(57)【要約】【課題】光ファイバ歪みセンサにより、測定対象物の変位位置及び変位量と共に変位方向を精度よく検知する手段を提供する。【解決手段】パイプ１の周囲に、光ファイバからなる軸線方向に沿う第１〜第４の導光路Ｆ１〜Ｆ４が順次に９０°の位相差で等配付設された光ファイバ歪みセンサＳ１を用い、測定される歪み位置における第１導光路Ｆ１の歪み値をε１　、第２導光路Ｆ１の歪み値をε２　、第３導光路Ｆ１の歪み値をε３　、第４導光路Ｆ１の歪み値をε４　としたとき、第１導光路Ｆ１とパイプ中心Ｏを結ぶ方向と、変位方向Ｐとのなす角度θを、次式（１）；θ＝ｔａｎ−１〔｜ε２　−ε４　｜／｜ε１　−ε３　｜〕　・・・（１）にて算定する。【選択図】　　　　　　　　図２
2004061112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の変位に追従して変形可能な棒状体の周囲に、軸線方向に沿う光ファイバからなる第１〜第４の４本の導光路が棒状体中心から等距離で且つ角度９０°の位相差で等配付設されてなる光ファイバ歪みセンサを用い、その光ファイバに計測光パルスを入射した際に検出される後方散乱光に基づいて各導光路毎の長手方向の歪み位置と歪み値を測定し、
第１導光路の歪み値をε１　、第１導光路に対して棒状体の径方向反対側にある第３導光路の歪み値をε３　、第２導光路の歪み値をε２　、第２導光路に対して棒状体の径方向反対側にある第４導光路の歪み値をε４　としたとき、
当該歪み位置の棒状体横断面における第１及び第３導光路を結ぶ方向と測定対象物の変位方向とのなす角度θを、次式（１）；
θ＝ｔａｎ−１〔｜ε２　−ε４　｜／｜ε１　−ε３　｜〕　・・・（１）
にて算定することを特徴とする光ファイバ歪みセンサによる変位測定方法。
【請求項２】
測定対象物の変位に追従して変形可能な棒状体の周囲に、軸線方向に沿う光ファイバからなる第１〜第６の６本の導光路が棒状体中心から等距離で且つ角度６０°の位相差で等配付設されてなる光ファイバ歪みセンサを用い、その光ファイバに計測光パルスを入射した際に検出される後方散乱光に基づいて各導光路毎の長手方向の歪み位置と歪み値を測定し、
棒状体の径方向に対向配置した３対の導光路対の内、両導光路の歪み値の差の絶対値が最大となる導光路対の一方を第１導光路、他方を第４導光路とし、同絶対値が最小となる導光路対の一方を第３導光路、他方を第６導光路とし、残る導光路対の一方を第２導光路、他方を第５導光路とし、第１導光路の歪み値をε１　、第２導光路の歪み値をε２　、第３導光路の歪み値をε３　、第４導光路の歪み値をε４　、第５導光路の歪み値をε５　、第６導光路の歪み値をε６　としたとき、
当該歪み位置の棒状体横断面における第１及び第４導光路を結ぶ方向と測定対象物の変位方向とのなす角度θを、次式（２），（３）；
ｃｏｓ　（６０　°＋θ）／ｃｏｓ　θ＝｜ε２　−ε５　｜／｜ε１　−ε４　｜・・・（２）
ｃｏｓ　（６０　°−θ）／ｃｏｓ　θ＝｜ε３　−ε６　｜／｜ε１　−ε４　｜・・・（３）
のいずれかによって算定することを特徴とする光ファイバ歪みセンサによる変位測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば土塊の地滑り等による移動のような測定対象物の変位を光ファイバ歪みセンサによって歪みとして捉え、この歪み位置と歪み値とから変位方向を特定するための測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光ファイバ歪みセンサは、光ファイバに片端から入射したパルス光が内部で散乱して後方散乱光（ブリルアン散乱光）として入射端側に戻る際、光ファイバの歪み（伸縮）発生区間からの後方散乱光の周波数分布（パワースペクトラム）が歪みに比例してシフトすることを利用し、測定対象物の変位を光ファイバの歪みとして捉え、周波数分布がシフトした後方散乱光が戻るまでの時間から歪み位置を特定すると共に、その周波数分布の解析によって歪み値を測定するものであり、ＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と呼ばれている。