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JP2001249035A - Optical fiber sensor and method for detecting structural state change using the same - Google Patents

Optical fiber sensor and method for detecting structural state change using the same

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JP2001249035A
JP2001249035A JP2000060822A JP2000060822A JP2001249035A JP 2001249035 A JP2001249035 A JP 2001249035A JP 2000060822 A JP2000060822 A JP 2000060822A JP 2000060822 A JP2000060822 A JP 2000060822A JP 2001249035 A JP2001249035 A JP 2001249035A
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optical fiber
fiber sensor
embankment
strain
state change
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JP2000060822A
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満 木原
Katsumi Hiramatsu
克美 平松
Masaki Shima
正樹 嶋
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • E02B3/10Dams; Dykes; Sluice ways or other structures for dykes, dams, or the like
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】堤防の日常管理、洪水時などの緊急時における
堤防の状態把握、河川管理の判断に必要な基礎データの
収集を、人手による点検、巡視によらずに可能とする、
光ファイバセンサとそれを用いて構造物の状態変化を検
知する方法を提供すること。 【解決手段】光ファイバ心線2を被覆する被覆部材3
と、長手方向に並ぶ複数箇所に接着固定された布片1と
を有する光ファイバケーブル4と、光ファイバケーブル
4の一部又は全部を構造物内部に埋設し、光ファイバケ
ーブル4に光を入射させ、該構造物の状態が外的要因に
よって変化する場合に、該変化に応じて生ずる光ファイ
バ心線2のひずみによる光散乱の変化を光ファイバひず
み計測装置によって計測し、それによって構造物の状態
変化を検知することを特徴とする構造物の状態変化を検
知する方法とを構成する。
(57) [Abstract] [Problem] Daily management of levees, grasp of dike conditions in emergencies such as floods, and collection of basic data necessary for judgment on river management are possible without manual inspection and patrol. Do
Provided is an optical fiber sensor and a method for detecting a state change of a structure using the optical fiber sensor. A covering member (3) for covering an optical fiber (2).
And an optical fiber cable 4 having cloth pieces 1 bonded and fixed at a plurality of locations arranged in the longitudinal direction, and a part or all of the optical fiber cable 4 is buried inside the structure, and light is incident on the optical fiber cable 4. When the state of the structure changes due to an external factor, a change in light scattering due to the strain of the optical fiber core wire 2 generated in accordance with the change is measured by an optical fiber strain measuring device, and thereby, the structure of the structure is measured. A method for detecting a state change of a structure, characterized by detecting a state change.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、河川堤防などを例
とする構造物の状態変化を検知する光ファイバセンサ
と、それを用いて構造物の状態変化を検知する方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber sensor for detecting a state change of a structure such as a river embankment, and a method for detecting a state change of the structure using the sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】ここでは、従来の技術の説明として、土
砂から成る構造物の中で、その代表である河川堤防の管
理技術について説明する。
2. Description of the Related Art Here, as a description of a conventional technique, a description will be given of a technique of managing a river embankment, which is a typical example of a structure made of earth and sand.

【0003】従来、河川堤防などの、土砂からなる構造
物の管理は、人による定期的な点検及び巡視で行ってい
る。河川堤防はその延長が極めて長く、さらに堤体内部
の土質構成が複雑であることから、管理上有効な項目で
ある堤防内部の水の動き、これに伴う堤体そのものの動
きは、日常・非日常時の巡視員の経験による目視点検に
頼っているのが現状である。
[0003] Conventionally, management of structures made of earth and sand, such as river embankments, is performed by regular inspection and patrol by humans. The river levees are extremely long, and the soil structure inside the levees is complicated. Therefore, the movement of water inside the levees, which is an effective item for management, and the movement of the levees themselves accompanying them are daily and unusual. At present, it relies on visual inspections based on daily patrol experience.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】人手による点検や巡視
で河川全延長の常時監視を行うことは経済的に難しく、
また洪水時の確認作業には危険が伴うという問題があ
る。経験的に、あるいは河川の構造から決壊が予想され
る地点に何らかのセンサを設置して遠隔監視を行うこと
は容易に考えられるが、河川の全延長に渡って監視シス
テムを経済的に実現する手段は、従来存在しなかった。
It is economically difficult to constantly monitor the entire length of a river by manual inspection or patrol.
In addition, there is a problem that confirmation work at the time of the flood involves danger. It is easy to empirically or remotely install a sensor at a location where a river is expected to break due to the river structure, but it is easy to consider, but it is a means to implement a monitoring system economically over the entire length of the river. Did not previously exist.

