(57)【要約】  被測定物２の表面の測定対象部位を挟んで、上記表面に第１反射体１２ａ及び第２反射体１２ｂを配置し、被測定物２の表面から所定距離離れた構造物６に第１レーザ変位計１０を設け、第１レーザ変位計１０の発光部１１から第１反射体１２ａに出射した第１レーザ光を、第１反射体１２ａと第２反射体１２ｂとを結ぶ経路を通過させて第１レーザ変位計１０の受光部１４に入射させた場合における第１行路の変化量を、第１レーザ変位計１０により測定し、構造物６に第２レーザ変位計２０を設け、第２レーザ変位計２０の発光部２１から被測定物２に向けて出射した第２レーザ光を被測定物２の表面又は当該表面に設けられた反射体２２で反射させて第２レーザ変位計の受光部２３に入射させた場合における第２行路の変化量を、第２レーザ変位計２０により測定し、第１行路の変化量と第２行路の変化量とに基づき、測定対象部位に生じるひずみを求める。
2016129052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の表面に生じるひずみの測定方法であって、
被測定物の表面の測定対象部位を挟んで、前記被測定物の表面に第１反射体及び第２反射体を配置し、
前記被測定物の表面から所定距離離れた構造物に第１レーザ変位計を設け、
前記第１レーザ変位計の発光部から前記第１反射体に向けて出射した第１レーザ光を、前記第１反射体と前記第２反射体とを結ぶ経路を通過させて前記第１レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第１レーザ光の行路である第１行路の変化量を、前記第１レーザ変位計により測定し、
前記第１行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求める
ひずみ測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のひずみ測定方法であって、
前記第１反射体及び前記第２反射体を、前記第１レーザ光が、前記第１反射体、前記第２反射体、前記構造物の表面に設けられた第３反射体、前記第２反射体、及び前記第１反射体で順次反射されて前記受光部に入射するように配置する
ひずみ測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載のひずみ測定方法であって、
その発光部及び受光部がいずれも前記第１レーザ変位計の発光部の近傍に位置するように前記構造物に第２レーザ変位計を設け、
前記第２レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第４反射体で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を、前記第２レーザ変位計により測定し、
前記第１行路の変化量及び前記第２行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求める
ひずみ測定方法。
【請求項４】
請求項２に記載のひずみ測定方法であって、
その発光部及び受光部がいずれも前記第２反射体で反射された前記第１レーザ光が前記構造物に入射する部位の近傍に位置するように前記構造物に第３レーザ変位計を設け、
前記第３レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第３レーザ光を、前記第２反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第５反射体で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を、前記第３レーザ変位計により測定し、
前記第１行路の変化量、及び前記第３行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求める
ひずみ測定方法。
【請求項５】
請求項２に記載のひずみ測定方法であって、
その発光部及び受光部がいずれも前記第１レーザ変位計の発光部の近傍に位置するように前記構造物に第２レーザ変位計を設け、
前記第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍において前記被測定物の表面に設けられた反射体で反射されて前記第２レーザ変位計の受光部に入射し、
前記第２レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第４反射体で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を、前記第２レーザ変位計により測定し、
その発光部及び受光部がいずれも前記第２反射体で反射された前記第１レーザ光が前記構造物に入射する部位の近傍に位置するように前記構造物に第３レーザ変位計を設け、
前記第３レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第３レーザ光を、前記第２反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第５反射体で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を、前記第３レーザ変位計により測定し、
前記第１行路の変化量、前記第２行路の変化量、及び前記第３行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求める
ひずみ測定方法。
【請求項６】
被測定物の表面に生じるひずみを測定するシステムであって、