このような光ファイバ歪みセンサによれば、光ファイバ自体がセンサとなるために線や面での広範囲な計測を行えると共に、センサへの電力供給用配線が不要であり、且つ雷や高圧線による電磁ノイズの影響を受けず、遠隔地からの高度な制御管理が可能になるという利点がある。
【０００３】
従来、光ファイバ歪みセンサを用いて土塊の地滑りによる移動を調べるには、長手方向に沿って１本の光ファイバを配設したパイプ等の変形可能な棒状体を地滑りが想定される地盤に垂直に貫設し、前記の後方散乱光の計測によって棒状体の変形に伴う光ファイバの歪みを測定するようにしている。すなわち、棒状体の軸線方向を横切る土塊の移動があれば、土塊の滑り面の位置で棒状体が変形し、この変形に伴って光ファイバの歪みを生じるから、その歪み位置から滑り面の位置（深さ）が判ると共に、その歪み値の大きさと経時的変化から地滑りの程度と進行度合を経験的に判断できる。しかしながら、このような測定では、滑り面の位置は特定できても、測定データから地滑りの変位方向は判定できないため、過去の傾向や地形等から予め変位方向が判っている場合を除き、有効な地滑り対策を講じる上で甚だ不充分であった。
【０００４】
そこで、本出願人らは先に、光ファイバ歪みセンサとして、測定対象物の変形に追従するフレキシブルな棒状体の周囲複数箇所に光ファイバからなる導光路を該棒状体の軸線に対して平行に形成したものを提案し、これを特願２０００−２９７５２５（特開２００２−１０７１２２）で開示している。しかして、このような光ファイバ歪みセンサは、前記棒状体に合成樹脂パイプを用いたものが光パイプ歪み計として、既に各地の地滑りや斜面崩壊の検知用として実際に使用されている。
【０００５】
この先行技術による光ファイバ歪みセンサでは、例えば図９（イ）で示すように、棒状体１の周囲４箇所に９０°の位相差で導光路Ｆ１〜Ｆ４を等配形成したものを用い、これを地盤Ａに垂直に貫設した状態において、固定地盤Ａ１に対して上部側土塊Ａ２が図示一点鎖線Ｌを滑り面として図示矢印Ｐのように棒状体１の導光路Ｆ１とＦ３を結ぶ径方向に移動した場合、棒状体１の変形に伴い、導光路Ｆ１の上側屈曲部ａ１　と導光路Ｆ３の下側屈曲部ｂ２　には伸張力が作用して引張歪みを生じると共に、導光路Ｆ１の下側屈曲部ａ２　と導光路Ｆ３の上側屈曲部ｂ１　には収縮力が作用して圧縮歪みを生じる一方、導光路Ｆ２及びＦ４は移動方向Ｐに対して直交する中立軸上に位置するために曲がっても伸縮作用を受けないことから、測定される導光路Ｆ１〜Ｆ４の歪み値は図９（ロ）に示すようなものとなる。なお、図９（ロ）において、縦軸は導光路の長さ方向であり、伸張歪みは（＋）の値、圧縮歪みは（−）の値として表れる。
【０００６】
この図９（ロ）より、導光路Ｆ１，Ｆ３に明瞭な歪み反転が認められることから、滑り面Ｌの位置（深さ）が歪み反転位置として特定されると共に、導光路Ｆ１，Ｆ３のみに有意的な歪みが表れ、導光路Ｆ１が（＋）歪みから（−）歪みへの反転、導光路Ｆ３が逆の歪み反転になっているので、地滑りの移動方向は導光路Ｆ１から導光路Ｆ３へ向かう方向であることが判明し、また歪み値は棒状体の変形度合に比例するために土塊の移動量も判定できる。