【0005】本発明は前述の課題に鑑みてなされたもの
で、堤防の日常管理、洪水時などの緊急時における堤防
の状態把握、河川管理の判断に必要な基礎データの収集
を、人手による点検、巡視によらずに可能とする、光フ
ァイバセンサとそれを用いて構造物の状態変化を検知す
る方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has been carried out by a manual inspection of daily management of a dike, grasping of a dike condition in an emergency such as a flood, and collection of basic data necessary for judgment of river management. It is an object of the present invention to provide an optical fiber sensor and a method for detecting a change in the state of a structure using the optical fiber sensor, which can be performed without patrol.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、請求項1に記載したように、ひ
ずみによって光散乱特性が変化する性質を有する光ファ
イバ心線と、該光ファイバ心線を被覆する被覆部材とを
有する光ファイバセンサであって、該光ファイバセンサ
の、長手方向に間隔をへだてて位置する複数箇所に接着
固定された布片を有することを特徴とする光ファイバセ
ンサを構成する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an optical fiber core having a property that a light scattering characteristic is changed by a strain, An optical fiber sensor comprising: a covering member for covering a fiber core, wherein the optical fiber sensor has cloth pieces adhered and fixed at a plurality of locations located at intervals in the longitudinal direction. Construct a fiber sensor.

【0007】また、本発明においては、請求項2に記載
したように、前記布片が前記光ファイバ心線に直接接着
固定されていることを特徴とする請求項1に記載の光フ
ァイバセンサを構成する。
Further, in the present invention, as described in claim 2, the optical fiber sensor according to claim 1, wherein the cloth piece is directly adhered and fixed to the optical fiber core. Constitute.

【0008】また、本発明においては、請求項3に記載
したように、請求項1又は2に記載の光ファイバセンサ
を用いて構造物の状態変化を検知する方法であって、該
光ファイバセンサのファイバ部分の一部又は全部を該構
造物内部に埋設し、該光ファイバセンサに光を入射さ
せ、該構造物の状態が外的要因によって変化する場合
に、該変化に応じて前記光ファイバ心線中に生ずるひず
みによって変化する前記光ファイバ心線中の散乱光を計
測することによって、該構造物の状態変化を検知するこ
とを特徴とする、光ファイバセンサを用いて構造物の状
態変化を検知する方法を構成する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a change in the state of a structure using the optical fiber sensor according to the first or second aspect. A part or all of the fiber portion of the optical fiber is embedded in the structure, light is incident on the optical fiber sensor, and when the state of the structure changes due to an external factor, the optical fiber is changed according to the change. Detecting a change in the state of the structure by measuring scattered light in the optical fiber which changes due to strain generated in the core; detecting a change in the state of the structure using an optical fiber sensor; Configure a method for detecting

【0009】また、本発明においては、請求項4に記載
したように、光ファイバひずみ計測装置に前記散乱光を
入力することによって、前記光ファイバ心線中における
前記ひずみの位置と大きさとを特定することを特徴とす
る請求項3に記載の、光ファイバセンサを用いて構造物
の状態変化を検知する方法を構成する。
In the present invention, the position and magnitude of the strain in the optical fiber core are specified by inputting the scattered light to an optical fiber strain measuring device. A method for detecting a state change of a structure using an optical fiber sensor according to claim 3 is configured.

【0010】また、本発明においては、請求項5に記載
したように、前記構造物が河川堤防であることを特徴と
する請求項3又は4に記載の、光ファイバセンサを用い
て構造物の状態変化を検知する方法を構成する。
Further, in the present invention, as described in claim 5, the structure is a river embankment, and the structure is formed by using an optical fiber sensor according to claim 3 or 4. A method for detecting a state change is configured.

【0011】本発明を、上記の堤防の日常管理、洪水時
などの緊急時における堤防の状態把握、あるいは、河川
管理の判断に必要な基礎データの収集に適用すれば、管
理上有効な項目である堤体そのものの動きを、巡視員の
経験による目視点検ではなく、光ファイバセンサによっ
て堤体内部の土砂の動きそのものを物理的な変化量とし
て把握することができる。
If the present invention is applied to the above-mentioned daily management of the embankment, grasp of the state of the embankment in the event of an emergency such as a flood, or collection of basic data necessary for the judgment of river management, the items effective in management are as follows. The movement of a certain embankment itself can be grasped as a physical change amount by the optical fiber sensor instead of the visual inspection based on the experience of the patrol member, but by the optical fiber sensor.