被測定物の表面の測定対象部位を挟んで前記被測定物の表面に配置される、第１反射体及び第２反射体と、
前記被測定物の表面から所定距離離れた構造物に設けられる第１レーザ変位計と、
を備え、
前記第１レーザ変位計は、前記第１レーザ変位計の発光部から前記第１反射体に向けて出射した第１レーザ光を、前記第１反射体と前記第２反射体とを結ぶ経路を通過させて前記第１レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第１レーザ光の行路である第１行路の変化量を測定する
ひずみ測定システム。
【請求項７】
請求項６に記載のひずみ測定システムであって、
前記第１反射体及び前記第２反射体は、前記第１レーザ光が、前記第１反射体、前記第２反射体、前記構造物の表面に設けられた第３反射体、前記第２反射体、及び前記第１反射体で順次反射されて前記受光部に入射するように配置されている
ひずみ測定システム。
【請求項８】
請求項６に記載のひずみ測定システムであって、
その発光部及び受光部が、いずれも前記第１レーザ変位計の発光部の近傍に位置するように前記構造物に設けられる、第２レーザ変位計を更に備え、
前記第２レーザ変位計は、前記第２レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第４反射体で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を測定する
ひずみ測定システム。
【請求項９】
請求項６に記載のひずみ測定システムであって、
その発光部及び受光部が、いずれも前記第２反射体で反射された前記第１レーザ光が前記構造物に入射する部位の近傍に位置するように前記構造物に設けられる、第３レーザ変位計を更に備え、
前記第３レーザ変位計は、前記第３レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第３レーザ光を、前記第２反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第５反射体で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を測定する
ひずみ測定システム。
【請求項１０】
請求項６に記載のひずみ測定システムであって、
その発光部及び受光部が、いずれも前記第１レーザ変位計の発光部の近傍に位置するように前記構造物に設けられる、第２レーザ変位計と、
その発光部及び受光部が、いずれも前記第２反射体で反射された前記第１レーザ光が前記構造物に入射する部位の近傍に位置するように前記構造物に設けられる、第３レーザ変位計とを、更に備え、
前記第２レーザ変位計は、前記第２レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第４反射体で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を測定し、
前記第３レーザ変位計は、前記第３レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第３レーザ光を、前記第２反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第５反射体で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を測定する
ひずみ測定システム。
【請求項１１】
請求項６乃至１０のいずれか一項に記載のひずみ測定システムであって、
前記第１反射体の反射面及び前記第２反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する、
ひずみ測定システム。
【請求項１２】
請求項７又は１０に記載のひずみ測定システムであって、
前記第３反射体の反射面は、金属板又はセラミックス板で構成されている
ひずみ測定システム。
【請求項１３】
請求項７又は１０に記載のひずみ測定システムであって、
前記第３反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する、
ひずみ測定システム。
【請求項１４】
請求項８又は１０に記載のひずみ測定システムであって、
前記第４反射体の反射面は、金属板又はセラミックス板で構成されている
ひずみ測定システム。
【請求項１５】
請求項８又は１０に記載のひずみ測定システムであって、
前記第４反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する、
ひずみ測定システム。
【請求項１６】
請求項９又は１０に記載のひずみ測定システムであって、
前記第５反射体の反射面は、金属板又はセラミックス板で構成されている
ひずみ測定システム。
【請求項１７】
請求項９又は１０に記載のひずみ測定システムであって、
前記第５反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する、
ひずみ測定システム。
【請求項１８】
請求項６乃至１０のいずれか一項に記載のひずみ測定システムであって、
前記被測定物は、火力発電プラントの高温配管であり、前記構造物は、前記火力発電プラントが収容されている建屋の一部である
