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【光ファイバー計測システム】
■光ファイバーセンサーとは
光ファイバーセンサーとは、文字通り光ファイバーを用いた計測センサーであり、データ通信のみならず、歪み・振動・温度等のセンサーとして、計測分野で幅広く用いられています。測定原理からいくつかの種類に分けられ、それぞれ異なる特徴を持っていますが、全ての光ファイバーセンサーに共通する代表的な特徴として、電気的ノイズの影響を受けず、耐久性に優れていることが挙げられます。
老朽化した構造物のモニタリング、及び構造物診断が重要となっている現在、注目されているセンサーの一つで、当社では
SOFO
、
OSMOS
の2種類のセンサーを取り扱っています。
SOFOとは -光ファイバーによる歪み計測-
SOFOとは、
S
urveillance d'
O
uvrages par
F
iber
O
ptiques(光ファイバーを用いた構造物計測)の頭文字を取ったもので、光ファイバーセンサーを用いた変位計測システムです。コンクリートに埋め込んだ、あるいは表面に設置したセンサーの2点間の伸縮差を精密に検出することにより、構造物への負荷や老化状態など、これまで知ることが難しかった構造物の動態現状を的確に把握することが可能です。
鉄筋に設置された
光ファイバーセンサー
■SOFOの特長
測定範囲が広い(25cmから10m(オプションで50mまで))
高分解能で耐久性に優れている
設置、計測が早く簡単
温度、湿度、振動、腐食、電波等の影響を受けない
新設構造物には埋め込み、既設構造物には表面取付が可能
自動計測、遠隔計測が可能
■測定原理
プリテンションをかけた計測用光ファイバーとテンションをかけない参照用光ファイバーの2本をセンサー部に内蔵し、LED(出力0.2mW、波長1.3μm)からの発射した光がファイバーの端部に置かれた鏡または反射器で反射して戻ってくる時間を測定し、時間差(位相差)を捉えます(テンションをかけていない方は、若干長いので受光が遅れます)。 この設置方法によれば、温度による延び・縮みが同じであるので温度補正が不要となり、2本の光ファイバーの位相差データを比較して変位量を直接捉えることで歪みを測定します。
測定原理概念図
■システム構成
■仕様
項 目
仕 様
ゲージ長
0.25〜10m(特別仕様 50m)
分解能
ゲージ長によらず2μm
測定限界
伸長:+1.0%、圧縮:-0.5%
精 度
測定された変形の0.2%以下
測定時間
7秒/センサー1本
耐用年数
5年以上
計測機器
可搬性・バッテリー使用
設置仕様
表面設置式、内部
システム写真
■適用事例
橋 梁
・コンクリート材料、クラック計測
・交通による挙動、床板の垂直変位調査
・床板拡張工事時の接合部の変位計測
・コンクリート材料、圧力計測
・鉄道橋補修工事時の挙動調査
・床板、橋桁の変位計測
橋梁における
床板、橋桁の変位計測
ダムにおける挙動計測
トンネルにおける
岩の圧力調査
トンネル
・トンネル接合部の変位計測
・作業中の断面沈下計測
・岩の圧力調査
ダム
・補修工事時の接合面の変位計測
基礎杭
・杭の張力調査
・曲げ負荷計測
壁
・鉄筋、岩盤計測
舗装道路
・変状調査
歴史構造物
・熱膨張による壁面クラックの進行調査