しかして、移動方向が導光路Ｆ１，Ｆ３を結ぶ方向ならびに導光路Ｆ２，Ｆ４を結ぶ方向に一致しない場合は、導光路Ｆ１〜Ｆ４の全てに歪み反転が表れるが、変位方向との角度差が小さいほど歪み値は大きくなるため、導光路Ｆ１，Ｆ３の歪み値と導光路Ｆ２，Ｆ４の歪み値との比較と、歪み値の（＋）（−）反転の正逆から、大凡の移動方向を推定することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現状では、前記先行技術に係る光ファイバ歪みセンサを用いても、地滑りによる土塊の移動方向が実際に導光路Ｆ１，Ｆ３を結ぶ方向又は導光路Ｆ２，Ｆ４を結ぶ方向と一致することは極めて稀であり、殆どの場合は導光路Ｆ１〜Ｆ４の歪み値の比較によって大凡の移動方向しか推定できないため、測定地域の地滑りメカニズムを詳細に解析したり、地盤状況に応じた的確な地滑り防止対策を具体的に策定する上で充分とは言えず、移動方向の判定精度を更に高めることが重要な課題になっている。
【０００８】
本発明者らは、上述の情況に鑑み、前記地滑りの移動方向を始めとする測定対象物の変位方向を精度よく検知する手段について、様々な観点から鋭意検討を重ねた結果、前記先行技術に係る光ファイバ歪みセンサを利用して、且つ格別な検出機構の付設やセンサの基本構成の改変を行うことなく、従来と同様にして後方散乱光の計測によって測定される光ファイバの歪み値から、変位方向を高精度で特定し得る測定方法を究明し、本発明をなすに至った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明に係る光ファイバ歪みセンサによる変位測定方法は、測定対象物の変位に追従して変形可能な棒状体の周囲に、軸線方向に沿う光ファイバからなる第１〜第４の４本の導光路が棒状体中心から等距離で且つ角度９０°の位相差で等配付設されてなる光ファイバ歪みセンサを用い、その光ファイバに計測光パルスを入射した際に検出される後方散乱光に基づいて各導光路毎の長手方向の歪み位置と歪み値を測定し、第１導光路の歪み値をε１　、第１導光路に対して棒状体の径方向反対側にある第３導光路の歪み値をε３　、第２導光路の歪み値をε２　、第２導光路に対して棒状体の径方向反対側にある第４導光路の歪み値をε４　としたとき、当該歪み位置の棒状体横断面における第１及び第３導光路を結ぶ方向と測定対象物の変位方向とのなす角度θを、次式（１）；
θ＝ｔａｎ−１〔｜ε２　−ε４　｜／｜ε１　−ε３　｜〕　・・・（１）
にて算定することを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２の発明に係る光ファイバ歪みセンサによる変位測定方法は、測定対象物の変位に追従して変形可能な棒状体の周囲に、軸線方向に沿う光ファイバからなる第１〜第６の６本の導光路が棒状体中心から等距離で且つ角度６０°の位相差で等配付設されてなる光ファイバ歪みセンサを用い、その光ファイバに計測光パルスを入射した際に検出される後方散乱光に基づいて各導光路毎の長手方向の歪み位置と歪み値を測定し、棒状体の径方向に対向配置した３対の導光路対の内、両導光路の歪み値の差の絶対値が最大となる導光路対の一方を第１導光路、他方を第４導光路とし、同絶対値が最小となる導光路対の一方を第３導光路、他方を第６導光路とし、残る導光路対の一方を第２導光路、他方を第５導光路とし、第１導光路の歪み値をε１　、第２導光路の歪み値をε２　、第３導光路の歪み値をε３　、第４導光路の歪み値をε４　、第５導光路の歪み値をε５　、第６導光路の歪み値をε６　としたとき、当該歪み位置の棒状体横断面における第１及び第２導光路を結ぶ方向と測定対象物の変位方向とのなす角度θを、次式（２），（３）；
ｃｏｓ　（６０　°＋θ）／ｃｏｓ　θ＝｜ε２　−ε５　｜／｜ε１　−ε４　｜・・・（２）
ｃｏｓ　（６０　°−θ）／ｃｏｓ　θ＝｜ε３　−ε６　｜／｜ε１　−ε４　｜・・・（３）