ひずみ測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ひずみ測定方法、及びひずみ測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、火力発電プラント用高温配管の長手溶接部の亀裂を検出する方法として、長手溶接部近傍および当該個所と同一円周上の管母材に管内圧力にともない変化するひずみ変動量をひずみゲージで測定し、これら２箇所のひずみ変動量の差を求め、検査すべき高温配管と同じ形状のサンプル管を複数個用意し、これらサンプル管毎に長手溶接部近傍に深さの異なる亀裂を形成し、検査すべき高温配管と同様に長手溶接部近傍および当該個所と同一円周上の管母材における各ひずみ変動量の差を測定し、数値解析により亀裂の有無と亀裂の深さを算出し、高温配管におけるひずみ変動量を数値解析によって求めた亀裂の深さとひずみ変動量の差との関係と比較することにより高温配管の長手溶接部の亀裂の有無と深さを測定することが記載されている。【０００３】
特許文献２には、測定対象物に取り付けられ、光を反射可能であり且つ記測定対象物のひずみ変形に伴って角度が変化する複数の反射面を備える光学ひずみゲージと、複数の反射面に光を照射し、複数の反射面から反射された反射光を検出し、測定対象物のひずみ変形前後において複数の反射面から反射された反射光を比較することにより、複数の反射面の角度変化を測定する角度測定部と、角度測定部により測定された角度変化から、測定対象物のひずみを算出するひずみ算出部とを備えた光学的ひずみ測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８６４４４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６３８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているように、火力発電プラント用配管の亀裂の測定は、金属や半導体のひずみ量に応じた電気抵抗値の変化を利用したひずみゲージを用いて行われている。しかし火力発電プラントにおけるボイラ配管等の配管は６００℃以上の高温となるため、とくに実機運転中はひずみケージの出力が安定せず、十分な測定精度が得られないという課題があった。【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、被測定物の表面に生じたひずみを簡素な構成にて精度よく測定することが可能な、ひずみ測定方法、及びひずみ測定システム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】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一つは、被測定物の表面に生じるひずみの測定方法であって、被測定物の表面の測定対象部位を挟んで、前記被測定物の表面に第１反射体及び第２反射体を配置し、前記被測定物の表面から所定距離離れた構造物に第１レーザ変位計を設け、前記第１レーザ変位計の発光部から前記第１反射体に向けて出射した第１レーザ光を、前記第１反射体と前記第２反射体とを結ぶ経路を通過させて前記第１レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第１レーザ光の行路である第１行路の変化量を、前記第１レーザ変位計により測定し、前記第１行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求めることとする。【０００８】
本発明によれば、レーザ変位計と反射体とを用いた簡素な構成により、被測定物の表面に生じるひずみを精度よく測定することができる。またレーザ変位計（発光部及び受光部を含む）は被測定物から離れた場所に設けているので、被測定物が高温になる場合でも熱の影響を受けることがなく、常温下でレーザ変位計により精度よくひずみを測定することができる。またレーザ変位計（発光部及び受光部を含む）は建屋内の任意の構造物に設置することができるので、設置場所の自由度が高く、本発明の測定方法は様々な環境に適用することができる。【０００９】
本発明の他の一つは、上記測定方法であって、前記第１反射体及び前記第２反射体を、前記第１レーザ光が、前記第１反射体、前記第２反射体、前記構造物の表面に設けられた第３反射体、前記第２反射体、及び前記第１反射体で順次反射されて前記受光部に入射するように配置することとする。【００１０】
第１レーザ変位計の発光部から第１反射体に向けて出射した第１レーザ光をこのような経路で受光部に入射させることで、第１レーザ光を、簡素な構成にて第１反射体と第２反射体との間を通る経路で第１レーザ変位計の受光部に入射させることができるとともに、測定対象部位に生じるひずみを精度よく求めることができる。【００１１】
本発明の他の一つは、上記測定方法であって、その発光部及び受光部がいずれも前記第１レーザ変位計の発光部の近傍に位置するように前記構造物に第２レーザ変位計を設け、前記第２レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第４反射体で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を、前記第２レーザ変位計により測定し、前記第１行路の変化量及び前記第２行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求めることとする。【００１２】
本発明によれば、第１行路の変化量のうち第２行路の変化量に起因する分（ひずみに起因しない分）を考慮して測定対象部位に生じるひずみを求めるので、測定対象部位に生じるひずみを精度よく測定することができる。【００１３】
