最大値記憶型光ファイバセンサ、最大値記憶型光ファイバセンサユニットおよび最大値記憶型光ファイバセンサシステム
【課題】 少ない配線量で多点の最大ひずみ値を記憶可能で、常時計測を要せず、小変位から大変位に亘り応動し、センサの切断時の最大変位量およびその切断位置の計測を可能にする。
【解決手段】 第１のスライド部材２と第２のスライド部材３は、相対的に摺動可能に嵌合している。第１のスライド部材２上には、片持ビーム状を呈しその先端側にナイフエッジが形成され、その反対側面にはテーパ部が形成されたカッタ部５が取付けられている。第２のスライド部材３上には、カッタ押さえ部材６とファイバ整列部材７が取り付けられている。両スライド部材２，３間に引張り方向の大きな変位が加わると、複数のカッタ部５のいずれかがその変位量に応じてカッタ押さえ部材６の櫛歯部と接触して下方に配置された複数の光ファイバのいずれかを押し切り切断する。
【解決手段】 第１のスライド部材２と第２のスライド部材３は、相対的に摺動可能に嵌合している。第１のスライド部材２上には、片持ビーム状を呈しその先端側にナイフエッジが形成され、その反対側面にはテーパ部が形成されたカッタ部５が取付けられている。第２のスライド部材３上には、カッタ押さえ部材６とファイバ整列部材７が取り付けられている。両スライド部材２，３間に引張り方向の大きな変位が加わると、複数のカッタ部５のいずれかがその変位量に応じてカッタ押さえ部材６の櫛歯部と接触して下方に配置された複数の光ファイバのいずれかを押し切り切断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、建物、土木構造物、航空機、船舶などの各種構造物に過去に掛かった最大負荷に対応する最大ひずみや最大変位量を検出する機能を備えた最大値記憶型光ファイバセンサ、最大値記憶型光ファイバセンサユニットおよび最大値記憶型光ファイバセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最大値記憶型センサで得られるデータは、構成部材に、例えば地震などの外力の経時的負荷で生じている強度変化を非破壊的に検出して構造物の破壊可能性の予知的診断を行う場合などに利用することができる。
近年高い経済成長が見込めないことや、資源、環境への配慮から適切な維持管理を行うことによる長寿命化の必要性がとみに認識されつつある。
例えば、土木構造物としての杭の健全性をモニタリングするのに適用可能な方法として、第１には、杭表面または杭内鉄筋のひずみ測定により過去の負荷履歴を把握する方法があり、第２には、杭頂部へのアクセスが可能な場合には、波動による亀裂の有無・位置を検知する方法がある。
しかしながら、前者は、必要な杭位置において、構造評価を行う上での基本となるひずみ量が得られる反面、必要となるひずみ評価点の数だけセンサとひずみ計測器との間を結ぶケーブル本数が必要なため、これらを杭の周りに配設する必要があり、そのための保護材を多く必要とすること、さらには、目的とする最大ひずみを把握するには、常時連続して計測する必要がある。このために計測に高額のコストが掛かる、という多くの欠点がある。
他方、後者の方法においては、常時測定の必要はないため、常時計測機器についてのコストは抑えられるが、前提として、杭頂部へ衝撃荷重を加えられるだけのアクセススペースが必要なこと、さらには、亀裂位置については、杭頂部に一番近い位置が判るだけで、亀裂の程度は評価できない、という欠点がある。
【０００３】
建築物や橋梁などの構造物の各部に発生する変形（変位やひずみ）をモニタするために上述したような方法とは異なるものとして、特開平９−９６５７６（以下「特許文献１」という）や特開２０００−３４６６３３（以下「特許文献２」という）に記載された最大値記憶型センサや距離変化量検出用センサが提案されている。
この特許文献１に記載された最大値記憶型センサは、それぞれ所定の電気抵抗値を持つ線状体で形成した導電性要素を複数本横並び状態に配列させると共に、これら導電性要素に中間部で折り返した折り返し部を横一線に並ぶ状態に与え、且つ各導電性要素の順次的な切断に応じた相関的な抵抗値の変化を生じる回路をなすように形成した導電体と、この導電体の導電性要素をその折返し部で切断可能とする切断手段と、この切断手段を導電体に対し相対的に移動させるスライダと、これら導電体、切断手段及びスライダを水密的に収納する保護ケースとを備えてなり、そして構造物における検出対象の構成部材に対し当該構成部材に生じる変形に応じてスライダに前記導電体に対する相対移動を生じさせるように取付けて用いられ、この相対移動の移動量に応じて導電体の導電性要素を切断手段にて順次切断させ、この切断状態での導電体における抵抗値から構造物の構成部材における最大変形量を検出するようになっている最大値記憶型センサであって、そのスライダを、スライドブロック部と、このスライドブロック部から突設させた棒状のロッド部およびこのロッド部の先端に設けた接続端とで形成すると共に、保護ケースの一端に外部へ通じる挿通部を設け、この挿通部を通してロッド部の先端側を保護ケースの外部に突出するように構成されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載された距離変化量検出用センサは、物体上に設定された２点間の距離の変化量を測定するためのものであり、この検出用センサは、前記２点のうちの一方に形成された連結機構に連結される収容体と、この収容体の内部に変位自在に収容されると共に、前記２点のうちの他方に形成された連結機構に連結されることにより、前記２点間の距離の変化に伴って前記収容体の内部を互いに逆向きの第１、第２の方向に変位する摺動体と、前記摺動体に形成された第１の押圧部に接触可能に配置される第１の接触部を有し、この摺動体の変位によって生じた第１の方向への最大変位量に応じた変位量を生ずる第１の変位機構と、前記摺動体に形成された第２の押圧部に接触可能に配置される第２の接触部を有しこの摺動体の変位によって生じた前記第２の方向への最大変位量に応じた変位量を生ずる第２の変位機構と、これら第１，第２の変位機構の変位量を検出する第１、第２の変位量検出機構と、前記第１、第２の変位機構の前記第１、第２の接触部を前記摺動体の第１、第２の押圧部のそれぞれに接触させるリセット機構とを備えることにより、素子を交換することなく、リセット動作を経て反復使用が可能なように構成されている。
【０００５】
しかしながら、前者の特許文献１のセンサは、第１に、導電体を切断し、その抵抗値変化から状態を検出するものであるため、基本的には、導電体の絶縁を図る必要があるため、防水・防湿構造が要求される。そのため、センサが複雑且つ大型化し、コストが大幅に増大し、さらには確実な防水・防湿構造が得られない、という難点がある。
第２には、Ｕ字形に折り返した導電体を櫛形カッタで切断する方式であるため、切断が達成されるまである程度の変位を発生する必要があるが、微少な変位では、切断が困難乃至は不可能である。
第３には、各センサは、ひずみ評価点の数だけセンサと計測器との間を結ぶケーブル本数が必要なため、上述したひずみゲージ検出方式と同様な問題点や欠点がある。
また、上記特許文献２のセンサは、使用素子を交換することなく、リセット操作を介して反復使用可能である反面、第１には、センサ部分は、リニアポテンショメータ変位計、静電容量変位計、作動トランス変位計、ひずみゲージ式等の変位計などが用いられ、最大変位を保持する制動器が用いられるため、装置が大型で機構も複雑で、安価には構成できない、という難点があり、第２には、変位評価点の数だけケーブル本数が必要なため、多くのセンサを取付けるとケーブルが太くなり、施工上およびコスト上の障害となる、という難点がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−０９６５７６号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的とするところは、なるべく少ない配線量で多点の最大のひずみ値を計測し得る最大値記憶型光ファイバセンサを提供することにあり、
第２の目的とするところは、常時計測することなく過去に発生したひずみの最大値を精度よく計測することが可能な最大値記憶型光ファイバセンサを提供することにあり、
第３の目的とするところは、特別に絶縁のための防水・防湿処理を施す必要がなく、その分低コスト、軽量化、コンパクト化を図り得る最大値記憶型光ファイバセンサを提供することにあり、
第４の目的とするところは、小変位から大変位に亘り応動し、高精度な最大値記憶型光ファイバセンサを提供することにあり、
第５の目的とするところは、引張ひずみと圧縮ひずみのいずれのひずみ（変位）に対しても、最大のひずみ値を選択的に計測し得る最大値記憶型光ファイバセンサを提供することにあり、
第６の目的とするところは、センサの損傷発生時の最大の変位量およびその損傷発生位置を把握し得る最大値記憶型ファイバセンサユニットおよび最大値記憶型ファイバセンサシステムを提供することにあり、
第７の目的とするところは、センサシステムのトータル価格を低減化し得る最大値記憶型光ファイバセンサシステムを提供することにあり、
第８の目的とするところは、縦列上に接続された複数のセンサのうち、最も近い位置または最も遠い位置に設置された基準位置とセンサの損傷発生時の最大変位量およびその損傷発生位置を把握し得る最大値記憶型ファイバセンサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、
上記第１〜第４の目的を達成するために、
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、異なる最大ひずみ量で個々の光ファイバを切断するように、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、前記光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得るように構成したことを特徴としている。
なお、光検出器は、例えばＯＴＤＲの如き光パルス試験器を用いることが好適であり、当該ＯＴＤＲは、光ファイバの切断個所でのフレネル散乱光を検出可能に構成されているのが望ましい。
【０００９】
請求項２に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記の第１〜第４の目的を達成するために、
前記複数のカッタ部材は、基端側が前記一方のスライド部材に固定された片持ビーム状を呈し、その先端側の一方の面側にはナイフエッジが形成され、他方の面側にはテーパ部が形成されてなることを特徴としている。
請求項３に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的を達成するために、
前記カッタ押さえ部材は、複数のカッタ部材の先端に形成された前記テーパ部の移動域に対応させて複数の前記テーパ部に順次当接し得るように配置され、前記ナイフエッジの水平変位を、垂直変位に拡大して伝達し得るように、所定の段差を付してなる櫛歯部を有することを特徴としている。
請求項４に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的を達成するために、
前記複数本の光ファイバを並列状に整列させるファイバ整列部材が、前記カッタ部材に近接して前記他方のスライド部材上に配設されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項５に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的を達成するために、
前記一方のスライド部材の一端および前記他方のスライド部材の他端には、被測定対象物の二点間の変位を検出すべく、前記被測定対象物に直接または間接に取り付けるための取付部がそれぞれ設けられていることを特徴としている。
請求項６に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的を達成するために、
前記一方および他方の前記取付部には、前記光ファイバを内部に有する光ケーブルを挿通した状態で前記光ケーブルを押さえるためのケーブル押さえ部材が取付けられていることを特徴としている。
請求項７に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的を達成するために、
前記一方のスライド部材と他方のスライド部材との間の初期位置を調整するためのストッパねじ部材が、前記他方のスライド部材に形成された雌ねじ部に螺合されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項８に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的、第６の目的および第８の目的を達成するために、
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記カッタ部材から外れた位置に切断された状態で固定されると共に、内部を通過可能な光信号を検出可能な光検出器に対し連絡可能な少なくとも１本の基準位置測定用光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで、前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得ると共に前記基準位置測定用光ファイバが設置された基準位置を測定し得るように構成したことを特徴としている。
なお、光検出器は、例えばＯＴＤＲの如き光パルス試験器を用いることが好適であり、当該ＯＴＤＲは、光ファイバの切断個所でのフレネル散乱光を検出可能に構成されているのが望ましい。
【００１２】
請求項９に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットは、上記第１〜第５の目的を達成するために、
帯状を呈し、各基端に前記光ファイバセンサの各取付部に取付けるためのねじ穴が穿設された、一対の取付板に、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサが取付けられ、前記一対の取付板の間に取外し可能に且つ前記一対の取付板に引張方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型光ファイバセンサに引張力が作用するように構成されていることを特徴としている。
請求項１０に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットは、上記第１〜第５の目的を達成するために、
相対的に摺動可能に嵌合された一対のビームからなり、前記一対のビームの各一方の端部近傍に被測定対象物に取付けるための長孔が穿設された剛性大なる取付部材を備え、
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサの一端および他端が、前記一対のビームの一方および他方の間に取付けられ、且つ前記一対のビームに圧縮方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型ファイバセンサに引張力が作用するように構成したことを特徴としている。
【００１３】
請求項１１に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサシステムは、上記第１〜８の目的を達成するために、