のいずれかによって算定することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光ファイバ歪みセンサによる変位測定方法の原理について、以下に説明する。まず、図１に示すように、外力によって変形可能な棒状体としてのパイプ１に中心Ｏを通る方向Ｐの曲げ力が作用した場合、この方向Ｐに一致する半径方向のパイプ端縁の点Ｆに生ずる歪みεＦ　と応力σＦ　の関係は、パイプ１の弾性係数をＥとしたとき、フックの法則による線形弾性体の応力と歪みの関係式より、次式（４）で表される。
Ｅ＝σＦ　／εＦ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
また、パイプ１に発生する縁応力度σＦ　は、曲げモーメントをＭ、断面二次モーメントをＩ、曲げ方向Ｐと直交して中心Ｏを通る中立軸Ｎからの距離をＤとしたとき、次式（５）で表される。
σＦ　＝Ｍ・Ｄ／Ｉ　　　　　　　　　　　　　・・・（５）
そして、これら（４）（５）式より、歪みεＦ　値は次式（６）；
εＦ　＝Ｍ・Ｄ／ＥＩ　　　　　　　　　　　　・・・（６）
で表されるから、パイプ１の周面上に生じる歪み量は中立軸Ｎからの距離Ｄに比例することになる。
【００１２】
従って、光ファイバ歪みセンサとして、パイプ１の外周面にその軸方向に沿う光ファイバからなる４本以上で且つ偶数本の導光路を等配形成したものを使用する場合に、歪み位置の断面において、パイプ径方向に対をなす各導光路対で測定される歪み量（両導光路の歪み値の差の絶対値）の比と、各導光路対における一方の導光路の中立軸Ｎからの距離Ｄの比とに強い相関関係があれば、測定される歪み量の前記比から、基準とする導光路対の径方向と曲げ方向つまり変位方向Ｐとのなす角度を算出でき、もって変位方向Ｐを特定できることになる。
【００１３】
この仮定について、図２に示すように、パイプ１の外周面に角度９０°の位相差で第１〜第４の４本の導光路Ｆ１〜Ｆ４を等配形成した光ファイバ歪みセンサＳ１を例として説明する。なお、パイプ１の外周面の導光路形成位置には、光ファイバの取り付けと位置決めを容易にするために、予め断面半円形の軸方向に沿う溝１０…を形成している。この場合、導光路Ｆ１とＦ３、導光路Ｆ２とＦ４、がそれぞれパイプ径方向で対をなしており、導光路Ｆ１・Ｆ３の径方向と変位方向Ｐとのなす角度をθ、パイプ１の半径をｒ、パイプ中心Ｏを通って変位方向Ｐと直交する中立軸Ｎに対する導光路Ｆ１の距離をｄ１　、同じく導光路Ｆ２の距離をｄ２　とすれば；
ｄ１　＝ｒｓｉｎ（９０°−θ）＝ｒｃｏｓθ　　　　・・・（７）
ｄ２　＝ｒｓｉｎθ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（８）
であるから、導光路Ｆ１，Ｆ２の中立軸Ｎからの距離の比は；
ｄ２　／ｄ１　＝ｒｓｉｎθ／ｒｓｉｎθ＝ｔａｎθ　　・・・（９）
となる。
【００１４】
ここで、第１導光路Ｆ１の歪み値をε１　、第２導光路の歪み値をε２　、第３導光路の歪み値をε３　、第４導光路の歪み値をε４　として、導光路Ｆ１・Ｆ３及び導光路Ｆ２・Ｆ４の歪み量の比とｄ２　／ｄ１　が一致するとすれば；
｜ε２　−ε４　｜／｜ε１　−ε３　｜＝ｄ２　／ｄ１　＝ｔａｎθ・・・（１０）
となり、もって角度θは次式（１）によって求められる。
θ＝ｔａｎ−１〔｜ε２　−ε４　｜／｜ε１　−ε３　｜〕　　・・・（１）
【００１５】
また、図３に示すように、パイプ１の外周面に角度６０°の位相差で第１〜第６の６本の導光路Ｆ１〜Ｆ６を等配形成した光ファイバ歪みセンサＳ２の場合、導光路Ｆ１とＦ４、導光路Ｆ２とＦ５、導光路Ｆ３とＦ６、がそれぞれパイプ径方向で対をなしており、変位方向Ｐに近く変位量が最大となる導光路Ｆ１・Ｆ４を通る径方向と当該変位方向Ｐとのなす角度をθ、パイプ１の半径をｒ、中立軸Ｎに対する導光路Ｆ１の距離をｄ３　、同導光路Ｆ２の距離をｄ４　、同導光路Ｆ３の距離をｄ５　とすれば；