本発明の他の一つは、上記測定方法であって、その発光部及び受光部がいずれも前記第２反射体で反射された前記第１レーザ光が前記構造物に入射する部位の近傍に位置するように前記構造物に第３レーザ変位計を設け、前記第３レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第３レーザ光を、前記第２反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第５反射体で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を、前記第３レーザ変位計により測定し、前記第１行路の変化量、及び前記第３行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求めることとする。【００１４】
本発明によれば、第１行路の変化量のうち第３行路の変化量に起因する分（ひずみに起因しない分）を考慮して測定対象部位に生じるひずみを求めるので、測定対象部位に生じるひずみを精度よく測定することができる。【００１５】
本発明の他の一つは、上記測定方法であって、その発光部及び受光部がいずれも前記第１レーザ変位計の発光部の近傍に位置するように前記構造物に第２レーザ変位計を設け、前記第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍において前記被測定物の表面に設けられた反射体で反射されて前記第２レーザ変位計の受光部に入射し、前記第２レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第４反射体で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を、前記第２レーザ変位計により測定し、その発光部及び受光部がいずれも前記第２反射体で反射された前記第１レーザ光が前記構造物に入射する部位の近傍に位置するように前記構造物に第３レーザ変位計を設け、前記第３レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第３レーザ光を、前記第２反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第５反射体で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を、前記第３レーザ変位計により測定し、前記第１行路の変化量、前記第２行路の変化量、及び前記第３行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求めることとする。【００１６】
本発明によれば、第１行路の変化量のうち、第２行路の変化量に起因する分（ひずみに起因しない分）又は第３行路の変化量に起因する分（ひずみに起因しない分）を考慮して測定対象部位に生じるひずみを求めるので、測定対象部位に生じるひずみを精度よく測定することができ、とくに第２行路の変化量と第３行路の変化量が一致しない場合でも、測定対象部位に生じるひずみを精度よく測定することができる。【００１７】
尚、前記第１反射体の反射面及び前記第２反射体の反射面は、例えば、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する。【００１８】
また前記第３反射体の反射面は、例えば、金属板又はセラミックス板で構成されている。また前記第３反射体の反射面は、例えば、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する。【００１９】
また前記第４反射体の反射面は、例えば、金属板又はセラミックス板で構成されている。また前記第４反射体の反射面は、例えば、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する。【００２０】
また前記第５反射体の反射面は、例えば、金属板又はセラミックス板で構成されている。また前記第５反射体の反射面は、例えば、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する。【００２１】
また前記被測定物は、例えば、火力発電プラントの高温配管であり、前記構造物は、前記火力発電プラントが収容されている建屋の一部である。【００２２】
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被測定物の表面に生じたひずみを簡素な構成にて精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ひずみ測定システム１の概略的な構成を示す図である。
【図２】第１レーザ変位計１０、第２レーザ変位計２０、及び第３レーザ変位計３０の一例として示すレーザ変位計１００の構成図である。
【図３】レーザ変位計の測定原理を説明する図である。
【図４】ひずみの測定方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について図面とともに説明する。
【００２６】
図１に一実施形態として説明するひずみ測定システム１の概略的な構成を示している。ひずみ測定システム１は、火力発電プラントの鋼製ボイラ再燃蒸気管等（以下、高温配管とも称する。）の、測定時に高温となる被測定物２の表面に生じるひずみを測定する。尚、火力発電プラントにおいては、発電設備の寿命延伸等を目的として、クリープ損傷等に起因して配管表面に生じるひずみの測定が発電設備の運転中に随時行われる。
【００２７】
図１に示すように、被測定物２は、過去に生じた亀裂３並びに当該亀裂３の補修時に形成された溶接部４を有する。被測定物２の表面は保温材５によって被覆されているが、ひずみの測定対象部位である溶接部４の近傍の一部領域においては保温材５を除去して被測定物２の表面を露出させている。
【００２８】