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項９に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同じひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光を光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときの切断箇所およびひずみレベルを検出し得るように構成されたことを特徴としている。
【００１４】
請求項１２に記載した発明係る最大値記憶型光ファイバセンサシステムは、上記第１〜８の目的を達成するために、
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項１０に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同じひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光を光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときの切断個所およびひずみレベルを検出し得るように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、異なる最大ひずみ量で個々の光ファイバを切断するように、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、前記光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得るように構成したので、
すべてのセンサに共通した光ファイバを利用することで配線量が少なくてすみ、
さらに、所定のひずみを受けたとき、複数本の光ファイバのうち、当該ひずみに対応した光ファイバが断線することから、常時ひずみを計測する必要がなく、過去に発生したひずみの最大値を精度よく計測することができ、
さらに、ひずみゲージや抵抗素子を用いず、光ファイバを用いていることから、防水カバーやシーリング部材などの防水・防湿処理を施す必要がなく、その分、低コスト化、軽量化、コンパクト化を図ることができ、
さらには、光ファイバが所定の範囲内の変位に応じてカッタ部材を押し切って切断されることから、切断の位置が正確で且つ確実に切断されるため、小変位から大変位に亘り応動し、高精度な最大値を記憶させることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記複数のカッタ部材は、基端側が前記一方のスライド部材に固定された片持ビーム状を呈し、その先端側の一方の面側にはナイフエッジが形成され、他方の面側にはテーパ部が形成されてなるので、所定の最大変位時にナイフエッジで光ファイバを確実に押し切ることができる。
請求項３に記載の最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記カッタ押さえ部材は、複数のカッタ部材の先端に形成された前記テーパ部の移動域に対応させて複数の前記テーパ部に順次当接し得るように、配置され、前記ナイフエッジの水平変位を、垂直変位に拡大して伝達し得るように、所定の段差を付してなる櫛歯部を有しているので、カッタ部材の水平変位を垂直変位に拡大伝達することができ、従って、微少な変位でも光ファイバを確実に切断することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記複数本の光ファイバを並列状に整列させるファイバ整列部材が、前記カッタ部材に近接して前記他方のスライド部材上に配設されているので、光ファイバ部材が一方のスライド部材と共に移動しても複数本の光ファイバが対応する複数のカッタ部材の移動域から外れず、どの移動域においてもカッタ部材により対応した光ファイバを切断することができる。
請求項５に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記一方のスライド部材の一端および前記他方のスライド部材の他端には、被測定対象物の二点間の変位を検出すべく、前記被測定対象物に直接または間接に取り付けるための取付部がそれぞれ設けられているので、被測定対象物の二点間の変位を直接計測することができると共に、二つの取付部を中継部材に取付けることで、中継部材を介して被測定対象物の二点の評点距離間の負荷によるひずみを計測することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記一方および他方の前記取付部には、前記光ファイバを内部に有する光ケーブルを挿通した状態で前記光ケーブルを押さえるためのケーブル押さえ部材が取付けられているので、ファイバケーブルを安定的に保持することができ、特に、複数のセンサ間を直列状にケーブルで接続することが可能となる。
請求項７に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記一方のスライド部材と、他方のスライド部材との間の初期位置を調整するためのストッパねじ部材が、他方のスライド部材に形成された雌ねじ部に螺合されているので、一対のスライド部材やカッタ部材、カッタ押さえ部材の加工誤差や組立誤差が生じていても、ストッパねじ部材により調整でき、従って正確に最大値を記憶させることができる。
【００１９】
請求項８に記載の最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記カッタ部材から外れた位置に切断された状態で固定されると共に、内部を通過可能な光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な少なくとも１本の基準位置測定用光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで、前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得ると共に前記基準位置測定用光ファイバが設置された基準位置を測定し得るように構成したので、
すべてのセンサに共通した光ファイバを利用することで配線量が少なくてすみ、
さらに、所定のひずみを受けたとき、複数本の光ファイバのうち、当該ひずみに対応した光ファイバが断線することから、常時ひずみを計測する必要がなく、過去に発生したひずみの最大値を精度よく計測することができ、
さらに、ひずみゲージや抵抗素子を用いず、光ファイバを用いていることから、防水カバーやシーリング部材などの防水・防湿処理を施す必要がなく、その分、低コスト化、軽量化、コンパクト化を図ることができ、
さらに、光ファイバが所定の範囲内の変位に応じてカッタ部材を押し切って切断されることから、切断の位置が正確で且つ確実に切断されることから、小変位から大変位に亘り応動し、高精度な最大値を記憶させることができ、
さらには、予め最大値記憶型光ファイバユニットの設置位置を計測したり、記録しておく必要がなく、光ファイバの切断位置を事後的であっても把握することができ、
さらには、センサの損傷発生時の最大変位量およびその損傷位置を把握することができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットによれば、
帯状を呈し、各基端に前記光ファイバセンサの各取付部に取付けるためのねじ穴が穿設された一対の取付板に、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサが取付けられ、前記一対の取付板の間に取外し可能に且つ前記取付板に引張方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型光ファイバセンサに引張力が作用するように構成されているので、上記請求項１〜請求項８に記載の発明の効果を奏し得ると共に、特に取付板の両端に穿設された長孔に取付ボルトをもって被測定対象物に取付けることで標点の引張ひずみの最大値を容易に計測することができ、
さらに、複数の取付板の端部同士を直線的に連結し且つ被測定対象物に連結点を固定することで、複数箇所の標点の引張ひずみの最大値を記憶せしめることが可能となる。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットによれば、
相対的に摺動可能に嵌合された一対のビームからなり、前記一対のビームの各一方の端部近傍に被測定対象物に取付けるための長孔が穿設された剛性大なる取付部材を備え、
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサの一端および他端が、前記一対のビームの一方および他方の間に取付けられ、且つ前記一対のビームに圧縮方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型ファイバセンサに引張力が作用するように構成したので、
すべてのセンサに共通した光ファイバを利用することで配線量が少なくてすみ、
さらに、所定の圧縮ひずみを受けたとき、複数本の光ファイバのうち、当該ひずみに対応した光ファイバが断線することから、常時圧縮ひずみを計測する必要がなく、過去に発生したひずみの最大値を精度よく計測することができ、
さらに、ひずみゲージや抵抗素子を用いず、光ファイバを用いていることから、防水カバーやシーリング部材などの防水・防湿処理を施す必要がなく、その分、低コスト化、軽量化、コンパクト化を図ることができ、
さらに、光ファイバが所定の範囲内の変位に応じてカッタ部材を押し切って切断されることから、切断の位置が正確で且つ確実に切断されることから、小変位から大変位に亘り応動し、高精度に圧縮方向のひずみの最大値を記憶させることができる。
【００２２】
また、請求項１１に記載の最大値記憶型光ファイバセンサシステムによれば、
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項９に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同ひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光を光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときの切断個所およびひずみレベルを検出し得るように構成したので、
上記請求項９に記載の効果を奏し得ると共に、特に複数の最大値記憶型光ファイバセンサを直列状に連結配置することで、いずれかの光ファイバが切断された位置を特定することができると共にその変位レベルも計測することができ、
さらに、複数個の最大値記憶型光ファイバセンサを同一ケーブルを介して、直列状に配線するため、配線ケーブルの本数が少なくて済むという利点が得られ、
さらには、計測器として比較的安価な、例えばＯＴＤＲのような光パルス試験器を用いることができ、従って、システム全体のコストを低減化することができる。
【００２３】
請求項１２に記載の最大値記憶型光ファイバセンサシステムによれば、
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項１０に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同じひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光を光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときのひずみレベルを検出し得るように構成したので、
すべてのセンサに共通した光ファイバを利用することで配線量が少なくてすみ、
さらに、所定の圧縮ひずみを受けたとき、複数本の光ファイバのうち、当該圧縮ひずみに対応した光ファイバが断線することから、常時ひずみを計測する必要がなく、過去に発生した圧縮ひずみの最大値を精度よく計測することができ、
さらに、ひずみゲージや抵抗素子を用いず、光ファイバを用いていることから、防水カバーやシーリング部材などの防水・防湿処理を施す必要がなく、その分、低コスト化、軽量化、コンパクト化を図ることができ、
さらには、光ファイバが所定の範囲内の変位に応じてカッタ部材を押し切って切断されることから、切断の位置が正確で且つ確実に切断されることから、小変位から大変位に亘り応動し、高精度な最大値を記憶させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
先ず、図１〜図９を参照して、本発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサの第１の実施の形態について、また、図１０を参照して、本発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットの第２の実施の形態について詳しく説明する。
図１は、最大値記憶型光ファイバセンサの全体構成を示すもので、このうち（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図である。
図２は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する一方のスライド部材である第１のスライド部材の全体構成を示すもので、このうち（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は、図２（ｂ）Ｘ−Ｘ線矢視方向断面図である。
図３は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する他方のスライド部材である第２のスライド部材の全体構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、左側面図、（ｄ）は、右側面図である。
図４は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する取付部の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図である。
【００２５】
図５は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するカッタ部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図である。
図６は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するカッタ押さえ部材の構成を示すもので、このうち（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、断面図である。
図７は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するファイバ整列部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図である。
図８は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するケーブル押さえ部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、右側面図である。
図９は、図１では省略してあるが、最大値記憶型光ファイバセンサを構成するカバー部材の構成を示すもので、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、右側面図である。