【0012】光ファイバはそれ自体が連続的なセンサで
あり、同時に計測信号の伝達手段でもある。この光ファ
イバを利用すれば、長距離にわたる計測システムを経済
的に構築することが可能であり、河川堤防など非常に長
い構造物の常時監視が実現できる。このため、本発明
は、特に、河川堤防などの非常に長い構造物の監視に特
に適している。
The optical fiber itself is a continuous sensor and at the same time a means for transmitting measurement signals. By using this optical fiber, it is possible to economically construct a measurement system over a long distance, and it is possible to constantly monitor an extremely long structure such as a river embankment. This makes the invention particularly suitable for monitoring very long structures, such as river embankments.

【0013】また、本発明は、堤防の変形を長い距離に
渡って、飛び飛びの地点ではなくほとんど連続的に自動
計測可能で、しかも計測システムを経済的に構築できる
ことを特徴としている。
Further, the present invention is characterized in that the deformation of the embankment can be automatically measured almost continuously over a long distance, not at discrete points, and that the measuring system can be constructed economically.

【0014】本発明の請求項1又は2に記載の光ファイ
バセンサは、たとえば、構造物の一種である河川堤防の
堤体内部に、光ファイバセンサのファイバ部分の一部又
は全部を埋設して用いられる。そして、堤体内部で、外
的要因によって一部の土砂が動く場合に、該光ファイバ
センサに接着固定された布片が動く土砂と共に動くこと
が利用される。すなわち、土砂が動かない位置にある布
片は構造物中に固定された状態にあるのに対して、土砂
が動く位置にある布片は構造物中の土砂の動きと一体と
なって動くので、この2つの布片の相対位置関係が変化
し、それによって、この2つの布片の間にある光ファイ
バセンサの光ファイバ心線にひずみが生ずる。そのひず
みを光ファイバひずみ計測装置によって計測することに
よって、対象構造物内部の状態変化を検知することがで
きる。
An optical fiber sensor according to claim 1 or 2 of the present invention is, for example, such that a part or all of a fiber portion of an optical fiber sensor is buried in a bank of a river embankment, which is a kind of structure. Used. When a part of the earth and sand moves inside the embankment due to an external factor, it is utilized that the cloth piece adhered and fixed to the optical fiber sensor moves together with the moving earth and sand. In other words, the piece of cloth in the position where the earth and sand does not move is fixed in the structure, while the piece of cloth in the position where the earth and sand moves moves together with the movement of the earth and sand in the structure. The relative positional relationship between the two pieces of cloth changes, thereby causing a strain in the optical fiber core of the optical fiber sensor between the two pieces of cloth. By measuring the strain with an optical fiber strain measuring device, a change in the state inside the target structure can be detected.

【0015】請求項1に記載の本発明に係る光ファイバ
センサにおいては、布片と光ファイバケーブルを用い
て、光ファイバケーブルの任意の箇所に布片を接着固定
することで簡易に光ファイバセンサを作製することがで
きる。この光ファイバケーブルに接着固定された布片
は、この光ファイバケーブルが、光ファイバセンサのフ
ァイバ部分として、構造物内部に埋設された場合に、構
造物内部の変位に対して該内部と共に変位し、それによ
って、光ファイバ心線にひずみを生じさせる作用を有す
る。さらに、作製した光ファイバセンサの施工では、堤
防の改修工事の際に、又は部分的に堤防を掘削する工事
の際に、堤防内部に光ファイバセンサのファイバ部分を
任意の形状で埋設することができる。
In the optical fiber sensor according to the first aspect of the present invention, the cloth piece and the fiber optic cable are used, and the cloth piece is adhered and fixed to an arbitrary portion of the fiber optic cable to easily perform the fiber optic sensor. Can be produced. When the optical fiber cable is buried inside the structure as a fiber portion of the optical fiber sensor, the cloth piece bonded and fixed to the optical fiber cable is displaced together with the inside of the structure with respect to the displacement inside the structure. Accordingly, it has an effect of causing distortion in the optical fiber. In addition, in the construction of the fabricated optical fiber sensor, the fiber part of the optical fiber sensor can be buried in the dike in any shape during the renovation work of the embankment or the work of excavating the embankment partially. it can.