溶接部４近傍の被測定物２の表面には、溶接部４を挟んで第１反射体１２ａ及び第２反射体１２ｂが配置されている。第１反射体１２ａ及び第２反射体１２ｂは、いずれも＋ｚ側に斜面形状の反射面を有している。第１反射体１２ａ及び第２反射体１２ｂは、夫々の反射面を対向させて配置されている。
【００２９】
被測定物２の表面の、第１反射体１２ａから＋ｚ方向に所定距離だけ離れた位置には、第１レーザ変位計１０の発光部１１及び受光部１４が設けられている。また被測定物２の表面の第２反射体１２ｂから＋ｚ方向に所定距離だけ離れた位置には、第３反射体１３が設けられている。第１レーザ変位計１０は、例えば、火力発電プラントが収容されている建屋の構造物６（屋根、梁、壁等）の所定位置に固定されている。
【００３０】
第１レーザ変位計１０、第１反射体１２ａ、第２反射体１２ｂ、及び第３反射体１３は、第１測定系を構成している。第１測定系において、第１レーザ変位計１０は、第１レーザ変位計１０の発光部１１から第１反射体１２ａに向けて出射したレーザ光（以下、第１レーザ光と称する。）を、第１反射体１２ａで第２反射体１２ｂに向けて反射させ、第２反射体１２ｂで第３反射体１３に向けて入射させ、第３反射体１３で反射させた後、以上の経路を逆に辿って第１レーザ変位計１０の受光部１４に入射させた場合における第１レーザ光の行路（以下、第１行路と称する。）の変化量を測定する。
【００３１】
尚、第１レーザ変位計１０が、第１レーザ光が構造物６の表面で反射する際に生じる反射光（正反射成分、拡散反射成分）を利用して第１行路の変化量を測定可能なタイプのものである場合には、構造物６の表面を第３反射体１３の反射面として機能させるようにしてもよい。
【００３２】
同図に示すように、第１レーザ変位計１０の発光部１１の近傍には、第２レーザ変位計２０の発光部２１と受光部２３が設けられている。第２レーザ変位計２０は、例えば、火力発電プラントが収容されている建屋の構造物６（屋根、梁、壁等）に固定されている。また被測定物２の表面の第１反射体１２ａの近傍には、その反射面を＋ｚ方向に向けて第４反射体２２が設けられている。
【００３３】
第２レーザ変位計２０及び第４反射体２２は、第２測定系を構成している。第２測定系において、第２レーザ変位計２０は、第２レーザ変位計２０の発光部２１から第４反射体２２に向けて出射したレーザ光（以下、第２レーザ光と称する。）を、第４反射体２２で第２レーザ変位計２０の受光部２３に向けて反射させて受光部２３に入射させた場合における第２レーザ光の行路（以下、第２行路と称する。）の変化量を測定する。
【００３４】
尚、第２レーザ変位計２０が、第２レーザ光が被測定物２の表面で反射する際に生じる反射光（正反射成分、拡散反射成分）を利用して第２行路の変化量を測定可能なタイプのものである場合には、被測定物２の表面を第４反射体２２の反射面として機能させるようにしてもよい。
【００３５】
同図に示すように、第３反射体１３の近傍には、第３レーザ変位計３０の発光部３１と受光部３３が設けられている。第３レーザ変位計３０は、例えば、火力発電プラントが収容されている建屋の構造物６（屋根、梁、壁等）に固定されている。また被測定物２の表面の第２反射体１２ｂの近傍には、その反射面を＋ｚ方向に向けて第５反射体３２が設けられている。
【００３６】
第３レーザ変位計３０及び第５反射体３２は、第３測定系を構成している。第３測定系において、第３レーザ変位計３０は、第３レーザ変位計３０の発光部３１から第５反射体３２に向けて出射したレーザ光（以下、第３レーザ光と称する。）を、第５反射体３２で第３レーザ変位計３０の受光部３３に向けて反射させて受光部３３に入射させた場合における第３レーザ光の行路（以下、第３行路と称する。）の変化量を測定する。
【００３７】
尚、第３レーザ変位計３０が、第３レーザ光が被測定物２の表面で反射する際に生じる反射光（正反射成分、拡散反射成分）を利用して第３行路の変化量を測定可能なタイプのものである場合には、被測定物２の表面を第５反射体３２の反射面として機能させるようにしてもよい。
【００３８】
第１反射体１２ａ、第２反射体１２ｂ、第４反射体２２、及び第５反射体３２は、いずれも被測定物２に面する側が、高温下（６００℃程度）でも性状が安定している（変形や溶融等しない）性質の素材を用いて構成されている。また、第１反射体１２ａ、第２反射体１２ｂ、第４反射体２２、及び第５反射体３２の反射面は、いずれも水滴等が付着しにくい性質の素材を用いて構成されている。第１反射体１２ａ、第２反射体１２ｂの反射面は、例えば、鏡面加工が施された金属膜（白金膜等）で構成され、金属膜の表面には、腐食や汚れ防止のためにサファイアガラス等でコーティング処理され、第３反射体１３、第４反射体２２、及び第５反射体３２の反射面は、例えば、金属板（ＳＵＳ板，白金板等）やセラミックス板で構成されている。尚、レーザ変位計（第１レーザ変位計２０、第２レーザ変位計２０、第３レーザ変位計３０）として、例えば、時間差方式のレーザ変位計や一部の高精度な三角測量方式のレーザ変位計を用いる場合は、第３反射体１３、第４反射体２２、及び第５反射体３２の反射面は、鏡面加工が施された金属膜（白金膜等）で構成され、金属膜の表面に腐食や汚れ防止のためにサファイアガラス等でコーティング処理されていてもよい。
【００３９】
図２に、レーザ変位計（第１乃至第３レーザ変位計１０，２０，３０）の一例（以下、レーザ変位計１００と称する。）を示している。同図に示すように、レーザ変位計１００は、プロセッサ１１１、入力装置１１２、出力装置１１３、レーザ駆動回路１１４、発光素子１１５、受光素子１１６、変位検出回路１１７、及び光学素子１１８を備える。
【００４０】