【００２６】
図１０は、本発明の最大値記憶型光ファイバセンサユニットに係る第２の実施の形態の全体構成を示すもので、このうち、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、平面図である。
尚、図１には、本発明の最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する光ファイバについて、図を見易くするために図示を省略してあるが、光ファイバについては、図１０に示す光ファイバおよび光ケーブルが用いられているものとする。
図１〜図９において、１は、最大値記憶型光ファイバセンサであり、一対のスライド部材、即ち、第１のスライド部材２と、第２のスライド部材３と、取付部４と、カッタ部材５と、カッタ押さえ部材６と、ファイバ整列部材７と、ケーブル押さえ部材８と、カバー部材９（図９に示してあるが、図１では省略してある）と光ケーブル１０および光ケーブルの心線である光ファイバ１１（これら光ケーブル１０と光ファイバ１１は、図１０に示してあるが、図１〜図３では省略してある）から構成されている。
【００２７】
先ず、第１のスライド部材２は、円柱体の中間部を略中心軸に沿って、摺り落とすように削り取って断面Ｄ字状に形成されてなり、両端は所定長さに亘り円柱状を呈している。即ち、一方の端部側（図２において左側）には、円柱状の軸部２ｂが、他方の端部側（図２において右側）には、同じく円柱状の軸部２ｃがそれぞれ形成され、これら両側の軸２ｂと２ｃとの間に挟まれる領域に平坦部２ａが形成され、その平坦部２ａの中間部に、カッタ部材５を取り付けるための２個のねじ穴２ｄが形成されている。
上記第１のスライド部材２と互いに嵌合して相対的に摺動する第２のスライド部材３は、図３に示されるように、一方の端部（左端部）側は、所定幅に亘り、厚肉矩形状に形成された取付部３ａが形成され、他方の端部（右端部）側は、取付部３ａより狭い幅の厚肉矩形状に形成され、軸方向（図３において左右方向）に沿って上記第１のスライド部材２の他方の軸部２ｃに嵌合して案内するための軸受部３ｂが形成され、この軸受部３ｂには、後述するストッパねじ部材１２が螺合する雌ねじ部３ｃが形成されている。
【００２８】
さらに、第２のスライド部材３には、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、ケーブル押さえ部材８を取付けるための３個のねじ穴３ｄ、３ｅ、３ｆと、後述する可撓性を有する取付板１３ａ、１３ｂを連結するための４個のねじ穴３ｇと、ファイバ整列部材７を取り付けるための２個のねじ穴３ｈと、カッタ押さえ部材６を取付けるための３個のねじ穴３ｉがそれぞれ形成されている。
軸受部３ｂには、第１のスライド部材２の軸部２ｃが嵌合する貫通孔３ｍと、光ケー
ブル１０を貫通させるための１／４円状の切欠き３ｎが形成されている。
上記第１のスライド部材２の他方の軸部２ｃには、図４に示す取付部４に穿設された貫通孔４ａが嵌合しており、側端（図４において上端）から、貫通孔４ａに至る２つの雌ねじ穴４ｂが形成されていると共に、一方側の隅部が光ケーブル１０を貫通させる１／４円状の 切欠き４ｃが形成され、さらに、平面と、正面に、上記ケーブル押さえ部材８を取り付けるための３個のねじ穴４ｄが形成され、取付部３ａには軸心方向に沿って、軸孔３ｋが穿設されている。
【００２９】
このように形成された構成部材は、次のようにして組立てられている。
即ち、第１のスライド部材２の一方の軸部２ｂをスライド部材３の軸孔３ｋに摺動可能に嵌合し、他方の軸部２ｃと平坦部２ａの一部が、第２のスライド部材３の軸受部３ｂに摺動可能に嵌合し、さらに他方の軸部２ｃが、図４に示す取付部４の貫通孔４ａに嵌合し、２個の固定ねじ（図示省略）が、上記２個の雌ねじ穴４ｂにねじ込まれることによって、一体的に取付部４に固定されている。
次に、光ケーブル（例えば、直径が５．５ｍｍのＰＶＣ被覆付４芯ケーブル）１０の被覆を一部分剥ぎ、直径が例えば、０．９ｍｍのビニール線からなる光ファイバ１１を露出させる。
上記光ケーブル１０は、図１０に示すように、その一端側（左端側）が、第２のスライド部材３の取付部３ａに形成された切欠き３ｐに通した後、図８に示すケーブル押さえ部材８を、正面から上面にかけて当接せしめ、取付ねじ１４をケーブル押さえ部材８に穿設した３個の貫通孔に通し、さらに上記した取付部３ａに形成した３個のねじ穴３ｄ、３ｅ、３ｆにねじ込むことにより、ケーブル押え部材８を取付部３ａに固定すると共に、光ケーブル１０を、取付部３ａに固定することになる。
【００３０】
また、光ケーブル１０は、他端側（右端側）が、図４に示す取付部４に形成された切欠き４ｃに通した後、上記と同様に図８に示すケーブル押さえ部材８を、正面から上面にかけて当接せしめ、取付ねじ１４をケーブル押さえ部材８に穿設した３個の貫通孔に通し、さらに上記した取付部４に形成した３個のねじ穴４ｄにねじ込むことにより、ケーブル押さえ部材８を取付部４に固定すると共に光ケーブル１０を取付部４に固定することになる。
次いで、この場合、４本の光ファイバ１１を、図１０（ａ）において、第１のスライド部材２上であって、カッタ部材５の側方を通した後、この場合、４本の片持ちビーム状をなすカッタ部材５の取付予定領域に並列・平行に並べ、且つ、望ましくは、その状態を維持するように接着剤をもって平坦部２ａ上に固定する。この場合、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３とは、相対的に相当量移動するので、その相当量を見込んで光ファイバ１１は、光ケーブル１０の取付部（取付部３ａと４の部分）との間に余裕を持たせて弛ませた状態に設定しておくものとする。
【００３１】
次いで、取付ねじ１５を、ファイバ整列部材７に穿設した２個の貫通孔を介して、第２のスライド部材３に形成された２個のねじ穴３ｈにねじ込むことによって、ファイバ整列部材７を、第２のスライド部材３に固定する。この状態において、ファイバ整列部材７には、図７（ａ）に示すように、第１のスライド部材２に対向する面側に複数（この場合４つ）の凹溝７ａが形成されており、複数の光ファイバ１１の１本１本が凹溝７ａ内に嵌入し相対的に移動可能なようにして取り付けてあるので、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３が相対移動しても、光ファイバ１１が平行状態を維持するように機能させている。
次に、２本の取付ねじ１６をカッタ部材５の基端部５ｄに穿設された２個の貫通孔を介して第１のスライド部材２に形成された２本のねじ穴２ｄにねじ込むことによってカッタ部材５を第１のスライド部材２上に取付ける。
この状態においては、先に配設した４本の光ファイバ１１の上方に、カッタ部材５の４本のビーム部５ｃの先端に形成された４個のナイフエッジ５ａが光ファイバ１１の１本１本に対応する上方位置に接近して配設されることになる。
【００３２】
次に、４本の取付ねじ１７を、カッタ押さえ部材６に穿設した４個の貫通孔に通した後、第２のスライド部材３に形成された４つのねじ穴３ｉにねじ込むことによって、カッタ押さえ部材６を、第２のスライド部材３に取付ける。
この状態において、カッタ押さえ部材６の一方の面側、即ち、図６（ｂ）の左側に、下方に向うに従い順次所定幅の切込みが深くなるような形状の段差が設けられた櫛歯部６ａを有している。この櫛歯部６ａの下面側には、上記カッタ部材５のそれぞれのテーパ部５ｂとそれぞれ摺接するテーパ部６ｂが形成されている。
このように、各部が組立てられた後、第２のスライド部材３の軸受部３ｂに形成された雌ねじ部３ｃに螺合されたストッパねじ部材１２を、回動することにより、ストッパねじ部材１２の先端（右端）と取付部４との間の距離を変化させ、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３との間の初期位置（あるいは基準位置）を調整し、仮にこの位置を保持しておく。
【００３３】
そして、さらに、この最大値記憶型光ファイバセンサ１を製作工場から、被測定対象物（例えば、コンクリート杭）に設置されるまでの移動時に上記初期位置が変化しないようにするために、第２のスライド部材３の取付部３ａに形成された雌ねじ穴３ｅに固定ねじ（図示せず）を螺合し、固定ねじの先端が第１のスライド部材２の軸部２ｂに押付けるまで締付けることにより、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３が、相対的に摺動しないように固定しておく。
但し、被測定対象物に最大値記憶型光ファイバセンサ１の取付けが完了した後は、雌ねじ穴３ｅにねじ込んでおいた固定ねじは、緩めておくか、取外して、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３が自由に摺動できるようにする。
また、被測定対象物に取付けが完了した後は、ストッパねじ部材１２も、第２のスライド部材３の右端（軸受部３ｂ右端）より突出した状態から、突出しない状態となるように引込めるようにする。
これは、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３が相互に離れる方向、即ち、引張り方向のみに移動するとは限らず、若干圧縮方向にも摺動する可能性があるので、それを許容するためである。
【００３４】
このように構成された最大値記憶型光ファイバセンサ１は、図１０に示すように、一方の取付板１３ａの一端（図１０において右端）に穿設された４つの貫通孔（図示せず）に４本の取付ねじ（図示せず）を挿通し、第１のスライド部材２に連結された取付部４に形成された４つのねじ穴４ｅにねじ込むことによって、取付板１３ａに連結される。
また、同様にして、他方の取付板１３ｂの一端（図１０において左端）に穿設された４つの貫通孔（図示せず）に、４本の取付ねじ（図示せず）を挿通し、第２のスライド部材３の底面に形成された４つのねじ穴３ｇにねじ込むことによって最大値記憶型光ファイバセンサ１を取付板１３ｂに連結される。
図１１は、第3の実施の形態を示すものであり、土中に埋設されたコンクリート杭に本発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットを設置し、且つ、光ケーブルの始端（コネクタ）側からパルス光を入射し、光ファイバの切断個所で反射されたフレネル反射光を光検出器または光パルス試験器としてのＯＴＤＲ（Optical time domain reflectometer）により測定し、光ファイバセンサのひずみ最大値を記憶する最大値記憶型光ファイバセンサシステムの構成を模式的に示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はコンクリート杭の左側面図である。
【００３５】
図１１（ａ）、（ｂ）において、土中に埋設される前に、コンクリート杭１８の外周面に等角度間隔（この場合、９０度間隔）で４系列の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９が複数縦列状に連結されている。
１系列の最大値記憶型光ファイバセンサシステムは、この場合、１０００ｍｍ間隔（標点距離）で、１０個の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９−１〜１９−１０が連結され、且つ各連結部は、コンクリート杭１８の中に予め埋設しておいた雌ねじに取付ボルト２０をもって固定されている。
光ケーブル１０は、一方のコネクタ２０ｆを出発し、最初の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９−１から最終の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９−１０を経て、最終の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９−１０から直接、他方のコネクタ２０ｒに戻るまで、基本的には１本の光ケーブル１０を用いるか、途中に光コネクタを介して実質的に１本の光ケーブル１０を用いる。
【００３６】
尚、最大値記憶型光ファイバセンサユニットの表面には、土中に埋設した際の最大値記憶型光ファイバセンサの挙動が阻害されないように分離材を添着することが望ましい。
このようにして、４本（４系列）の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９が設置されたコンクリート杭１８は、予め掘削した穴に埋設され、光ケーブル１０のみが地上に引き出される。
この光ケーブル１０は、一方のコネクタ２０ｆを出発し、コンクリート杭１８と共に埋設された複数のセンサユニット１９（１９−１〜１９−１０）を介して、最後のセンサユニット１９−１０を出てから折り返されて、複数の光ファイバセンサユニット１９の近傍に沿って、コンクリート杭１８の左端から導出され、他方のコネクタ２０ｒに接続される。
これらコネクタ２０ｆおよび２０ｒには、図示は省略したが、選択的に後述の図１３に示すように、光スイッチ２１を介して内部を通過する光信号を検出可能なＯＴＤＲ２２が、離脱可能（連結可能）に接続される。
【００３７】
このように構成された最大値記憶型光ファイバセンサシステムにおいて、例えば、光源から出射されたパルス光が、一方のコネクタ２０ｆを介して光ケーブル１０に入射し、複数の最大値記憶型光ファイバセンサ１のいずれかの光ファイバ１１に切断があると、その切断個所でフレネル反射が生じ、その反射光が光ファイバ内を逆方向に伝搬される。
この反射光は、光コネクタ２０ｆに導出される。この光コネクタ２０ｆを介して入射される光と反射光とは、光カプラにより分岐される。
光コネクタ２０ｆから導出された反射光は、ＯＴＤＲ２２により測定されることにより、切断された光ファイバを備えた最大値記憶型光ファイバセンサの特定のチャンネルの損傷が検知され、そのひずみ量の最大値が瞬時に、あるいは事後的に検出されることになる。
【００３８】
ＯＴＤＲ２２は、光ファイバケーブルの長さ（障害点検出を含む）、伝達損失（ｄＢ、ｄＢｋｍ）、接続損失（ｄＢ）、光コネクタの反射減衰量の測定等に使用されるが、ここでは、光ファイバの切断面（障害点）までの距離を測定することに使用する。光コネクタ２０ｆを介して、被測定光ファイバ１１（光ケーブル１０）に光パルスを入射し、切断面で反射して戻ってくる反射光パルス信号（フレネル反射光）を受信し、光パルスの往復の伝搬時間から光ファイバの切断面までの長さ（距離）を計測する。
尚、光源からのパルス光を他方のコネクタ２０ｒから入射させ、そのフレネル反射光を、ＯＴＤＲ２２で計測することで同様に、光ファイバ１１の切断個所までの距離を計測することもできる。
このようにコンクリート杭１８の外周４個所に等角度間隔（９０度間隔）で４系列の最大値記憶型光ファイバセンサユニットを配設し、その各系列の出力をＯＴＤＲより検出することにより、設置基準角度位置に対し、いかなる角度方向にどの程度のひずみ量の最大値が発生したかを計測することができる。即ち、基本的には、一対のスライド部材２、３間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかのカッタ部材５により光ファイバ１１が切断され、光ファイバ１１内を通過する光信号が、光検出器または光パルス試験器としてのＯＴＤＲ２２でもって検出されることで、ひずみ量の変位の最大値を記憶し得るように構成してある。
【００３９】