【0016】光ファイバセンサの計測では、埋設した光
ファイバセンサに光ひずみ測定装置から光を入射させ、
埋設した光ファイバセンサからの戻り光を測定すること
で、光ファイバ各位置でのひずみ変化量を特定すること
ができる。このひずみ量を土砂の動きのパラメータとす
ることで、堤防内部の状態変化を堤防全体の長い距離に
わたって、連続的に簡易に監視することができる。
In the measurement of the optical fiber sensor, light is incident on the embedded optical fiber sensor from the optical strain measuring device,
By measuring the return light from the embedded optical fiber sensor, the amount of strain change at each position of the optical fiber can be specified. By using this strain amount as a parameter of the movement of the earth and sand, a change in the state of the embankment can be continuously and easily monitored over a long distance of the entire embankment.

【0017】請求項2に記載の光ファイバセンサにおい
ては、光ファイバケーブル中の光ファイバ心線だけを布
片に直接接着固定することで、土砂の動きが光ファイバ
心線に直接伝わる。このことから、堤体によってその土
質構成の違いにより土砂の動き方に差異があったとして
も、光ファイバ心線を変えることで、土質構成の異なる
堤防ごとに最適な光ファイバセンサを提供することがで
きる。
In the optical fiber sensor according to the present invention, the movement of the earth and sand is directly transmitted to the optical fiber core by directly bonding and fixing only the optical fiber core in the optical fiber cable to the cloth piece. From this fact, even if there is a difference in the movement of earth and sand due to the difference in soil composition depending on the embankment body, by changing the optical fiber core wire, it is possible to provide an optimal optical fiber sensor for each dike with different soil composition Can be.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)以下、本発明の
一実施の形態を、図1〜4を参照して説明する。
(Embodiment 1) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0019】光ファイバセンサは、光ファイバ心線や構
造物内部で土砂による圧力や水等の腐食から光ファイバ
心線を保護する目的で被覆部材を有した光ファイバケー
ブルと布片から構成されている。そのような光ファイバ
センサ(請求項1に記載の光ファイバセンサに該当する
もの)を図1に示す。
The optical fiber sensor is composed of an optical fiber cable having a covering member and a cloth piece for the purpose of protecting the optical fiber core from corrosion by water and the like due to earth pressure and water inside the optical fiber core and the structure. I have. Such an optical fiber sensor (corresponding to the optical fiber sensor according to claim 1) is shown in FIG.

【0020】ここで、この光ファイバケーブルの心線2
は、ひずみによって光散乱特性が変化する性質を有して
いなければならないが、通常使用される心線材料、たと
えば溶融石英はこの条件を満足する。
Here, the core 2 of this optical fiber cable
Must have a property that the light scattering property changes due to strain, but a commonly used core material, for example, fused silica satisfies this condition.

【0021】また、ここでは、布片としては土木構造物
用の資材である不織布の一部分を切り取って作製した不
織布片1を用いている。このような不織布は、容易、か
つ安価に入手でき、しかも、これを河川堤防中に埋設し
た場合に、土砂とのなじみが良好であり、土砂と光ファ
イバとが一体となって変位するための極めて有効な部材
となる。
In this case, as the cloth piece, a nonwoven cloth piece 1 produced by cutting out a part of a nonwoven fabric which is a material for civil engineering structures is used. Such a nonwoven fabric can be easily and inexpensively obtained, and when it is buried in a river embankment, the nonwoven fabric has good compatibility with earth and sand, and the earth and the optical fiber are displaced integrally. This is an extremely effective member.

【0022】光ファイバケーブル4は光ファイバ心線2
と被覆部材3がゆるみの無い状態で一体化されており、
光ファイバケーブルを引っ張った場合、光ファイバ心線
と保護部材が同じだけ伸びる構造となっている。
The optical fiber cable 4 is an optical fiber core 2
And the covering member 3 are integrated without loosening,
When the optical fiber cable is pulled, the optical fiber core wire and the protection member extend by the same amount.

【0023】光ファイバセンサは、図1に示すように、
光ファイバケーブル4の長手方向に沿って、或る間隔で
へだたった複数の箇所に、四角形の不織布片1が接着材
5でサンドイッチ状に接着固定されて形成されている。
The optical fiber sensor is, as shown in FIG.
A plurality of rectangular non-woven fabric pieces 1 are formed by being adhesively fixed in a sandwich shape with an adhesive 5 at a plurality of locations which are bent at certain intervals along the longitudinal direction of the optical fiber cable 4.