プロセッサ１１１は、例えば、マイクロコンピュータ、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成され、レーザ変位計の統括的な制御や、変位検出回路１１７により検出される情報を入力とした各種演算処理等を行う。入力装置１１２は、レーザ変位計１００に対する各種入力操作を受け付けるユーザインタフェース（操作ボタンやタッチパネル等）である。出力装置１１３は、各種測定結果を出力するユーザインタフェース（液晶パネル等）である。
【００４１】
レーザ駆動回路１１４は、発光素子１１５の駆動電流を生成する回路（ＡＣＣ（Automatic Current Control)回路、ＡＰＣ（Automatic Power Control）回路等）を備える。
【００４２】
発光素子１１５は、発光部１１，２１，２３の構成要素であり、半導体レーザ素子（レーザダイオード等）を用いて構成されている。受光素子１１６は、受光部１４，２３，３３の構成要素であり、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）やＣＭＯＳ（Complementary metal Oxide Semi-conductor）等を用いて構成されている。
【００４３】
変位検出回路１１７は、受光装置１１６が出力する信号の増幅回路等を含み、被測定物２の変位を示す情報を出力する。光学素子１１８は、例えば、発光素子１１５から出射したレーザ光を集光する投光レンズや受光素子１１６に入射するレーザ光を集光する受光レンズを含む。
【００４４】
図３とともにレーザ変位計１００の測定原理（三角測距方式）について説明する。同図において、発光素子１１５から出射したレーザ光は、投光レンズ１１８で集光されて被測定物２に照射される。被測定物２から反射されたレーザ光（正反射成分又は拡散反射成分）は、受光レンズ１１８で集光されて受光素子１１６の受光面にスポットを結ぶ。そして被測定物２が移動すると上記スポットも移動するので、上記スポットの位置を検出することで被測定物２の変位を示す情報を得ることができる。尚、以上の測定原理は一例に過ぎず、レーザ変位計１００として他の測定原理によるものを採用してもよい。
【００４５】
続いて、図４とともに、以上の構成からなるひずみ測定システム１によって行われる、測定対象部位に生じるひずみの具体的な測定方法について説明する。
【００４６】
被測定物２の表面に生じるひずみの測定は、第１測定系による測定、第２測定系による測定、及び第３測定系による測定を実行し、これらの測定結果に基づき、以下に説明する演算を実施することにより行われる。
【００４７】
まず前述した第１行路は、第１レーザ変位計１０の発光部１１から出射して第１反射体１２ａに入射するレーザ光の行路ｄ１、第１反射体１２ａで反射して第２反射体１２ｂに入射するレーザ光の行路Ｌ、及び第２反射体１２ｂで反射して第３反射体１３に入射するレーザ光の行路ｄ２の総和（＝Ｌ＋ｄ１＋ｄ２）である。
【００４８】
また前述した第２行路は、第２レーザ変位計２０の発光部２１から出射して第４反射体２２に入射し、第４反射体で反射して第２レーザ変位計２０の受光部２３に入射するまでのレーザ光の行路（＝ｄ１’）である。
【００４９】
また前述した第３行路は、第３レーザ変位計３０の発光部３１から出射して第５反射体３２に入射し、第５反射体３２で反射して第３レーザ変位計３０の受光部３３に入射するレーザ光の行路（＝ｄ２’）である。
【００５０】
ここで前述したように、第２レーザ変位計２０の発光部２１及び受光部２３は第１レーザ変位計１０の発光部１１の近傍に設けられており、また第４反射体２２は第１反射体１２ａ近傍に設けられているので、ｄ１’＝ｄ１と見なすことができる。また前述したように、第３レーザ変位計３０の発光部３１及び受光部３３は第３反射体１３の近傍に設けられており、また第５反射体３２は、第２反射体１２ｂの近傍に設けられているので、ｄ２’＝ｄ２と見なすことができる。従って、第１反射体１２ａで反射して第２反射体１２ｂに入射するまでのレーザ光の行路Ｌは次式から求めることができる。
【００５１】
行路Ｌ＝第１行路−第２行路−第３行路  ・・・式１
【００５２】
従って、行路Ｌの変化量、即ち被測定物２の表面に生じるひずみの量は次式から求めることができる。
行路Ｌの変化量
＝第１行路の変化量−第２行路の変化量−第３行路の変化量
・・・式２
【００５３】
上式により、行路Ｌの変化量から、第２行路の変化量及び第３行路の変化量の影響を除去することができる。このため、気温の変化等の何らかの要因で被測定物２と構造物６との間の距離（ｄ１’又はｄ２’）が変化した場合でも、行路Ｌの変化量を精度よく測定することができる。従って、第１反射体１２ａと第２反射体１２ｂとの間の距離の変化量、即ち、測定対象部位に生じたひずみを精度よく測定することができる。
【００５４】
尚、以上では、第２行路の変化量と第３行路の変化量とが必ずしも一致しないものとしてこれらを個別に測定するようにしているが、例えば、第２行路の変化量と第３行路の変化量とが一致するとみなせるような場合は、第２行路の変化量及び第３行路の変化量のいずれか一方と第１行路の変位とに基づき行路Ｌの変化量を求めてもよい。その場合は式１に代えて次の式２又は式３から行路Ｌを求めればよい。
【００５５】
行路Ｌの変化量
＝第１行路の変化量−２×（第２行路の変化量）・・・式３
行路Ｌの変化量
＝第１行路の変化量−２×（第３行路の変化量）・・・式４
【００５６】