図１２は、模擬試験用に製作したコンクリート杭１８に３系列の最大値記憶型光ファイバセンサユニットを設置し、コンクリート杭１８の上方向（図１２において）から負荷Ｗをかけた場合の負荷試験の状況を示す説明図である。
図１２において、長さ１０ｍ、直径４００ｍｍ程度のコンクリート杭１８の上側面には、光スイッチの第１チャンネル１ｃｈに接続された最大値記憶型光ファイバセンサ１９ａを、正面の中心面には、光スイッチの第２チャンネル２ｃｈに接続された最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｂを、下側面には光スイッチの第３チャンネル３ｃｈに接続された最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｃを、それぞれ上述した要領で設置されているものとする。このコンクリート杭１８の両端近傍下方をそれぞれ支持した状態で中央部の上方から下方に向けて集中荷重（曲げ荷重）Ｗを負荷する。
すると、第１チャンネル１ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ａには圧縮ひずみが生じ、第３チャンネル３ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｃには、引張ひずみが生じるが、第２チャンネル２ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサは、中立軸にあるので、コンクリート杭１８の弾性限界内では殆どひずみを生じない。最大値記憶型光ファイバセンサの標点距離１０００ｍｍに対し、最大値記憶型光ファイバセンサに設定される最大値は、３００με、１０００με、２０００μεおよび４０００μεで光ファイバが断線するように設定してある。
【００４０】
また、コンクリート杭１８の表面における第１チャンネル１ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ａ〜第３チャンネル３ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｃの設置個所に近接して、参照用のひずみゲージ（図示せず）および変位計が取付けられている。
このように配設され且つコンクリート杭１８に荷重Ｗが負荷された状態において、第１チャンネル１ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ａ〜第３チャンネル３ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｃの３本の光ケーブル１０に対し、光スイッチ２１からパルス光を入射し、それぞれの光ケーブル１０の切断面で反射されたフレネル反射光を光コネクタを介して、ＯＴＤＲ２２にて測定する。これと同時に、別途コンクリート杭１８に添着されたひずみゲージの抵抗変化に基づく電気量をひずみ測定器で測定し、さらに、コンクリート杭１８にクラックが入ってしまうとひずみゲージでは、ひずみ計測不能となるので、別途、設置した変位計により、変位を測定し、最大値記憶型光ファイバセンサの測定結果を検証（比較）するものである。
図１３は、最大値記憶型光ファイバセンサ１つ当たりの光ファイバの配線図を示す。この実験においては、１ラインで４レベルのひずみを、ひずみ量の小さい順に切断される様子が測定できるように、光源または測定器（ＯＴＤＲ）から最も遠い位置に、先ず３００μεで切断される部分を、次に順次近い位置に１０００με、２０００μεおよび４０００μεで切断される部分をそれぞれ配置したものである。
【００４１】
なお、光ファイバの切断の確認は、ファイバ内のフレネル散乱光をＯＴＤＲで測定することは、上述した通りである。
ＯＴＤＲのトレースデータは、縦軸に光強度（ｄＢ）をとり、横軸に距離（Ｋｍまたは、ｍ）〕をとった場合において、ファイバ端部でのフレネル反射により大きく立ち上がる（強度が上がる）ので、この立ち上がりの位置を検出することで距離が測定できる。この立ち上がりの位置は、ファイバの破断で端部の位置が１ｍ程度変われば、充分認識することができる。
従って、予め配線の距離を決めておき、何らかの負荷により光ファイバの切断が起こり、配線の距離が変化すれば破断が生じた個所およびひずみレベルを検出することができる。
図１４は、コンクリート杭に荷重をかけたときの負荷ステップと負荷（ＫＮ．ｍ）との関係を示すグラフである。
図１４においては、始めに、クラック発生程度まで負荷をかけ、その後一旦除荷し、その後再度、負荷を加えていき、崩壊荷重まで負荷した負荷ステップの状況を示している。
【００４２】
図１５は、図１４において上述した負荷ステップに対応し、各ラインで何本の光ファイバの破断があったかをプロットした特性図である。
図１５は、図１２に示した模擬試験の結果を示すものである。この図１５から分るように、第１チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ａには、圧縮ひずみが生じるため、引張り変位のみに対応する本発明に係る第１の実施の形態の最大値記憶型光ファイバセンサでは、破断は生じていない。
また、側面中間位置に配置した第２チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサ１２ｂは、中立軸であるが、下面にクラックが発生した後は、引張ひずみが発生する。
そして、第３チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｃには、当然に引張ひずみが生じるため一番先に破断が発生する。
図１６は、図１２に示す第２チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサの破断状況を示し、図１７は、第３チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサの破断状況をそれぞれ示す特性図である。
【００４３】
図１６および図１７においては、横軸に参照用に設置したひずみゲージ式変位計からの換算ひずみまたはひずみゲージの値、縦軸には、負荷値（ＫＮ．ｍ）をとった特性線図を示したものである。この試験においては、負荷ステップが試験の都合上、余り細かいステップとすることができず、ステップ間の範囲が広くなってしまっているが、予定のひずみに近いひずみの最大値で光ファイバの破断が生じていることが実証された。
図１８は、本発明の第４の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットの構成を示すもので、（ａ）は正面図を、（ｂ）は右側面図をそれぞれ示す。
図１８に示す最大値記憶型光ファイバセンサユニットは、第１の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサと異なり、圧縮ひずみ（変位）の最大値を記憶し得るように構成されている。
即ち、第１の実施の形態における最大値記憶型光ファイバセンサの取付板１３ａ、１３ｂは、薄板状で構成されているが、これに対応する第４の実施の形態における取付部材２４は、相対的に摺動可能に嵌合された一対のビーム２４ａと２４ｂからなり、それぞれのビーム２４ａと２４ｂの各一方の端部近傍に、被測定対象物に取付けるための長孔（図示せず）が穿設されている。
【００４４】
一方のビーム２４ａは、固定端２５から先端近傍にかけて、円柱状を呈し、先端側（図１８において右端側）の一定領域においては上面から中立軸辺りまで断面Ｄ字状となるように削成されて、平面部２４ｃが形成されている。
他方のビーム２４ｂは、固定端２６に近い部位は、円柱状を呈するが、先端側は、中心部に有底穴が穿設されて、有底円筒部２４ｄが形成されている。
このように形成された取付部材２４には、先ず、第１の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサの、例えば、取付部３ａが、他方のビーム２４ｂの有底円筒部２４ｄに取付ねじ（図示せず）により固着され、取付部４が一方のビーム２４ａの平面部２４ｃに取付ねじ（図示せず）により固着されている。
このように構成された第４の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニット２８は、固定端２５と２６の間に、圧縮変位が与えられると、第１の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサの取付部３ａと取付部４との間に引張力が作用して第１のスライド部材２と第２のスライド部材３の間に相対的移動が生じ、そのひずみ量（変位量）の大きさに応じ、４本のカッタ部材５のテーパ５ｂが、カッタ押さえ部材６に当設し、ナイフエッジ５ａにより光ファイバ１１が切断されるように構成されている。
【００４５】
このとき、４本設けられたうちの１本乃至は複数本の光ファイバ１１が切断されるので、その切断されたチャンネルによって、圧縮ひずみの最大値が記憶されることになる。
このように、最大値記憶型光ファイバセンサ自体は、図１〜図９に示すものと共通に用い、引張ひずみの最大値を記憶することを意図する場合は、図１０に示す最大値記憶型光ファイバセンサユニットを使用し、圧縮ひずみの最大値を記憶することを意図する場合は、図１８に示す実施の形態の最大値記憶型光ファイバセンサユニット２８を使用することができるので、引張ひずみと圧縮ひずみのいずれのひずみ（変位）に対しても選択的に最大ひずみ値を計測することができる。
図１９は、本発明の第５の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットの構成を模式的に示す平面図である。
【００４６】
図１９において、４チャンネルの光ファイバ１１が存在するが、このうち、第１チャンネル１ｃｈと、第２チャンネル２ｃｈについては、第１の実施の形態の最大値記憶型光ファイバセンサの第１番目と第２番目のカッタ部材５に対応して光ファイバ１１が配置されるが、第３チャンネル３ｃｈおよび第４チャンネル４ｃｈは、ひずみの最大値を記憶するセンサとして使用するのではなく、最初および最後の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１の位置Ｘｆと最後の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１０の基準位置Ｚｆにおいて予め光ファイバ１１を切断しておくことにより、その近傍における位置を知ることができる。
このように、最初または最後の最大値記憶型光ファイバセンサの基準位置ＸｆまたはＺｆは、通常は、予め実測して紙などにメモしておけばよいわけであるが、その記録を取り忘れたような場合や最初または最後の最大値記憶型光ファイバセンサの位置に関するデータが紛失してしまうと、いかなる場所の最大値記憶型光ファイバセンサの光ファイバが破損したか把握ができなくなる。これに対し、本発明の第５の実施の形態によれば、最大値記憶型光ファイバセンサの設置位置や距離などを記憶しておく必要がなく、第３チャンネル３ｃｈおよび第４チャンネル４ｃｈの光ファイバ１１の入力端の光ファイバにパルス光を入射させ、その反射光をＯＴＤＲにより測定することでＯＴＤＲから最初の基準位置Ｘｆまたは最後の基準位置Ｚｆまでの距離を簡単且つ確実に測定することができる。
【００４７】
図２０〜図２２を参照して切断された最大値記憶型光ファイバセンサの位置、即ち基準位置ＸｆまたはＺｆの位置からの距離を演算する方法について説明する。
図１９〜図２１において、第１チャンネル１ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサにレベル１（例えば、３００με）のひずみが印加されたために、第１チャンネル１ｃｈの光ファイバ１１が切断されたとする。
この切断された光ファイバ１１を有する最大値記憶型光ファイバセンサの位置をＹｆとすると、そのＹｆの位置は、Ｙｆ−Ｘｆのところに存在することが分る。また、そのときのひずみの最大値は、レベル１（３００με）であったことが分る。
尚、最初の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１の位置の方向から測定した場合は、最初の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１から最後の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１０までの距離は、Ｚｆ−Ｘｆである。
また、図１９、図２０、図２２に示すように、最後の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１０の位置の方向から測定した場合は、レベル１のひずみにより、Ｘｒの位置の最大値記憶型光ファイバセンサの光ファイバが切断されたとしたとき、その位置を、最初の基準位置Ｙｒから測定することができ、つまり、Ｙｒ−Ｘｒにて求めることができる。
【００４８】
また、図２０に示すように、最初のセンサ（Ｙｆ−Ｘｆ）の個所または最後のセンサ（Ｙｒ−Ｘｒ）の個所で断線があり、その間の状況が不明であった場合に、もし、上記距離が一致していれば、１個所だけが破断していることが分り、上記距離が一致していなければ、異なる個所で複数の光ファイバが複数断線していることが分る。
このようなシステムに構成しておけば、最大値記憶型光ファイバセンサを設置する際、最初の最大値記憶型光ファイバセンサまでの距離および最後の最大値記憶型光ファイバセンサまでの距離を記録し忘れたり、記録したデータを紛失してしまったような場合でも、何らの支障なく、ひずみの最大値の記憶と光ファイバが切断された位置（距離）を確実に計測することができる。
尚、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更ができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサの第１の実施の形態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図である。
【図２】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する一方のスライド部材である第１のスライド部材の全体構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は、図２（ｂ）Ｘ−Ｘ線矢視方向断面図である。
【図３】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する他方のスライド部材である第２のスライド部材の全体構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、左側面図、（ｄ）は、右側面図である。
【図４】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する取付部の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図である。
【図５】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するカッタ部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図である。
【図６】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するカッタ押さえ部材の構成を示すもので、このうち（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、断面図である。