【0024】以下、上記の光ファイバセンサを河川堤防
に適用した例(請求項3、4又は5に記載の、光ファイ
バセンサを用いて構造物の状態変化を検知する方法に該
当するもの)を図2で説明する。
Hereinafter, an example in which the above-mentioned optical fiber sensor is applied to a river embankment (corresponding to the method for detecting a state change of a structure using an optical fiber sensor according to the third, fourth or fifth aspect) will be described. This will be described with reference to FIG.

【0025】図1の光ファイバセンサを図2(a)、
(b)に示すように土砂から成る、斜面7、天端9をも
つ河川堤防6の斜面7に対して平行で、長手方向に対し
て垂直にゆるみの無い光ファイバの部分a、b、c、d
と平行に、急激な曲げが生じない状態で、例えば堤防法
面(斜面7)から深さ8の位置に埋設する。この河川堤
防に埋設した光ファイバセンサは、同一種類の配線系光
ファイバ10(点線で省略して示す)に接続され、さら
に計測小屋等にある光ファイバひずみ計測装置11(B
−OTDR:Brillouin Optical Time Domain Reflecto
meter)(例えば、特開平05−240699号公報参
照)につながっている。
FIG. 2A shows the optical fiber sensor of FIG.
As shown in (b), portions a, b, c of optical fibers made of earth and sand, which are parallel to the slope 7 of the river embankment 6 having the slope 7 and the top end 9 and which are perpendicular to the longitudinal direction without loosening. , D
In parallel with this, it is buried, for example, at a depth 8 from the embankment slope (slope 7) in a state where sharp bending does not occur. The optical fiber sensor buried in the river embankment is connected to the same type of wiring optical fiber 10 (illustrated by dotted lines), and furthermore, to an optical fiber strain measuring device 11 (B
-OTDR: Brillouin Optical Time Domain Reflecto
meter) (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-240699).

【0026】ここで光ファイバひずみ測定装置11と
は、図3に示すように、光ファイバの片端から光パルス
15を入射し、光ファイバからの戻り光(散乱光)を測
定するものである。散乱光の中でブリルアン(Brilloui
n)散乱光は、光ファイバの一部分(図3中の16)にひ
ずみがあると、そのひずみ量に比例して、周波数が変化
する性質がある(図3中の17でその変化量を示す)。
この特性を利用して、光ファイバ中の周波数の変化17
を測定することで光ファイバのひずみ量を知り、散乱光
の戻ってくる時間を測定し、その測定値を光ファイバの
長さ方向の距離に変換することで、ひずみ発生領域の位
置18を知ることができる。
Here, as shown in FIG. 3, the optical fiber strain measuring device 11 is a device that receives an optical pulse 15 from one end of the optical fiber and measures the return light (scattered light) from the optical fiber. Brilloui in the scattered light
n) Scattered light has the property of changing the frequency in proportion to the amount of distortion when a part of the optical fiber (16 in FIG. 3) is distorted (the amount of change is indicated by 17 in FIG. 3). ).
Utilizing this characteristic, the frequency change in the optical fiber 17
Is measured to determine the amount of strain in the optical fiber, the return time of the scattered light is measured, and the measured value is converted into a distance in the length direction of the optical fiber to determine the position 18 of the strain generation region. be able to.

【0027】堤防の監視にあたっては、上記の光ファイ
バひずみ測定装置11と河川堤防6に埋設した図1の光
ファイバセンサを用いて観測を行う。
In monitoring the embankment, observation is performed using the optical fiber strain measuring device 11 and the optical fiber sensor of FIG. 1 embedded in the river embankment 6.

【0028】まず堤防に変化が無い場合、堤防内部の土
砂の変化がなく、そのため光ファイバセンサの状態も初
期の設置状態から変化がないと観測できる。これに対し
て、図2中の部分12のように堤防の上が移動した場合
には、不織布片1(a)が土砂と一体となって移動する
ことから、移動していない不織布片1(b)と不織布片
1(a)との距離が、図2中、13から14に伸びる。
光ファイバひずみ測定装置11でその伸びの大きさ(図
2中の14)とそのひずみ発生領域の位置を測定するこ
とで、堤防内部の状態変化が生じた地点(図2中のcの
位置)とその大きさを知ることが可能となる。
First, when there is no change in the embankment, there is no change in the earth and sand inside the embankment, and therefore, it can be observed that the state of the optical fiber sensor does not change from the initial installation state. On the other hand, when the top of the embankment moves like the portion 12 in FIG. 2, the nonwoven fabric piece 1 (a) moves together with the earth and sand, and thus the nonwoven fabric piece 1 ( The distance between b) and the nonwoven fabric piece 1 (a) extends from 13 to 14 in FIG.
By measuring the magnitude of the elongation (14 in FIG. 2) and the position of the strain generation region with the optical fiber strain measuring device 11, a point where the state change inside the embankment occurs (the position of c in FIG. 2). And its size.