以上に説明したように、本実施形態のひずみ測定システム１によれば、レーザ変位計と反射体とを用いた簡素な構成により、被測定物の表面に生じるひずみを精度よく測定することができる。またレーザ変位計（発光部及び受光部を含む）を被測定物から離れた場所に設けているので、被測定物が高温になる場合でも熱の影響を受けることがなく、常温下でレーザ変位計により精度よくひずみを測定することができる。またレーザ変位計（発光部及び受光部を含む）は建屋内の任意の構造物に設置することができるので、設置場所の自由度が高く、本実施形態のひずみ測定システム１は、様々な環境に適用することができる。
【００５７】
ところで、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。例えば、以上に説明したひずみ測定システム１では、行路の変化量の測定にレーザ変位計を用いているが、レーザ距離計を用いて行路の変化量を測定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  ひずみ測定システム、２  被測定物、３  亀裂、４  溶接部、５  保温材、６  構造物、１０  第１レーザ変位計、１１  発光部、１２ａ  第１反射体、１２ｂ  第２反射体、１３  第３反射体、１４  受光部、２０  第２レーザ変位計、２１  発光部、２２  第４反射体、２３  受光部、３０  第３レーザ変位計、３１  発光部、３２  第５反射体、３３  受光部
【図１】
2016129052.tif 000003
【図２】
2016129052.tif 000004
【図３】
2016129052.tif 000005
【図４】
2016129052.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月25日(2016.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の表面に生じるひずみの測定方法であって、
被測定物の表面の測定対象部位を挟んで、前記被測定物の表面に第１反射体及び第２反射体を配置し、
前記被測定物の表面から所定距離離れた構造物に第１レーザ変位計を設け、
前記第１レーザ変位計の発光部から前記第１反射体に向けて出射した第１レーザ光を、前記第１反射体と前記第２反射体とを結ぶ経路を通過させて前記第１レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第１レーザ光の行路である第１行路の変化量を、前記第１レーザ変位計により測定し、
前記第１行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求め、
前記第１反射体及び前記第２反射体を、前記第１レーザ光が、前記第１反射体、前記第２反射体、前記構造物の表面に設けられた第３反射体、前記第２反射体、及び前記第１反射体で順次反射されて前記受光部に入射するように配置し、
その発光部及び受光部がいずれも前記第１レーザ変位計の発光部の近傍に位置するように前記構造物に第２レーザ変位計を設け、
前記第２レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第４反射体で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を、前記第２レーザ変位計により測定し、
前記第１行路の変化量及び前記第２行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求める
ひずみ測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のひずみ測定方法であって、
その発光部及び受光部がいずれも前記第２反射体で反射された前記第１レーザ光が前記構造物に入射する部位の近傍に位置するように前記構造物に第３レーザ変位計を設け、
前記第３レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第３レーザ光を、前記第２反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第５反射体で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を、前記第３レーザ変位計により測定し、
前記第１行路の変化量、及び前記第３行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求める
ひずみ測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載のひずみ測定方法であって、
その発光部及び受光部がいずれも前記第１レーザ変位計の発光部の近傍に位置するように前記構造物に第２レーザ変位計を設け、
前記第２レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第４反射体で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を、前記第２レーザ変位計により測定し、
その発光部及び受光部がいずれも前記第２反射体で反射された前記第１レーザ光が前記構造物に入射する部位の近傍に位置するように前記構造物に第３レーザ変位計を設け、
前記第３レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第３レーザ光を、前記第２反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第５反射体で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を、前記第３レーザ変位計により測定し、