【図７】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するファイバ整列部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図である。
【図８】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するケーブル押さえ部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、右側面図である。
【図９】図１では省略してあるが、最大値記憶型光ファイバセンサを構成するカバー部材の構成を示すもので、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、右側面図である。
【図１０】本発明の最大値記憶型光ファイバセンサユニットに係る第２の実施の形態の全体構成を示すもので、このうち、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、平面図である。
【図１１】土中に埋設されたコンクリート杭に最大値記憶型光ファイバセンサを設置した状態の第３の実施の形態の最大値記憶型光ファイバセンサシステムの構成を模式的に示すもので、このうち、（ａ）は断面図、（ｂ）はコンクリート杭の左側面図である。
【図１２】模擬試験用に製作したコンクリート杭に最大値記憶型光ファイバセンサユニットを設置して、コンクリート杭に曲げ負荷をかけた場合の負荷試験の状況を示す説明図である。
【図１３】最大値記憶型光ファイバセンサ１つ当たりの光ファイバの配線図である。
【図１４】コンクリート杭に荷重をかけたときの負荷ステップと負荷（ＫＮ．ｍ）との関係を示すグラフである。
【図１５】図１４において上述した負荷ステップに対応し、各ラインで何本の光ファイバの破断があったかをプロットした特性図である。
【図１６】図１２に示す第２チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサの破断状況を示す特性図である。
【図１７】第３チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサの破断状況をそれぞれ示す特性図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットの構成を示すもので、（ａ）は正面図を、（ｂ）は右側面図をそれぞれ示す。
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットの構成を模式的に示す平面図である。
【図２０】図１９に示す本発明の第５の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットにより光ファイバの断線位置を検出することを説明するための説明図である。
【図２１】図１９に示す最大値記憶型光ファイバセンサの作用を説明するための説明図である。
【図２２】図１９に示す最大値記憶型光ファイバセンサの作用を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 最大値記憶型光ファイバセンサ
２ 第１のスライド部材
２ａ 平坦部
２ｂ 一方の軸部
２ｃ 他方の軸部
３ 第２のスライド部材
３ａ 取付部
３ｂ 軸受部
３ｃ 雌ねじ部
３ｋ 軸孔
３ｍ 貫通孔
３ｎ 切欠き
３ｐ 切欠き
４ 取付部
４ａ 貫通孔
５ カッタ部材
５ａ ナイフエッジ
５ｂ テーパ部
５ｃ ビーム部
５ｄ 基端部
６ カッタ押さえ部材
６ａ 櫛歯部
６ｂ テーパ部
７ ファイバ整列部材
７ａ 凹溝
８ ケーブル押さえ部材
９ カバー部材
１０ 光ケーブル
１１ 光ファイバ
１２ ストッパねじ部材
１３ａ、１３ｂ 取付板
１４ 取付ねじ（ケーブル押え８用）
１５ 取付ねじ（ファイバ整列部材７用）
１６ 取付ねじ（カッタ部材５用）
１７ 取付ねじ（カッタ押さえ部材６用）
１８ コンクリート杭
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 最大値記憶型光ファイバセンサユニット
２０ 取付ボルト
２０ａ、２０ｂ コネクタ
２１ 光スイッチ
２２ ＯＴＤＲ
２３ 最大値記憶型光ファイバセンサ
２４ 取付部材
２４ａ、２４ｂ 一対のビーム
２５、２６ 固定端
２８ 最大値記憶型光ファイバセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、建物、土木構造物、航空機、船舶などの各種構造物に過去に掛かった最大負荷に対応する最大ひずみや最大変位量を検出する機能を備えた最大値記憶型光ファイバセンサ、最大値記憶型光ファイバセンサユニットおよび最大値記憶型光ファイバセンサシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最大値記憶型センサで得られるデータは、構成部材に、例えば地震などの外力の経時的負荷で生じている強度変化を非破壊的に検出して構造物の破壊可能性の予知的診断を行う場合などに利用することができる。
近年高い経済成長が見込めないことや、資源、環境への配慮から適切な維持管理を行うことによる長寿命化の必要性がとみに認識されつつある。
例えば、土木構造物としての杭の健全性をモニタリングするのに適用可能な方法として、第１には、杭表面または杭内鉄筋のひずみ測定により過去の負荷履歴を把握する方法があり、第２には、杭頂部へのアクセスが可能な場合には、波動による亀裂の有無・位置を検知する方法がある。
しかしながら、前者は、必要な杭位置において、構造評価を行う上での基本となるひずみ量が得られる反面、必要となるひずみ評価点の数だけセンサとひずみ計測器との間を結ぶケーブル本数が必要なため、これらを杭の周りに配設する必要があり、そのための保護材を多く必要とすること、さらには、目的とする最大ひずみを把握するには、常時連続して計測する必要がある。このために計測に高額のコストが掛かる、という多くの欠点がある。
他方、後者の方法においては、常時測定の必要はないため、常時計測機器についてのコストは抑えられるが、前提として、杭頂部へ衝撃荷重を加えられるだけのアクセススペースが必要なこと、さらには、亀裂位置については、杭頂部に一番近い位置が判るだけで、亀裂の程度は評価できない、という欠点がある。
【０００３】
建築物や橋梁などの構造物の各部に発生する変形（変位やひずみ）をモニタするために上述したような方法とは異なるものとして、特開平９−９６５７６（以下「特許文献１」という）や特開２０００−３４６６３３（以下「特許文献２」という）に記載された最大値記憶型センサや距離変化量検出用センサが提案されている。
この特許文献１に記載された最大値記憶型センサは、それぞれ所定の電気抵抗値を持つ線状体で形成した導電性要素を複数本横並び状態に配列させると共に、これら導電性要素に中間部で折り返した折り返し部を横一線に並ぶ状態に与え、且つ各導電性要素の順次的な切断に応じた相関的な抵抗値の変化を生じる回路をなすように形成した導電体と、この導電体の導電性要素をその折返し部で切断可能とする切断手段と、この切断手段を導電体に対し相対的に移動させるスライダと、これら導電体、切断手段及びスライダを水密的に収納する保護ケースとを備えてなり、そして構造物における検出対象の構成部材に対し当該構成部材に生じる変形に応じてスライダに前記導電体に対する相対移動を生じさせるように取付けて用いられ、この相対移動の移動量に応じて導電体の導電性要素を切断手段にて順次切断させ、この切断状態での導電体における抵抗値から構造物の構成部材における最大変形量を検出するようになっている最大値記憶型センサであって、そのスライダを、スライドブロック部と、このスライドブロック部から突設させた棒状のロッド部およびこのロッド部の先端に設けた接続端とで形成すると共に、保護ケースの一端に外部へ通じる挿通部を設け、この挿通部を通してロッド部の先端側を保護ケースの外部に突出するように構成されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載された距離変化量検出用センサは、物体上に設定された２点間の距離の変化量を測定するためのものであり、この検出用センサは、前記２点のうちの一方に形成された連結機構に連結される収容体と、この収容体の内部に変位自在に収容されると共に、前記２点のうちの他方に形成された連結機構に連結されることにより、前記２点間の距離の変化に伴って前記収容体の内部を互いに逆向きの第１、第２の方向に変位する摺動体と、前記摺動体に形成された第１の押圧部に接触可能に配置される第１の接触部を有し、この摺動体の変位によって生じた第１の方向への最大変位量に応じた変位量を生ずる第１の変位機構と、前記摺動体に形成された第２の押圧部に接触可能に配置される第２の接触部を有しこの摺動体の変位によって生じた前記第２の方向への最大変位量に応じた変位量を生ずる第２の変位機構と、これら第１，第２の変位機構の変位量を検出する第１、第２の変位量検出機構と、前記第１、第２の変位機構の前記第１、第２の接触部を前記摺動体の第１、第２の押圧部のそれぞれに接触させるリセット機構とを備えることにより、素子を交換することなく、リセット動作を経て反復使用が可能なように構成されている。
【０００５】
しかしながら、前者の特許文献１のセンサは、第１に、導電体を切断し、その抵抗値変化から状態を検出するものであるため、基本的には、導電体の絶縁を図る必要があるため、防水・防湿構造が要求される。そのため、センサが複雑且つ大型化し、コストが大幅に増大し、さらには確実な防水・防湿構造が得られない、という難点がある。
第２には、Ｕ字形に折り返した導電体を櫛形カッタで切断する方式であるため、切断が達成されるまである程度の変位を発生する必要があるが、微少な変位では、切断が困難乃至は不可能である。
第３には、各センサは、ひずみ評価点の数だけセンサと計測器との間を結ぶケーブル本数が必要なため、上述したひずみゲージ検出方式と同様な問題点や欠点がある。
また、上記特許文献２のセンサは、使用素子を交換することなく、リセット操作を介して反復使用可能である反面、第１には、センサ部分は、リニアポテンショメータ変位計、静電容量変位計、作動トランス変位計、ひずみゲージ式等の変位計などが用いられ、最大変位を保持する制動器が用いられるため、装置が大型で機構も複雑で、安価には構成できない、という難点があり、第２には、変位評価点の数だけケーブル本数が必要なため、多くのセンサを取付けるとケーブルが太くなり、施工上およびコスト上の障害となる、という難点がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−０９６５７６号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的とするところは、なるべく少ない配線量で多点の最大のひずみ値を計測し得る最大値記憶型光ファイバセンサを提供することにあり、
第２の目的とするところは、常時計測することなく過去に発生したひずみの最大値を精度よく計測することが可能な最大値記憶型光ファイバセンサを提供することにあり、
第３の目的とするところは、特別に絶縁のための防水・防湿処理を施す必要がなく、その分低コスト、軽量化、コンパクト化を図り得る最大値記憶型光ファイバセンサを提供することにあり、
第４の目的とするところは、小変位から大変位に亘り応動し、高精度な最大値記憶型光ファイバセンサを提供することにあり、
第５の目的とするところは、引張ひずみと圧縮ひずみのいずれのひずみ（変位）に対しても、最大のひずみ値を選択的に計測し得る最大値記憶型光ファイバセンサを提供することにあり、
第６の目的とするところは、センサの損傷発生時の最大の変位量およびその損傷発生位置を把握し得る最大値記憶型ファイバセンサユニットおよび最大値記憶型ファイバセンサシステムを提供することにあり、
第７の目的とするところは、センサシステムのトータル価格を低減化し得る最大値記憶型光ファイバセンサシステムを提供することにあり、
第８の目的とするところは、縦列上に接続された複数のセンサのうち、最も近い位置または最も遠い位置に設置された基準位置とセンサの損傷発生時の最大変位量およびその損傷発生位置を把握し得る最大値記憶型ファイバセンサシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、
上記第１〜第４の目的を達成するために、
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、異なる最大ひずみ量で個々の光ファイバを切断するように、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、前記光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得るように構成したことを特徴としている。
なお、光検出器は、例えばＯＴＤＲの如き光パルス試験器を用いることが好適であり、当該ＯＴＤＲは、光ファイバの切断個所でのフレネル散乱光を検出可能に構成されているのが望ましい。
【０００９】
請求項２に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記の第１〜第４の目的を達成するために、
前記複数のカッタ部材は、基端側が前記一方のスライド部材に固定された片持ビーム状を呈し、その先端側の一方の面側にはナイフエッジが形成され、他方の面側にはテーパ部が形成されてなることを特徴としている。
請求項３に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的を達成するために、
前記カッタ押さえ部材は、複数のカッタ部材の先端に形成された前記テーパ部の移動域に対応させて複数の前記テーパ部に順次当接し得るように配置され、前記ナイフエッジの水平変位を、垂直変位に拡大して伝達し得るように、所定の段差を付してなる櫛歯部を有することを特徴としている。
請求項４に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的を達成するために、
前記複数本の光ファイバを並列状に整列させるファイバ整列部材が、前記カッタ部材に近接して前記他方のスライド部材上に配設されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項５に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的を達成するために、
前記一方のスライド部材の一端および前記他方のスライド部材の他端には、被測定対象物の二点間の変位を検出すべく、前記被測定対象物に直接または間接に取り付けるための取付部がそれぞれ設けられていることを特徴としている。
請求項６に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的を達成するために、
前記一方および他方の前記取付部には、前記光ファイバを内部に有する光ケーブルを挿通した状態で前記光ケーブルを押さえるためのケーブル押さえ部材が取付けられていることを特徴としている。
請求項７に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的を達成するために、
