ａ〜１Ｆは、３つの変位測定部４，４，４がそれぞれ測定した支持体２と床面１２との相対変位量のデータから、より正確な支持体２と床面１２との相対変位量や層間変形角を算出するように構成されているが、相対変位量や層間変形角に代わって、構造物１１の相対加速度、相対速度、絶対変位量、絶対加速度絶対速度などの項目を算出するように構成されていてもよい。また、複数の項目を算出するように構成されていてもよい。
【００６７】
また、上記の実施形態では、選出ステップ（Ｓ−３）は、測定ステップ（Ｓ−１）において変位測定部４の全部において床面１２と支持体２との相対変位量が測定された場合に、補正ステップ（Ｓ−２）において軸補正された複数の床面１２と支持体２との相対変位量のデータの標準偏差を算出し、標準偏差の範囲内の床面１２と支持体２との相対変位量のデータを選出しているが、標準偏差を算出しないで測定ステップ（Ｓ−１）において変位測定部４の全部において測定された床面１２と支持体２との相対変位量のデータを補正ステップ（Ｓ−２）で軸補正したデータを選出してもよい。
【００６８】
また上記の実施形態では、選出ステップ（Ｓ−３）は、測定ステップ（Ｓ−１）において標準偏差の範囲外の床面１２と支持体２との相対変位量のデータを測定した変位測定部４によって標準偏差の範囲外の床面１２と支持体２との相対変位量のデータが測定される直前に測定されたデータを基準とし、標準偏差の範囲内の床面１２と支持体２との相対変位量のデータを測定した変位測定部４によって測定された床面１２と支持体２との相対変位量のデータの変化を適用させて補正データを算出する処理（Ｓ−８）を行い、補正データおよび標準偏差の範囲内の床面１２と支持体２との相対変位量のデータを選出する処理（Ｓ−９）を行っているが、補正データを算出する処理（Ｓ−８）を行わず、標準偏差の範囲内の床面１２と支持体２との相対変位量のデータのみを算出してもよい。
また、上記の実施形態では、選出ステップ（Ｓ−３）においてデータに欠落がない場合は、欠落していないデータを選出する処理（Ｓ−１０）を行っているが、欠落していないデータに対して標準偏差を算出し、この標準偏差の範囲内のデータを選出してもよい。
【００６９】
また、上記の実施形態では、変位測定装置１Ａ〜１Ｆに変位測定部４が３つまたは４つ設けられているが、２つ以上であればいくつ設けられていてもよい。また、上記の実施形態では、変位測定部４の設置数と移動部の設置数とが同じであるが、異なっていてもよい。
また、複数の変位測定部４が配置される位置は、適宜設定されてよい。
また、複数の変位測定部４によって測定された構造物１１の変位量のデータの処理方法は適宜設定されてよい。
【００７０】
また、上記の実施形態では、スイッチ部５，５Ｃが設けられているが、スイッチ部５，５Ｃが設けられておらず、複数の変位測定部４が常に構造物１１の変位量を測定するように構成されていてもよい。また、スイッチ部５，５Ｃの形態は、上記の形態以外のものでもよい。また、上記の実施形態において、機械式スイッチ５２，５２Ｃの配置される位置や数、形態は適宜設定されてよい。
また、上記の実施形態では、変位測定装置１Ａ〜１Ｆに複数の変位測定部４へ電源を供給可能な電池が設けられているが、このような電池が設けられておらず、例えば、構造物に設けられた電源装置から複数の変位測定部４に電源が供給されるように構成されていてもよい。
【００７１】
また、上記の第２実施形態では、カバー部６は、光を透過させない不透過性の材料で形成されているが、変位測定部４に光学センサを利用しておらず、複数の変位測定部４が設置されている空間の明るさを均一に維持する必要がない場合は、光を透過させる透過性の材料で形成されていてもよい。また、カバー部６の形態は、適宜設定されてよく、例えば、複数の変位測定部４をそれぞれ個別に囲繞する形態としたり、ブラシ材６２が設けられていない形態としたり、板部６１に代わってシート状の部材が設けられた形態としてもよい。
また、上記の第３実施形態による変位測定装置１Ｃや第５実施形態による変位測定装置１Ｆが第４実施形態による変位測定装置１Ｄのような支持部材１３Ｄに支持されていてもよい。
【００７２】
また、上記の第１、２、４、５実施形態では、付勢部３が設けられているが、設けられていなくてもよい。また、上記の第３実施形態では、移動部２４Ｃにバネ２４ｃが設けられているが、設けられていなくてもよい。
また、上記の実施形態では、移動部２４，２４Ｃは、筒状部２４ａおよび移動用球体２４ｂを有しているが、筒状部２４ａおよび移動用球体２４ｂに代わって、例えば、床面１２上を全方向に移動可能な車輪などを有する形態としてもよい。
【００７３】
また、上記の実施形態では、支持体２は、平面視において略正三角形状や略十字形状に形成された第１板部２１および第２板部２２を有しているが、第１板部２１および第２板部２２の形状は上記以外の形状でもよい。また、支持体２は、支持部材１３，１３Ｄに支持されるとともに床面１２上を移動可能で、複数の変位測定部４を支持可能に構成されていれば、第１板部２１および第２板部２２に代わる部材が設けられていてもよい。
【００７４】
また、上記の実施形態では、スイッチ用球体５１が床面１２と当接して床面１２上を転がって移動するように構成されているが、板面が上下方向を向く板材が設けられて、この板材の上をスイッチ用球体５１が移動するように構成されていてもよい。なお、この板材は、構造物１１に支持されていてもよいし、支持体２に支持されていてもよい。
【００７５】
また、上記の第４実施形態では、変位測定装置１Ｄには、振動などが生じた際に、支持体２が床面１２から浮き上がることを防止するための押さえ部７が設けられているが、他の実施形態による変位測定装置１Ａ〜１Ｃ、１Ｅ，１Ｆに押さえ部７が設けられていてもよい。
また、上記の第５実施形態では、水平方向の変位量を測定可能な複数の変位測定部４と、鉛直方向の変位量を測定可能な複数の鉛直変位測定部８とが設けられているが、１つの変位測定部４と複数の鉛直変位測定部８とが設けられていてもよいし、複数の変位測定部４と１つの鉛直変位測定部８とが設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１Ａ〜１Ｆ  変位測定装置
２，２Ｂ，２Ｃ，２Ｅ  支持体
３  付勢部
４  変位測定部
５，５Ｃ  スイッチ部
６  カバー部
８  鉛直変位測定部（変位測定部）
１１  構造物
１２  床面（設置面）
１３，１３Ｄ  支持部材
６４  第１カバー部（カバー部）
６５  第２カバー部（カバー部）
【要約】
【課題】構造物の変位量を確実に測定することができる変位測定装置およびこの変位測定装置において構造物の変位量を算出する変位量算出方法を提供する。
【解決手段】構造物１１の床面（設置面）１２に沿って移動可能な支持体２と、支持体２に支持されて、構造物１１の変位量を測定可能な３つの（複数の）変位測定部４，４，４と、を備え、３つの変位測定部４，４，４は、それぞれ異なる位置において同一方向の構造物１１の変位量を測定可能に構成されている。
【選択図】図１【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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