ｄ３　＝ｒｓｉｎ（９０°−θ）＝ｒｃｏｓθ　　　　・・・（１１）
ｄ４　＝ｒｃｏｓ（６０°＋θ）　　　　　　　　　　・・・（１２）
ｄ５　＝ｒｃｏｓ（６０°−θ）　　　　　　　　　　・・・（１３）
であるから、導光路Ｆ１と導光路Ｆ２，Ｆ３との中立軸Ｎからの距離の比は；
ｄ４　／ｄ３　＝ｃｏｓ（６０°＋θ）／ｃｏｓθ　　　・・・（１４）
ｄ５　／ｄ３　＝ｃｏｓ（６０°−θ）／ｃｏｓθ　　　・・・（１５）
となる。
【００１６】
そして、第１導光路Ｆ１の歪み値をε１　、第２導光路Ｆ２の歪み値をε２　、第３導光路Ｆ３の歪み値をε３　、第４導光路Ｆ４の歪み値をε４　、第５導光路Ｆ５の歪み値をε５　、第６導光路Ｆ６の歪み値をε６　として、導光路Ｆ１・Ｆ４の歪み量に対する導光路Ｆ２・Ｆ５又は導光路Ｆ３・Ｆ６の歪み量の比と、ｄ４　／ｄ３　又はｄ５　／ｄ３　が一致するとすれば、次式（２）（３）；
ｃｏｓ　（６０　°＋θ）／ｃｏｓ　θ＝｜ε２　−ε５　｜／｜ε１　−ε４　｜・・・（２）
ｃｏｓ　（６０　°−θ）／ｃｏｓ　θ＝｜ε３　−ε６　｜／｜ε１　−ε４　｜・・・（３）
のいずれかによって角度θが求められる。
【００１７】
そこで、上記仮定を検証するために、前記の４本の導光路を設けた光ファイバ歪みセンサＳ１と、６本の導光路を設けた光ファイバ歪みセンサＳ２について、せん断試験によって各導光路の歪みを実際に測定したところ、両センサＳ１，Ｓ２共に前記歪み量の比と中立軸Ｎからの距離の比とが非常によく対応しており、前記歪み量の比から角度θを算定することによって変位方向Ｐを高精度で特定できることが判明した。以下、このせん断試験について、具体的に説明する。
【００１８】
〔光ファイバ歪みセンサＳ１，Ｓ２の構成〕
直径４０ｍｍ，長さ４ｍのＶＰ管からなるパイプ１の外周面に、ガラスＦＲＰ被覆タイプの光ファイバをエポキシ系接着剤にて接着することにより、センサＳ１では図４（イ）の如く９０°の位相差で４本の導光路Ｆ１〜Ｆ４を、センサＳ２では図５（イ）の如く６０°の位相差で６本の導光路Ｆ１〜Ｆ６をそれぞれ形成し、その上にアルミテープを貼着して保護した。。図４（ロ）及び図５（ロ）はパイプ１を外周面の展開図として表しており、両センサＳ１，Ｓ２共に各導光路は１本の光ファイバ２を折り返す形で配設して細長い矩形で示す区間を接着して構成され、その一端側がＢＯＴＤＲ歪み測定装置３（安藤電気社製ＡＱ８６０３：歪測定精度１００μｓｔ、光源パルス幅１０ｎｓにおける距離分解能１ｍ）に接続されている。しかして、このＢＯＴＤＲ歪み測定装置３は、パルス光源、光検出部、信号処理部、駆動制御部、表示部、モニタ等を含んでおり、光ファイバ２にパルス光を入射させ、戻って来る後方散乱光の周波数分布を解析して光ファイバの歪み位置と歪み値を表示できるようになっている。
【００１９】
〔せん断試験装置〕
図６に示すように、外周面に導光路を設けたパイプ１の長手方向両側部を半割型の保持枠４，５で抱持し、その一端側を固定部としてＨ形鋼からなる基台６に固定すると共に、他端側を可動部としてジャッキ７に取り付けて上方へ変位可能としており、その変位によって両保持枠４，５の内端位置がパイプ１の変形部１ａ，１ｂとなる。なお、パイプ１の固定部及び可動部の長さは１．５０ｍ、変形部１ａ，１ｂの間隔は１ｍに設定されている。
【００２０】
〔せん断試験〕
センサＳ１については、図７（イ）〜（ハ）に示すように、導光路Ｆ１−Ｆ３の径方向に対する変位方向Ｐの角度θを０°、２２．５°、４５°の各々に設定し、各設定角度において後記表１〜３に示す各変位量で光源パルス幅１０ｎｓによる歪み測定を行った。また、センサＳ２については、図８（イ）〜（ハ）に示すように、導光路Ｆ１・Ｆ４の径方向に対する変位方向Ｐの角度θを０°、１５°、３０°の各々に設定し、各設定角度において後記表４〜６に示す各変位量で光源パルス幅１０ｎｓによる歪み測定を行った。この測定結果から得られる歪み量と該歪み量の比を、中立軸Ｎからの距離比と共に後記表１〜６に示す。なお、各表における歪み量は、変形部１ａ，１ｂの平均で示した。