前記一方のスライド部材と他方のスライド部材との間の初期位置を調整するためのストッパねじ部材が、前記他方のスライド部材に形成された雌ねじ部に螺合されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項８に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサは、上記第１〜第４の目的、第６の目的および第８の目的を達成するために、
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記カッタ部材から外れた位置に切断された状態で固定されると共に、内部を通過可能な光信号を検出可能な光検出器に対し連絡可能な少なくとも１本の基準位置測定用光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで、前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得ると共に前記基準位置測定用光ファイバが設置された基準位置を測定し得るように構成したことを特徴としている。
なお、光検出器は、例えばＯＴＤＲの如き光パルス試験器を用いることが好適であり、当該ＯＴＤＲは、光ファイバの切断個所でのフレネル散乱光を検出可能に構成されているのが望ましい。
【００１２】
請求項９に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットは、上記第１〜第５の目的を達成するために、
帯状を呈し、各基端に前記光ファイバセンサの各取付部に取付けるためのねじ穴が穿設された、一対の取付板に、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサが取付けられ、前記一対の取付板の間に取外し可能に且つ前記一対の取付板に引張方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型光ファイバセンサに引張力が作用するように構成されていることを特徴としている。
請求項１０に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットは、上記第１〜第５の目的を達成するために、
相対的に摺動可能に嵌合された一対のビームからなり、前記一対のビームの各一方の端部近傍に被測定対象物に取付けるための長孔が穿設された剛性大なる取付部材を備え、
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサの一端および他端が、前記一対のビームの一方および他方の間に取付けられ、且つ前記一対のビームに圧縮方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型ファイバセンサに引張力が作用するように構成したことを特徴としている。
【００１３】
請求項１１に記載した発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサシステムは、上記第１〜８の目的を達成するために、
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項９に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同じひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光を光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときの切断箇所およびひずみレベルを検出し得るように構成されたことを特徴としている。
【００１４】
請求項１２に記載した発明係る最大値記憶型光ファイバセンサシステムは、上記第１〜８の目的を達成するために、
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項１０に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同じひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光を光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときの切断個所およびひずみレベルを検出し得るように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、異なる最大ひずみ量で個々の光ファイバを切断するように、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、前記光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得るように構成したので、
すべてのセンサに共通した光ファイバを利用することで配線量が少なくてすみ、
さらに、所定のひずみを受けたとき、複数本の光ファイバのうち、当該ひずみに対応した光ファイバが断線することから、常時ひずみを計測する必要がなく、過去に発生したひずみの最大値を精度よく計測することができ、
さらに、ひずみゲージや抵抗素子を用いず、光ファイバを用いていることから、防水カバーやシーリング部材などの防水・防湿処理を施す必要がなく、その分、低コスト化、軽量化、コンパクト化を図ることができ、
さらには、光ファイバが所定の範囲内の変位に応じてカッタ部材を押し切って切断されることから、切断の位置が正確で且つ確実に切断されるため、小変位から大変位に亘り応動し、高精度な最大値を記憶させることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記複数のカッタ部材は、基端側が前記一方のスライド部材に固定された片持ビーム状を呈し、その先端側の一方の面側にはナイフエッジが形成され、他方の面側にはテーパ部が形成されてなるので、所定の最大変位時にナイフエッジで光ファイバを確実に押し切ることができる。
請求項３に記載の最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記カッタ押さえ部材は、複数のカッタ部材の先端に形成された前記テーパ部の移動域に対応させて複数の前記テーパ部に順次当接し得るように、配置され、前記ナイフエッジの水平変位を、垂直変位に拡大して伝達し得るように、所定の段差を付してなる櫛歯部を有しているので、カッタ部材の水平変位を垂直変位に拡大伝達することができ、従って、微少な変位でも光ファイバを確実に切断することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記複数本の光ファイバを並列状に整列させるファイバ整列部材が、前記カッタ部材に近接して前記他方のスライド部材上に配設されているので、光ファイバ部材が一方のスライド部材と共に移動しても複数本の光ファイバが対応する複数のカッタ部材の移動域から外れず、どの移動域においてもカッタ部材により対応した光ファイバを切断することができる。
請求項５に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記一方のスライド部材の一端および前記他方のスライド部材の他端には、被測定対象物の二点間の変位を検出すべく、前記被測定対象物に直接または間接に取り付けるための取付部がそれぞれ設けられているので、被測定対象物の二点間の変位を直接計測することができると共に、二つの取付部を中継部材に取付けることで、中継部材を介して被測定対象物の二点の評点距離間の負荷によるひずみを計測することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記一方および他方の前記取付部には、前記光ファイバを内部に有する光ケーブルを挿通した状態で前記光ケーブルを押さえるためのケーブル押さえ部材が取付けられているので、ファイバケーブルを安定的に保持することができ、特に、複数のセンサ間を直列状にケーブルで接続することが可能となる。
請求項７に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
前記一方のスライド部材と、他方のスライド部材との間の初期位置を調整するためのストッパねじ部材が、他方のスライド部材に形成された雌ねじ部に螺合されているので、一対のスライド部材やカッタ部材、カッタ押さえ部材の加工誤差や組立誤差が生じていても、ストッパねじ部材により調整でき、従って正確に最大値を記憶させることができる。
【００１９】
請求項８に記載の最大値記憶型光ファイバセンサによれば、
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記カッタ部材から外れた位置に切断された状態で固定されると共に、内部を通過可能な光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な少なくとも１本の基準位置測定用光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで、前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得ると共に前記基準位置測定用光ファイバが設置された基準位置を測定し得るように構成したので、
すべてのセンサに共通した光ファイバを利用することで配線量が少なくてすみ、
さらに、所定のひずみを受けたとき、複数本の光ファイバのうち、当該ひずみに対応した光ファイバが断線することから、常時ひずみを計測する必要がなく、過去に発生したひずみの最大値を精度よく計測することができ、
さらに、ひずみゲージや抵抗素子を用いず、光ファイバを用いていることから、防水カバーやシーリング部材などの防水・防湿処理を施す必要がなく、その分、低コスト化、軽量化、コンパクト化を図ることができ、
さらに、光ファイバが所定の範囲内の変位に応じてカッタ部材を押し切って切断されることから、切断の位置が正確で且つ確実に切断されることから、小変位から大変位に亘り応動し、高精度な最大値を記憶させることができ、
さらには、予め最大値記憶型光ファイバユニットの設置位置を計測したり、記録しておく必要がなく、光ファイバの切断位置を事後的であっても把握することができ、
さらには、センサの損傷発生時の最大変位量およびその損傷位置を把握することができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットによれば、
帯状を呈し、各基端に前記光ファイバセンサの各取付部に取付けるためのねじ穴が穿設された一対の取付板に、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサが取付けられ、前記一対の取付板の間に取外し可能に且つ前記取付板に引張方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型光ファイバセンサに引張力が作用するように構成されているので、上記請求項１〜請求項８に記載の発明の効果を奏し得ると共に、特に取付板の両端に穿設された長孔に取付ボルトをもって被測定対象物に取付けることで標点の引張ひずみの最大値を容易に計測することができ、
さらに、複数の取付板の端部同士を直線的に連結し且つ被測定対象物に連結点を固定することで、複数箇所の標点の引張ひずみの最大値を記憶せしめることが可能となる。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットによれば、
相対的に摺動可能に嵌合された一対のビームからなり、前記一対のビームの各一方の端部近傍に被測定対象物に取付けるための長孔が穿設された剛性大なる取付部材を備え、
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサの一端および他端が、前記一対のビームの一方および他方の間に取付けられ、且つ前記一対のビームに圧縮方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型ファイバセンサに引張力が作用するように構成したので、
すべてのセンサに共通した光ファイバを利用することで配線量が少なくてすみ、
さらに、所定の圧縮ひずみを受けたとき、複数本の光ファイバのうち、当該ひずみに対応した光ファイバが断線することから、常時圧縮ひずみを計測する必要がなく、過去に発生したひずみの最大値を精度よく計測することができ、
さらに、ひずみゲージや抵抗素子を用いず、光ファイバを用いていることから、防水カバーやシーリング部材などの防水・防湿処理を施す必要がなく、その分、低コスト化、軽量化、コンパクト化を図ることができ、
さらに、光ファイバが所定の範囲内の変位に応じてカッタ部材を押し切って切断されることから、切断の位置が正確で且つ確実に切断されることから、小変位から大変位に亘り応動し、高精度に圧縮方向のひずみの最大値を記憶させることができる。
【００２２】
また、請求項１１に記載の最大値記憶型光ファイバセンサシステムによれば、
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項９に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同ひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光を光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときの切断個所およびひずみレベルを検出し得るように構成したので、
上記請求項９に記載の効果を奏し得ると共に、特に複数の最大値記憶型光ファイバセンサを直列状に連結配置することで、いずれかの光ファイバが切断された位置を特定することができると共にその変位レベルも計測することができ、
さらに、複数個の最大値記憶型光ファイバセンサを同一ケーブルを介して、直列状に配線するため、配線ケーブルの本数が少なくて済むという利点が得られ、
さらには、計測器として比較的安価な、例えばＯＴＤＲのような光パルス試験器を用いることができ、従って、システム全体のコストを低減化することができる。
【００２３】
請求項１２に記載の最大値記憶型光ファイバセンサシステムによれば、
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項１０に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同じひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光を光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときのひずみレベルを検出し得るように構成したので、
すべてのセンサに共通した光ファイバを利用することで配線量が少なくてすみ、
さらに、所定の圧縮ひずみを受けたとき、複数本の光ファイバのうち、当該圧縮ひずみに対応した光ファイバが断線することから、常時ひずみを計測する必要がなく、過去に発生した圧縮ひずみの最大値を精度よく計測することができ、
さらに、ひずみゲージや抵抗素子を用いず、光ファイバを用いていることから、防水カバーやシーリング部材などの防水・防湿処理を施す必要がなく、その分、低コスト化、軽量化、コンパクト化を図ることができ、
さらには、光ファイバが所定の範囲内の変位に応じてカッタ部材を押し切って切断されることから、切断の位置が正確で且つ確実に切断されることから、小変位から大変位に亘り応動し、高精度な最大値を記憶させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明に係る実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