前記第１行路の変化量、前記第２行路の変化量、及び前記第３行路の変化量に基づき、前記測定対象部位に生じるひずみを求める
ひずみ測定方法。
【請求項４】
被測定物の表面に生じるひずみを測定するシステムであって、
被測定物の表面の測定対象部位を挟んで前記被測定物の表面に配置される、第１反射体及び第２反射体と、
前記被測定物の表面から所定距離離れた構造物に設けられる第１レーザ変位計と、
を備え、
前記第１レーザ変位計は、前記第１レーザ変位計の発光部から前記第１反射体に向けて出射した第１レーザ光を、前記第１反射体と前記第２反射体とを結ぶ経路を通過させて前記第１レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第１レーザ光の行路である第１行路の変化量を測定し、
前記第１反射体及び前記第２反射体は、前記第１レーザ光が、前記第１反射体、前記第２反射体、前記構造物の表面に設けられた第３反射体、前記第２反射体、及び前記第１反射体で順次反射されて前記受光部に入射するように配置され、
その発光部及び受光部が、いずれも前記第１レーザ変位計の発光部の近傍に位置するように前記構造物に設けられる、第２レーザ変位計を更に備え、
前記第２レーザ変位計は、前記第２レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第４反射体で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を測定する
ひずみ測定システム。
【請求項５】
請求項４に記載のひずみ測定システムであって、
その発光部及び受光部が、いずれも前記第２反射体で反射された前記第１レーザ光が前記構造物に入射する部位の近傍に位置するように前記構造物に設けられる、第３レーザ変位計を更に備え、
前記第３レーザ変位計は、前記第３レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第３レーザ光を、前記第２反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第５反射体で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を測定する
ひずみ測定システム。
【請求項６】
請求項４に記載のひずみ測定システムであって、
その発光部及び受光部が、いずれも前記第１レーザ変位計の発光部の近傍に位置するように前記構造物に設けられる、第２レーザ変位計と、
その発光部及び受光部が、いずれも前記第２反射体で反射された前記第１レーザ光が前記構造物に入射する部位の近傍に位置するように前記構造物に設けられる、第３レーザ変位計とを、更に備え、
前記第２レーザ変位計は、前記第２レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第２レーザ光を、前記第１反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第４反射体で反射させて前記第２レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第２レーザ光の行路である第２行路の変化量を測定し、
前記第３レーザ変位計は、前記第３レーザ変位計の発光部から前記被測定物に向けて出射した第３レーザ光を、前記第２反射体の近傍の前記被測定物の表面に設けられた第５反射体で反射させて前記第３レーザ変位計の受光部に入射させた場合における前記第３レーザ光の行路である第３行路の変化量を測定する
ひずみ測定システム。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか一項に記載のひずみ測定システムであって、
前記第１反射体の反射面及び前記第２反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する、
ひずみ測定システム。
【請求項８】
請求項６に記載のひずみ測定システムであって、
前記第３反射体の反射面は、金属板又はセラミックス板で構成されている
ひずみ測定システム。
【請求項９】
請求項６に記載のひずみ測定システムであって、
前記第３反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する、
ひずみ測定システム。
【請求項１０】
請求項４又は６に記載のひずみ測定システムであって、
前記第４反射体の反射面は、金属板又はセラミックス板で構成されている
ひずみ測定システム。
【請求項１１】
請求項４又は６に記載のひずみ測定システムであって、
前記第４反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する、
ひずみ測定システム。
【請求項１２】
請求項５又は６に記載のひずみ測定システムであって、
前記第５反射体の反射面は、金属板又はセラミックス板で構成されている
ひずみ測定システム。
【請求項１３】
請求項５又は６に記載のひずみ測定システムであって、
前記第５反射体の反射面は、鏡面加工が施された金属膜の表面にサファイアガラスをコーティングした構造を有する、
ひずみ測定システム。
【請求項１４】
請求項４乃至６のいずれか一項に記載のひずみ測定システムであって、
前記被測定物は、火力発電プラントの高温配管であり、前記構造物は、前記火力発電プラントが収容されている建屋の一部である
ひずみ測定システム。
【国際調査報告】
2016129052.tif 000007
2016129052.tif 000008
2016129052.tif 000009
2016129052.tif 000010