【００２１】
【表１】
2004061112.tif 000003
【００２２】
【表２】
2004061112.tif 000004
【００２３】
【表３】
2004061112.tif 000005
【００２４】
【表４】
2004061112.tif 000006
【００２５】
【表５】
2004061112.tif 000007
【００２６】
【表６】
2004061112.tif 000008
【００２７】
表１〜表６に示すように、両センサＳ１，Ｓ２共に、実測値に基づく前記歪み量の比は、理論値に相当する中立軸Ｎからの距離比と非常によく対応しており、、殆ど一致している。従って、導光路４本の光ファイバ歪みセンサＳ１では前記（１）式から、導光路６本の光ファイバ歪みセンサＳ２では前記（２）式又は（３）式から、測定した歪み値に基づいて前記角度θを算定することにより、変位方向Ｐを概ね±１０％という僅かな誤差内で特定できる。
【００２８】
なお、導光路６本の光ファイバ歪みセンサＳ２では、前記（２）式又は（３）式を適用する上で、パイプ１の径方向に対向配置した３対の導光路対の内、歪み量つまり両導光路の歪み値の差の絶対値が最大となる導光路対の一方を第１導光路Ｆ１、他方を第４導光路Ｆ４、同絶対値が最小となる導光路対の一方を第３導光路Ｆ３、他方を第６導光路Ｆ６、残る導光路対の一方を第２導光路Ｆ２、他方を第５導光路Ｆ５とすればよい。しかして、２つの導光路対の歪み量が同じであれば、該歪み量よりも残る導光路対の歪み量が大きい場合は図８（イ）の角度θ＝０°に相当し、逆に小さい場合は図８（ハ）の角度θ＝３０°に相当する。また、前記（２）式及び（３）式では角度θを単純には算出できないが、予めθに０°〜３０°までの角度を当てはめて前記（２），（３）式の左辺の数値を算出し、θの角度毎（例えば１°毎）の該数値を示す対照表を作成しておけば、実測した歪み量を該対照表に照らし合わすだけで簡単に角度θを特定できる。なお、導光路６本の場合のθは最大３０°である。
【００２９】
一方、このような歪み量の比と中立軸Ｎからの距離比との相関関係は、導光路を８本、１０本、１２本…と多くした場合にも当然に成立する。しかるに、変位方向Ｐは既述の導光路４本又は６本の構成で充分に精度よく特定でき、それ以上に導光路の数を増やしても別段の効果がない上、導光路の形成には非常に手間を要するため、導光路を８本やそれ以上にすることはコスト高になるだけで無意味である。
【００３０】
なお、例示した光ファイバ歪みセンサＳ１，Ｓ２では棒状体としてパイプ１を用いているが、測定対象物の変形に追従して変形可能なものであれば、中実の棒状体も使用可能である。また、棒状体としてパイプのような中空材を用いる場合は、導光路を棒状体の内周面に形成しても差し支えない。更に棒状体は断面円形のものに限らず、四角形や六角形等の他の断面形状を有するものであっても、４本又は６本の導光路を棒状体中心から等距離で等配配置できればよい。しかして、例示したパイプ１の外周面には導光路形成位置に溝１０を設けているが、棒状体の平坦周面に直接に又は介在物を介して光ファイバを貼着して導光路を形成してもよい。その他、導光路の保護や他の目的で、棒状体にフレキシブルなカバーを被せたり、その外周面に被覆層を形成してもよい。
【００３１】