先ず、図１〜図９を参照して、本発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサの第１の実施の形態について、また、図１０を参照して、本発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットの第２の実施の形態について詳しく説明する。
図１は、最大値記憶型光ファイバセンサの全体構成を示すもので、このうち（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図である。
図２は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する一方のスライド部材である第１のスライド部材の全体構成を示すもので、このうち（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は、図２（ｂ）Ｘ−Ｘ線矢視方向断面図である。
図３は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する他方のスライド部材である第２のスライド部材の全体構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、左側面図、（ｄ）は、右側面図である。
図４は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する取付部の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図である。
【００２５】
図５は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するカッタ部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図である。
図６は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するカッタ押さえ部材の構成を示すもので、このうち（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、断面図である。
図７は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するファイバ整列部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図である。
図８は、図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するケーブル押さえ部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、右側面図である。
図９は、図１では省略してあるが、最大値記憶型光ファイバセンサを構成するカバー部材の構成を示すもので、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、右側面図である。
【００２６】
図１０は、本発明の最大値記憶型光ファイバセンサユニットに係る第２の実施の形態の全体構成を示すもので、このうち、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、平面図である。
尚、図１には、本発明の最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する光ファイバについて、図を見易くするために図示を省略してあるが、光ファイバについては、図１０に示す光ファイバおよび光ケーブルが用いられているものとする。
図１〜図９において、１は、最大値記憶型光ファイバセンサであり、一対のスライド部材、即ち、第１のスライド部材２と、第２のスライド部材３と、取付部４と、カッタ部材５と、カッタ押さえ部材６と、ファイバ整列部材７と、ケーブル押さえ部材８と、カバー部材９（図９に示してあるが、図１では省略してある）と光ケーブル１０および光ケーブルの心線である光ファイバ１１（これら光ケーブル１０と光ファイバ１１は、図１０に示してあるが、図１〜図３では省略してある）から構成されている。
【００２７】
先ず、第１のスライド部材２は、円柱体の中間部を略中心軸に沿って、摺り落とすように削り取って断面Ｄ字状に形成されてなり、両端は所定長さに亘り円柱状を呈している。即ち、一方の端部側（図２において左側）には、円柱状の軸部２ｂが、他方の端部側（図２において右側）には、同じく円柱状の軸部２ｃがそれぞれ形成され、これら両側の軸２ｂと２ｃとの間に挟まれる領域に平坦部２ａが形成され、その平坦部２ａの中間部に、カッタ部材５を取り付けるための２個のねじ穴２ｄが形成されている。
上記第１のスライド部材２と互いに嵌合して相対的に摺動する第２のスライド部材３は、図３に示されるように、一方の端部（左端部）側は、所定幅に亘り、厚肉矩形状に形成された取付部３ａが形成され、他方の端部（右端部）側は、取付部３ａより狭い幅の厚肉矩形状に形成され、軸方向（図３において左右方向）に沿って上記第１のスライド部材２の他方の軸部２ｃに嵌合して案内するための軸受部３ｂが形成され、この軸受部３ｂには、後述するストッパねじ部材１２が螺合する雌ねじ部３ｃが形成されている。
【００２８】
さらに、第２のスライド部材３には、図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、ケーブル押さえ部材８を取付けるための３個のねじ穴３ｄ、３ｅ、３ｆと、後述する可撓性を有する取付板１３ａ、１３ｂを連結するための４個のねじ穴３ｇと、ファイバ整列部材７を取り付けるための２個のねじ穴３ｈと、カッタ押さえ部材６を取付けるための３個のねじ穴３ｉがそれぞれ形成されている。
軸受部３ｂには、第１のスライド部材２の軸部２ｃが嵌合する貫通孔３ｍと、光ケー
ブル１０を貫通させるための１／４円状の切欠き３ｎが形成されている。
上記第１のスライド部材２の他方の軸部２ｃには、図４に示す取付部４に穿設された貫通孔４ａが嵌合しており、側端（図４において上端）から、貫通孔４ａに至る２つの雌ねじ穴４ｂが形成されていると共に、一方側の隅部が光ケーブル１０を貫通させる１／４円状の 切欠き４ｃが形成され、さらに、平面と、正面に、上記ケーブル押さえ部材８を取り付けるための３個のねじ穴４ｄが形成され、取付部３ａには軸心方向に沿って、軸孔３ｋが穿設されている。
【００２９】
このように形成された構成部材は、次のようにして組立てられている。
即ち、第１のスライド部材２の一方の軸部２ｂをスライド部材３の軸孔３ｋに摺動可能に嵌合し、他方の軸部２ｃと平坦部２ａの一部が、第２のスライド部材３の軸受部３ｂに摺動可能に嵌合し、さらに他方の軸部２ｃが、図４に示す取付部４の貫通孔４ａに嵌合し、２個の固定ねじ（図示省略）が、上記２個の雌ねじ穴４ｂにねじ込まれることによって、一体的に取付部４に固定されている。
次に、光ケーブル（例えば、直径が５．５ｍｍのＰＶＣ被覆付４芯ケーブル）１０の被覆を一部分剥ぎ、直径が例えば、０．９ｍｍのビニール線からなる光ファイバ１１を露出させる。
上記光ケーブル１０は、図１０に示すように、その一端側（左端側）が、第２のスライド部材３の取付部３ａに形成された切欠き３ｐに通した後、図８に示すケーブル押さえ部材８を、正面から上面にかけて当接せしめ、取付ねじ１４をケーブル押さえ部材８に穿設した３個の貫通孔に通し、さらに上記した取付部３ａに形成した３個のねじ穴３ｄ、３ｅ、３ｆにねじ込むことにより、ケーブル押え部材８を取付部３ａに固定すると共に、光ケーブル１０を、取付部３ａに固定することになる。
【００３０】
また、光ケーブル１０は、他端側（右端側）が、図４に示す取付部４に形成された切欠き４ｃに通した後、上記と同様に図８に示すケーブル押さえ部材８を、正面から上面にかけて当接せしめ、取付ねじ１４をケーブル押さえ部材８に穿設した３個の貫通孔に通し、さらに上記した取付部４に形成した３個のねじ穴４ｄにねじ込むことにより、ケーブル押さえ部材８を取付部４に固定すると共に光ケーブル１０を取付部４に固定することになる。
次いで、この場合、４本の光ファイバ１１を、図１０（ａ）において、第１のスライド部材２上であって、カッタ部材５の側方を通した後、この場合、４本の片持ちビーム状をなすカッタ部材５の取付予定領域に並列・平行に並べ、且つ、望ましくは、その状態を維持するように接着剤をもって平坦部２ａ上に固定する。この場合、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３とは、相対的に相当量移動するので、その相当量を見込んで光ファイバ１１は、光ケーブル１０の取付部（取付部３ａと４の部分）との間に余裕を持たせて弛ませた状態に設定しておくものとする。
【００３１】
次いで、取付ねじ１５を、ファイバ整列部材７に穿設した２個の貫通孔を介して、第２のスライド部材３に形成された２個のねじ穴３ｈにねじ込むことによって、ファイバ整列部材７を、第２のスライド部材３に固定する。この状態において、ファイバ整列部材７には、図７（ａ）に示すように、第１のスライド部材２に対向する面側に複数（この場合４つ）の凹溝７ａが形成されており、複数の光ファイバ１１の１本１本が凹溝７ａ内に嵌入し相対的に移動可能なようにして取り付けてあるので、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３が相対移動しても、光ファイバ１１が平行状態を維持するように機能させている。
次に、２本の取付ねじ１６をカッタ部材５の基端部５ｄに穿設された２個の貫通孔を介して第１のスライド部材２に形成された２本のねじ穴２ｄにねじ込むことによってカッタ部材５を第１のスライド部材２上に取付ける。
この状態においては、先に配設した４本の光ファイバ１１の上方に、カッタ部材５の４本のビーム部５ｃの先端に形成された４個のナイフエッジ５ａが光ファイバ１１の１本１本に対応する上方位置に接近して配設されることになる。
【００３２】
次に、４本の取付ねじ１７を、カッタ押さえ部材６に穿設した４個の貫通孔に通した後、第２のスライド部材３に形成された４つのねじ穴３ｉにねじ込むことによって、カッタ押さえ部材６を、第２のスライド部材３に取付ける。
この状態において、カッタ押さえ部材６の一方の面側、即ち、図６（ｂ）の左側に、下方に向うに従い順次所定幅の切込みが深くなるような形状の段差が設けられた櫛歯部６ａを有している。この櫛歯部６ａの下面側には、上記カッタ部材５のそれぞれのテーパ部５ｂとそれぞれ摺接するテーパ部６ｂが形成されている。
このように、各部が組立てられた後、第２のスライド部材３の軸受部３ｂに形成された雌ねじ部３ｃに螺合されたストッパねじ部材１２を、回動することにより、ストッパねじ部材１２の先端（右端）と取付部４との間の距離を変化させ、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３との間の初期位置（あるいは基準位置）を調整し、仮にこの位置を保持しておく。
【００３３】
そして、さらに、この最大値記憶型光ファイバセンサ１を製作工場から、被測定対象物（例えば、コンクリート杭）に設置されるまでの移動時に上記初期位置が変化しないようにするために、第２のスライド部材３の取付部３ａに形成された雌ねじ穴３ｅに固定ねじ（図示せず）を螺合し、固定ねじの先端が第１のスライド部材２の軸部２ｂに押付けるまで締付けることにより、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３が、相対的に摺動しないように固定しておく。
但し、被測定対象物に最大値記憶型光ファイバセンサ１の取付けが完了した後は、雌ねじ穴３ｅにねじ込んでおいた固定ねじは、緩めておくか、取外して、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３が自由に摺動できるようにする。
また、被測定対象物に取付けが完了した後は、ストッパねじ部材１２も、第２のスライド部材３の右端（軸受部３ｂ右端）より突出した状態から、突出しない状態となるように引込めるようにする。
これは、第１のスライド部材２と第２のスライド部材３が相互に離れる方向、即ち、引張り方向のみに移動するとは限らず、若干圧縮方向にも摺動する可能性があるので、それを許容するためである。
【００３４】
このように構成された最大値記憶型光ファイバセンサ１は、図１０に示すように、一方の取付板１３ａの一端（図１０において右端）に穿設された４つの貫通孔（図示せず）に４本の取付ねじ（図示せず）を挿通し、第１のスライド部材２に連結された取付部４に形成された４つのねじ穴４ｅにねじ込むことによって、取付板１３ａに連結される。
また、同様にして、他方の取付板１３ｂの一端（図１０において左端）に穿設された４つの貫通孔（図示せず）に、４本の取付ねじ（図示せず）を挿通し、第２のスライド部材３の底面に形成された４つのねじ穴３ｇにねじ込むことによって最大値記憶型光ファイバセンサ１を取付板１３ｂに連結される。
図１１は、第3の実施の形態を示すものであり、土中に埋設されたコンクリート杭に本発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットを設置し、且つ、光ケーブルの始端（コネクタ）側からパルス光を入射し、光ファイバの切断個所で反射されたフレネル反射光を光検出器または光パルス試験器としてのＯＴＤＲ（Optical time domain reflectometer）により測定し、光ファイバセンサのひずみ最大値を記憶する最大値記憶型光ファイバセンサシステムの構成を模式的に示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はコンクリート杭の左側面図である。
【００３５】
図１１（ａ）、（ｂ）において、土中に埋設される前に、コンクリート杭１８の外周面に等角度間隔（この場合、９０度間隔）で４系列の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９が複数縦列状に連結されている。
１系列の最大値記憶型光ファイバセンサシステムは、この場合、１０００ｍｍ間隔（標点距離）で、１０個の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９−１〜１９−１０が連結され、且つ各連結部は、コンクリート杭１８の中に予め埋設しておいた雌ねじに取付ボルト２０をもって固定されている。
光ケーブル１０は、一方のコネクタ２０ｆを出発し、最初の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９−１から最終の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９−１０を経て、最終の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９−１０から直接、他方のコネクタ２０ｒに戻るまで、基本的には１本の光ケーブル１０を用いるか、途中に光コネクタを介して実質的に１本の光ケーブル１０を用いる。
【００３６】
尚、最大値記憶型光ファイバセンサユニットの表面には、土中に埋設した際の最大値記憶型光ファイバセンサの挙動が阻害されないように分離材を添着することが望ましい。