【0029】本実施の形態における光ファイバセンサで
実験した結果を図4を用いて説明する。河川堤防を模擬
した堤体を作り、その堤体内に図2(a)、(b)に示
すような状態で光ファイバセンサを設置した。堤体に
は、河川の洪水状態にするため堤体側部に湛水槽を設
け、そこに高水位の水を長時間湛水させておいた。堤体
崩壊は、水が土砂の中に浸透していき、その状態が長時
間続くと堤体内部の土砂がぐずみ始め、その後堤体の裾
付近から土砂が動き始め、崩壊につながる。実験におい
ては、この堤体崩壊の現象を模擬したものである。
The result of an experiment conducted with the optical fiber sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIG. An embankment simulating a river embankment was made, and an optical fiber sensor was installed in the embankment in a state as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). In the embankment, a flood tank was provided on the side of the embankment to flood the river, and high-level water was flooded there for a long time. When the embankment collapses, water permeates into the sediment, and if the condition continues for a long time, the sediment inside the embankment starts to swell, and then the sediment starts to move from near the foot of the embankment, leading to collapse. In the experiment, this phenomenon of the embankment collapse was simulated.

【0030】実験開始からの光ファイバひずみ測定装置
を用いて計測した光ファイバセンサのデータを図4に示
す。図のグラフでは、横軸に実験開始からの経過時間
を、縦軸に光ファイバセンサ(図2(a)中の例えば
c)のひずみ変化量を示している。光ファイバセンサの
ひずみは、実験開始から1時間ぐらいはほとんど変化が
みられなかったが、1時間の経過後に、ひずみの値が大
きくなり始め、3時間経過後にはさらに急激にひずみが
大きくなり、そのような変化は実験終了まで続いた。こ
こで、実験開始から約4時間ぐらいから目視によって堤
体の崩壊が観測できたのに対して、光ファイバセンサで
はその2時間半前から、ひずみが変化していることか
ら、堤体内部の状態変化を感度よく検出し、早期に崩壊
の予兆現象をとらえることができた。以上の実験から、
本発明の実施形態1の光ファイバセンサを用いた河川堤
防等の構造物の監視が、人間の巡視点検に代わって、人
間の巡視点検以上に有効であることを実証確認した。 (実施の形態2)以下、光ファイバセンサの埋設配置に
関して、実施の形態1とは異なる実施の形態例を、図5
を用いて説明する。
FIG. 4 shows data of the optical fiber sensor measured using the optical fiber strain measuring device from the start of the experiment. In the graph, the horizontal axis indicates the elapsed time from the start of the experiment, and the vertical axis indicates the amount of change in strain of the optical fiber sensor (for example, c in FIG. 2A). The strain of the optical fiber sensor hardly changed for about one hour from the start of the experiment, but after one hour, the strain value began to increase, and after three hours, the strain increased more rapidly. Such changes continued until the end of the experiment. Here, the collapse of the embankment could be visually observed from about 4 hours after the start of the experiment, whereas the strain in the optical fiber sensor changed from 2.5 hours before that, so the inside of the embankment could be observed. The state change was detected with high sensitivity, and a sign of collapse could be detected early. From the above experiment,
It has been verified that monitoring of a structure such as a river embankment using the optical fiber sensor according to the first embodiment of the present invention is more effective than human patrol inspection instead of human patrol inspection. (Embodiment 2) Hereinafter, an embodiment different from Embodiment 1 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0031】請求項1に記載の光ファイバセンサを、図
5(a)、(b)に示すように河川堤防6の斜面7に対
して平行で、長手方向に対して平行な状態で、例えば堤
防法面(斜面7)から或る深さ8の位置に埋設する。こ
の場合には、堤防の上の部分(図中の12)が、図中白
矢印の方向に移動した場合に、図中の不織布片1(a)
が一体となって動き、その不織布片の両隣の不織布片1
(b)、1(c)が固定点となり、光ファイバケーブル
のb、cの部分が伸びる(図中、13が14だけ伸び
る)。この伸び14を、実施の形態1と同様に、光ファ
イバひずみ測定装置11で計測することで、堤防の状態
変化とその位置を特定することができる。 (実施の形態3)次に、請求項2に係る発明の実施の形
態例を、図6を用いて説明する。
The optical fiber sensor according to claim 1 is parallel to the slope 7 of the river embankment 6 and parallel to the longitudinal direction as shown in FIGS. It is buried at a certain depth 8 from the embankment slope (slope 7). In this case, when the upper part of the embankment (12 in the figure) moves in the direction of the white arrow in the figure, the nonwoven fabric piece 1 (a) in the figure
Move together, and the non-woven fabric pieces 1 on both sides of the non-woven fabric piece
(B) 1 (c) becomes a fixed point, and the portions b and c of the optical fiber cable extend (13 extends in the figure by 14). By measuring the elongation 14 with the optical fiber strain measuring device 11 as in the first embodiment, it is possible to specify a change in the state of the embankment and its position. (Embodiment 3) Next, an embodiment of the invention according to claim 2 will be described with reference to FIG.