本発明に係る変位測定方法は、地滑りや斜面崩壊の検知用として地盤に貫設した光ファイバ歪みセンサを利用して土塊の変位方向を特定するのに特に有用であるが、それ以外の光ファイバ歪みセンサを用いた様々な変位測定にも適用できる。例えば、橋脚や建造物等の基盤を支えるために地中に打ち込むコンクリート杭の中心孔に該光ファイバ歪みセンサを配設しておけば、その歪み測定からコンクリート杭に歪み（変位）を生じさせる地中圧力の水平方向の向きを特定できる。また、トンネル壁に沿って該光ファイバ歪みセンサを配設すれば、該トンネル壁に加わる異常地圧の位置と方向を知ることが可能となる。更に、様々な地中埋設管については、その埋設管自体を光ファイバ歪みセンサの前記棒状体として外周面に光ファイバによる導光路を形成し、歪み測定によって埋設管に加わる断面方向の圧力の向きを特定することが可能である。更に、水中等の流体中における測定対象物についても、該光ファイバ歪みセンサを配設により、流体圧による変位位置と変位方向を特定することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の変位測定方法によれば、例えば土塊の地滑り等による移動のような測定対象物の変位を光ファイバ歪みセンサによって測定する場合に、該光ファイバ歪みセンサに対して格別な検出機構の付設やセンサの基本構成の改変を行うことなく、本来の後方散乱光の計測によって測定される光ファイバの歪み値に基づいて、変位位置と共に変位方向を高精度で特定できるから、変位方向の予測がつかない部位での変位測定に極めて有効であり、また例えば測定地域の地滑りメカニズムを詳細に解析したり、地盤状況に応じた有効な地滑り防止対策を具体的に策定する上で非常に有用な情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】曲げ歪みの説明に採用したパイプの断面図である。
【図２】本発明に係る変位測定方法の説明に採用した４本の導光路を備える光ファイバ歪みセンサの横断面図である。
【図３】本発明に係る変位測定方法の説明に採用した６本の導光路を備える光ファイバ歪みセンサの横断面図である。
【図４】せん断試験に用いた４本の導光路を備える光ファイバ歪みセンサを示し、（イ）は横断面図、（ロ）はパイプ外周面を展開して示す光ファイバの配線図である。
【図５】せん断試験に用いた６本の導光路を備える光ファイバ歪みセンサを示し、（イ）は横断面図、（ロ）はパイプ外周面を展開して示す光ファイバの配線図である。
【図６】光ファイバ歪みセンサのせん断試験装置を示す側面図である。
【図７】同せん断試験における４本の導光路を備える光ファイバ歪みセンサの配置を示し、（イ）は設定角度θ＝０°、（ロ）は設定角度θ＝２２．５°、（ハ）は設定角度θ＝４５°におけるそれぞれ横断面図である。
【図８】同せん断試験における６本の導光路を備える光ファイバ歪みセンサの配置を示し、（イ）は設定角度θ＝０°、（ロ）は設定角度θ＝１５°、（ハ）は設定角度θ＝３０°におけるそれぞれ横断面図である。
【図９】光ファイバ歪みセンサによる地滑りの測定を示し、（イ）は地滑りに伴う該センサの変形状態を示す概略縦断側面図、（ロ）は該センサの各導光路の長手方向に沿った歪みを示す特性図である。
【符号の説明】
１　　　　　パイプ（棒状体）
２　　　　　光ファイバ
３　　　　　ＢＯＴＤＲ歪み測定装置
Ｆ１　　　　第１の導光路
Ｆ２　　　　第２の導光路
Ｆ３　　　　第３の導光路
Ｆ４　　　　第４の導光路
Ｆ５　　　　第５の導光路
Ｆ６　　　　第６の導光路
Ｓ１，Ｓ２　光ファイバ歪みセンサ
Ｏ　　　　　パイプ中心
Ｐ　　　　　変位方向
Ｎ　　　　　中立軸
θ　　　　　角度
ｄ１　〜ｄ５　　中立軸からの距離
【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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