【0032】光ファイバケーブル4は、実施の形態1と
同様に、光ファイバ心線2と被覆部材3とから構成し、
それらをゆるみのある状態で作製する。その光ファイバ
ケーブル4に不織布片1を接着材5で固定する際、図6
に示すように、光ファイバケーブル4の被覆部分の一部
分における被覆部材3を、カッターナイフなどで切り裂
いて除去し、その部分に露出した光ファイバ心線2のみ
を不織布片1に接着材5で固定して光ファイバセンサを
作製する。ここで作製した光ファイバセンサを堤防に適
用する場合は、上記の実施の形態1又は2と同様であ
る。その効果は、光ファイバケーブル中の光ファイバ心
線のみを不織布片に接着固定することで、土砂の動きが
光ファイバ心線に直接伝わることから、堤体によってそ
の土質構成の違いにより土砂の動き方に差異があったと
しても、光ファイバ心線を変えることで、土質構成の異
なる堤防ごとに最適な光ファイバセンサを提供すること
ができる。
The optical fiber cable 4 comprises an optical fiber core 2 and a covering member 3 as in the first embodiment.
Make them in a loose state. When the non-woven fabric piece 1 is fixed to the optical fiber cable 4 with the adhesive 5, FIG.
As shown in (1), the covering member 3 in a part of the covering part of the optical fiber cable 4 is cut off with a cutter knife or the like, and only the optical fiber core wire 2 exposed in the part is fixed to the nonwoven fabric piece 1 with an adhesive 5. Thus, an optical fiber sensor is manufactured. When the optical fiber sensor manufactured here is applied to a bank, it is the same as in the first or second embodiment. The effect is that only the optical fiber core in the optical fiber cable is bonded and fixed to the non-woven fabric piece, and the movement of earth and sand is directly transmitted to the optical fiber core. Even if there is a difference between them, it is possible to provide an optimal optical fiber sensor for each embankment having a different soil composition by changing the optical fiber core wire.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の実施によ
って、堤防の日常管理、洪水時などの緊急時における堤
防の状態把握、河川管理の判断に必要な基礎データの収
集を、人手による点検、巡視によらずに可能とする、光
ファイバセンサとそれを用いて構造物の状態変化を検知
する方法を提供することができる。
As described above, by implementing the present invention, the daily management of the levees, grasping the state of the levees in the event of an emergency such as a flood, and collecting the basic data necessary for the judgment of river management are performed by manual inspection. It is possible to provide an optical fiber sensor and a method of detecting a change in the state of a structure using the optical fiber sensor, which can be performed without patrol.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項1に記載の光ファイバセンサの例を示す
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of the optical fiber sensor according to the first embodiment.

【図2】請求項3に記載の、光ファイバセンサを用いて
河川堤防の状態変化を検知する方法の一例を説明する図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for detecting a change in the state of a river embankment using an optical fiber sensor according to a third embodiment.

【図3】光ファイバ中に生じたひずみの強さと位置とを
光ファイバひずみ測定装置によって測定する方法の原理
を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing the principle of a method for measuring the intensity and position of strain generated in an optical fiber by an optical fiber strain measuring device.

【図4】図2に示した方法を用いて行った実験の結果を
示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the results of an experiment performed using the method shown in FIG.

【図5】請求項3に記載の、光ファイバセンサを用いて
河川堤防の状態変化を検知する方法の他の例を説明する
図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating another example of a method for detecting a change in the state of a river embankment using an optical fiber sensor according to the third embodiment.

【図6】請求項2に記載の光ファイバセンサの例を示す
説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of the optical fiber sensor according to the second embodiment.

【符号の説明】 1…不織布片、2…光ファイバ心線、3…被覆部材、4
…光ファイバケーブル、5…接着材、6…河川堤防、7
…堤防斜面、8…堤防斜面からの深さ、9…堤防天端、
10…配線系光ファイバケーブル、11…光ファイバひ
ずみ測定装置、12…堤防の上が移動した部分、13…
不織布片間の距離、14…不織布片間の距離の伸び、1
5…光パルス、16…ひずみ発生領域、17…周波数の
変化、18…ひずみ発生領域の位置。
[Description of Signs] 1 ... Nonwoven fabric piece, 2 ... Optical fiber core wire, 3 ... Coating member, 4
... optical fiber cable, 5 ... adhesive, 6 ... river embankment, 7
... embankment slope, 8 ... depth from embankment slope, 9 ... embankment top end,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wiring optical fiber cable, 11 ... Optical fiber strain measuring device, 12 ... The part which moved on the embankment, 13 ...
Distance between non-woven fabric pieces, 14: Elongation of distance between non-woven fabric pieces, 1
5: light pulse, 16: strain generation area, 17: change in frequency, 18: position of strain generation area.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋 正樹 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2D018 AA00 2F051 AA06 AB03 2F065 AA04 AA06 AA09 AA20 AA65 CC14 FF12 FF41 GG04 KK01 LL02 PP01 PP22 UU03 2F076 BA11 BB09 BD01 BD02 BD06 2G024 AD36 BA27 CA04  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masaki Shima 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2D018 AA00 2F051 AA06 AB03 2F065 AA04 AA06 AA09 AA20 AA65 CC14 FF12 FF41 GG04 KK01 LL02 PP01 PP22 UU03 2F076 BA11 BB09 BD01 BD02 BD06 2G024 AD36 BA27 CA04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ひずみによって光散乱特性が変化する性質
を有する光ファイバ心線と、該光ファイバ心線を被覆す
る被覆部材とを有する光ファイバセンサであって、該光
ファイバセンサの、長手方向に間隔をへだてて位置する
複数箇所に接着固定された布片を有することを特徴とす
る光ファイバセンサ。
1. An optical fiber sensor comprising: an optical fiber core having a property that a light scattering characteristic is changed by a strain; and a covering member that covers the optical fiber core, wherein the optical fiber sensor has a longitudinal direction. An optical fiber sensor comprising cloth pieces adhered and fixed at a plurality of positions spaced apart from each other.
【請求項2】前記布片が前記光ファイバ心線に直接接着
固定されていることを特徴とする請求項1に記載の光フ
ァイバセンサ。
2. The optical fiber sensor according to claim 1, wherein the cloth piece is directly adhered and fixed to the optical fiber core.
【請求項3】請求項1又は2に記載の光ファイバセンサ
を用いて構造物の状態変化を検知する方法であって、 該光ファイバセンサのファイバ部分の一部又は全部を該
構造物内部に埋設し、該光ファイバセンサに光を入射さ
せ、該構造物の状態が外的要因によって変化する場合
に、該変化に応じて前記光ファイバ心線中に生ずるひず
みによって変化する前記光ファイバ心線中の散乱光を計
測することによって、該構造物の状態変化を検知するこ
とを特徴とする、光ファイバセンサを用いて構造物の状
態変化を検知する方法。
3. A method for detecting a state change of a structure using the optical fiber sensor according to claim 1 or 2, wherein a part or all of a fiber portion of the optical fiber sensor is provided inside the structure. When the state of the structure changes due to an external factor, the optical fiber core is changed by a strain generated in the optical fiber core according to the change. A method for detecting a state change of a structure using an optical fiber sensor, wherein the state change of the structure is detected by measuring scattered light in the inside.
【請求項4】光ファイバひずみ計測装置に前記散乱光を
入力することによって、前記光ファイバ心線中における
前記ひずみの位置と大きさとを特定することを特徴とす
る請求項3に記載の、光ファイバセンサを用いて構造物
の状態変化を検知する方法。
4. The optical system according to claim 3, wherein the position and magnitude of the strain in the optical fiber core are specified by inputting the scattered light to an optical fiber strain measuring device. A method of detecting a state change of a structure using a fiber sensor.
【請求項5】前記構造物が河川堤防であることを特徴と
する請求項3又は4に記載の、光ファイバセンサを用い
て構造物の状態変化を検知する方法。
5. The method according to claim 3, wherein the structure is a river embankment, and the state change of the structure is detected using an optical fiber sensor.
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