このようにして、４本（４系列）の最大値記憶型光ファイバセンサユニット１９が設置されたコンクリート杭１８は、予め掘削した穴に埋設され、光ケーブル１０のみが地上に引き出される。
この光ケーブル１０は、一方のコネクタ２０ｆを出発し、コンクリート杭１８と共に埋設された複数のセンサユニット１９（１９−１〜１９−１０）を介して、最後のセンサユニット１９−１０を出てから折り返されて、複数の光ファイバセンサユニット１９の近傍に沿って、コンクリート杭１８の左端から導出され、他方のコネクタ２０ｒに接続される。
これらコネクタ２０ｆおよび２０ｒには、図示は省略したが、選択的に後述の図１３に示すように、光スイッチ２１を介して内部を通過する光信号を検出可能なＯＴＤＲ２２が、離脱可能（連結可能）に接続される。
【００３７】
このように構成された最大値記憶型光ファイバセンサシステムにおいて、例えば、光源から出射されたパルス光が、一方のコネクタ２０ｆを介して光ケーブル１０に入射し、複数の最大値記憶型光ファイバセンサ１のいずれかの光ファイバ１１に切断があると、その切断個所でフレネル反射が生じ、その反射光が光ファイバ内を逆方向に伝搬される。
この反射光は、光コネクタ２０ｆに導出される。この光コネクタ２０ｆを介して入射される光と反射光とは、光カプラにより分岐される。
光コネクタ２０ｆから導出された反射光は、ＯＴＤＲ２２により測定されることにより、切断された光ファイバを備えた最大値記憶型光ファイバセンサの特定のチャンネルの損傷が検知され、そのひずみ量の最大値が瞬時に、あるいは事後的に検出されることになる。
【００３８】
ＯＴＤＲ２２は、光ファイバケーブルの長さ（障害点検出を含む）、伝達損失（ｄＢ、ｄＢｋｍ）、接続損失（ｄＢ）、光コネクタの反射減衰量の測定等に使用されるが、ここでは、光ファイバの切断面（障害点）までの距離を測定することに使用する。光コネクタ２０ｆを介して、被測定光ファイバ１１（光ケーブル１０）に光パルスを入射し、切断面で反射して戻ってくる反射光パルス信号（フレネル反射光）を受信し、光パルスの往復の伝搬時間から光ファイバの切断面までの長さ（距離）を計測する。
尚、光源からのパルス光を他方のコネクタ２０ｒから入射させ、そのフレネル反射光を、ＯＴＤＲ２２で計測することで同様に、光ファイバ１１の切断個所までの距離を計測することもできる。
このようにコンクリート杭１８の外周４個所に等角度間隔（９０度間隔）で４系列の最大値記憶型光ファイバセンサユニットを配設し、その各系列の出力をＯＴＤＲより検出することにより、設置基準角度位置に対し、いかなる角度方向にどの程度のひずみ量の最大値が発生したかを計測することができる。即ち、基本的には、一対のスライド部材２、３間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかのカッタ部材５により光ファイバ１１が切断され、光ファイバ１１内を通過する光信号が、光検出器または光パルス試験器としてのＯＴＤＲ２２でもって検出されることで、ひずみ量の変位の最大値を記憶し得るように構成してある。
【００３９】
図１２は、模擬試験用に製作したコンクリート杭１８に３系列の最大値記憶型光ファイバセンサユニットを設置し、コンクリート杭１８の上方向（図１２において）から負荷Ｗをかけた場合の負荷試験の状況を示す説明図である。
図１２において、長さ１０ｍ、直径４００ｍｍ程度のコンクリート杭１８の上側面には、光スイッチの第１チャンネル１ｃｈに接続された最大値記憶型光ファイバセンサ１９ａを、正面の中心面には、光スイッチの第２チャンネル２ｃｈに接続された最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｂを、下側面には光スイッチの第３チャンネル３ｃｈに接続された最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｃを、それぞれ上述した要領で設置されているものとする。このコンクリート杭１８の両端近傍下方をそれぞれ支持した状態で中央部の上方から下方に向けて集中荷重（曲げ荷重）Ｗを負荷する。
すると、第１チャンネル１ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ａには圧縮ひずみが生じ、第３チャンネル３ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｃには、引張ひずみが生じるが、第２チャンネル２ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサは、中立軸にあるので、コンクリート杭１８の弾性限界内では殆どひずみを生じない。最大値記憶型光ファイバセンサの標点距離１０００ｍｍに対し、最大値記憶型光ファイバセンサに設定される最大値は、３００με、１０００με、２０００μεおよび４０００μεで光ファイバが断線するように設定してある。
【００４０】
また、コンクリート杭１８の表面における第１チャンネル１ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ａ〜第３チャンネル３ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｃの設置個所に近接して、参照用のひずみゲージ（図示せず）および変位計が取付けられている。
このように配設され且つコンクリート杭１８に荷重Ｗが負荷された状態において、第１チャンネル１ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ａ〜第３チャンネル３ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｃの３本の光ケーブル１０に対し、光スイッチ２１からパルス光を入射し、それぞれの光ケーブル１０の切断面で反射されたフレネル反射光を光コネクタを介して、ＯＴＤＲ２２にて測定する。これと同時に、別途コンクリート杭１８に添着されたひずみゲージの抵抗変化に基づく電気量をひずみ測定器で測定し、さらに、コンクリート杭１８にクラックが入ってしまうとひずみゲージでは、ひずみ計測不能となるので、別途、設置した変位計により、変位を測定し、最大値記憶型光ファイバセンサの測定結果を検証（比較）するものである。
図１３は、最大値記憶型光ファイバセンサ１つ当たりの光ファイバの配線図を示す。この実験においては、１ラインで４レベルのひずみを、ひずみ量の小さい順に切断される様子が測定できるように、光源または測定器（ＯＴＤＲ）から最も遠い位置に、先ず３００μεで切断される部分を、次に順次近い位置に１０００με、２０００μεおよび４０００μεで切断される部分をそれぞれ配置したものである。
【００４１】
なお、光ファイバの切断の確認は、ファイバ内のフレネル散乱光をＯＴＤＲで測定することは、上述した通りである。
ＯＴＤＲのトレースデータは、縦軸に光強度（ｄＢ）をとり、横軸に距離（Ｋｍまたは、ｍ）〕をとった場合において、ファイバ端部でのフレネル反射により大きく立ち上がる（強度が上がる）ので、この立ち上がりの位置を検出することで距離が測定できる。この立ち上がりの位置は、ファイバの破断で端部の位置が１ｍ程度変われば、充分認識することができる。
従って、予め配線の距離を決めておき、何らかの負荷により光ファイバの切断が起こり、配線の距離が変化すれば破断が生じた個所およびひずみレベルを検出することができる。
図１４は、コンクリート杭に荷重をかけたときの負荷ステップと負荷（ＫＮ．ｍ）との関係を示すグラフである。
図１４においては、始めに、クラック発生程度まで負荷をかけ、その後一旦除荷し、その後再度、負荷を加えていき、崩壊荷重まで負荷した負荷ステップの状況を示している。
【００４２】
図１５は、図１４において上述した負荷ステップに対応し、各ラインで何本の光ファイバの破断があったかをプロットした特性図である。
図１５は、図１２に示した模擬試験の結果を示すものである。この図１５から分るように、第１チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ａには、圧縮ひずみが生じるため、引張り変位のみに対応する本発明に係る第１の実施の形態の最大値記憶型光ファイバセンサでは、破断は生じていない。
また、側面中間位置に配置した第２チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサ１２ｂは、中立軸であるが、下面にクラックが発生した後は、引張ひずみが発生する。
そして、第３チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサ１９ｃには、当然に引張ひずみが生じるため一番先に破断が発生する。
図１６は、図１２に示す第２チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサの破断状況を示し、図１７は、第３チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサの破断状況をそれぞれ示す特性図である。
【００４３】
図１６および図１７においては、横軸に参照用に設置したひずみゲージ式変位計からの換算ひずみまたはひずみゲージの値、縦軸には、負荷値（ＫＮ．ｍ）をとった特性線図を示したものである。この試験においては、負荷ステップが試験の都合上、余り細かいステップとすることができず、ステップ間の範囲が広くなってしまっているが、予定のひずみに近いひずみの最大値で光ファイバの破断が生じていることが実証された。
図１８は、本発明の第４の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットの構成を示すもので、（ａ）は正面図を、（ｂ）は右側面図をそれぞれ示す。
図１８に示す最大値記憶型光ファイバセンサユニットは、第１の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサと異なり、圧縮ひずみ（変位）の最大値を記憶し得るように構成されている。
即ち、第１の実施の形態における最大値記憶型光ファイバセンサの取付板１３ａ、１３ｂは、薄板状で構成されているが、これに対応する第４の実施の形態における取付部材２４は、相対的に摺動可能に嵌合された一対のビーム２４ａと２４ｂからなり、それぞれのビーム２４ａと２４ｂの各一方の端部近傍に、被測定対象物に取付けるための長孔（図示せず）が穿設されている。
【００４４】
一方のビーム２４ａは、固定端２５から先端近傍にかけて、円柱状を呈し、先端側（図１８において右端側）の一定領域においては上面から中立軸辺りまで断面Ｄ字状となるように削成されて、平面部２４ｃが形成されている。
他方のビーム２４ｂは、固定端２６に近い部位は、円柱状を呈するが、先端側は、中心部に有底穴が穿設されて、有底円筒部２４ｄが形成されている。
このように形成された取付部材２４には、先ず、第１の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサの、例えば、取付部３ａが、他方のビーム２４ｂの有底円筒部２４ｄに取付ねじ（図示せず）により固着され、取付部４が一方のビーム２４ａの平面部２４ｃに取付ねじ（図示せず）により固着されている。
このように構成された第４の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニット２８は、固定端２５と２６の間に、圧縮変位が与えられると、第１の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサの取付部３ａと取付部４との間に引張力が作用して第１のスライド部材２と第２のスライド部材３の間に相対的移動が生じ、そのひずみ量（変位量）の大きさに応じ、４本のカッタ部材５のテーパ５ｂが、カッタ押さえ部材６に当設し、ナイフエッジ５ａにより光ファイバ１１が切断されるように構成されている。
【００４５】
このとき、４本設けられたうちの１本乃至は複数本の光ファイバ１１が切断されるので、その切断されたチャンネルによって、圧縮ひずみの最大値が記憶されることになる。
このように、最大値記憶型光ファイバセンサ自体は、図１〜図９に示すものと共通に用い、引張ひずみの最大値を記憶することを意図する場合は、図１０に示す最大値記憶型光ファイバセンサユニットを使用し、圧縮ひずみの最大値を記憶することを意図する場合は、図１８に示す実施の形態の最大値記憶型光ファイバセンサユニット２８を使用することができるので、引張ひずみと圧縮ひずみのいずれのひずみ（変位）に対しても選択的に最大ひずみ値を計測することができる。
図１９は、本発明の第５の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットの構成を模式的に示す平面図である。
【００４６】
図１９において、４チャンネルの光ファイバ１１が存在するが、このうち、第１チャンネル１ｃｈと、第２チャンネル２ｃｈについては、第１の実施の形態の最大値記憶型光ファイバセンサの第１番目と第２番目のカッタ部材５に対応して光ファイバ１１が配置されるが、第３チャンネル３ｃｈおよび第４チャンネル４ｃｈは、ひずみの最大値を記憶するセンサとして使用するのではなく、最初および最後の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１の位置Ｘｆと最後の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１０の基準位置Ｚｆにおいて予め光ファイバ１１を切断しておくことにより、その近傍における位置を知ることができる。
このように、最初または最後の最大値記憶型光ファイバセンサの基準位置ＸｆまたはＺｆは、通常は、予め実測して紙などにメモしておけばよいわけであるが、その記録を取り忘れたような場合や最初または最後の最大値記憶型光ファイバセンサの位置に関するデータが紛失してしまうと、いかなる場所の最大値記憶型光ファイバセンサの光ファイバが破損したか把握ができなくなる。これに対し、本発明の第５の実施の形態によれば、最大値記憶型光ファイバセンサの設置位置や距離などを記憶しておく必要がなく、第３チャンネル３ｃｈおよび第４チャンネル４ｃｈの光ファイバ１１の入力端の光ファイバにパルス光を入射させ、その反射光をＯＴＤＲにより測定することでＯＴＤＲから最初の基準位置Ｘｆまたは最後の基準位置Ｚｆまでの距離を簡単且つ確実に測定することができる。
【００４７】
図２０〜図２２を参照して切断された最大値記憶型光ファイバセンサの位置、即ち基準位置ＸｆまたはＺｆの位置からの距離を演算する方法について説明する。
図１９〜図２１において、第１チャンネル１ｃｈの最大値記憶型光ファイバセンサにレベル１（例えば、３００με）のひずみが印加されたために、第１チャンネル１ｃｈの光ファイバ１１が切断されたとする。
この切断された光ファイバ１１を有する最大値記憶型光ファイバセンサの位置をＹｆとすると、そのＹｆの位置は、Ｙｆ−Ｘｆのところに存在することが分る。また、そのときのひずみの最大値は、レベル１（３００με）であったことが分る。
尚、最初の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１の位置の方向から測定した場合は、最初の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１から最後の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１０までの距離は、Ｚｆ−Ｘｆである。
また、図１９、図２０、図２２に示すように、最後の最大値記憶型光ファイバセンサ１９−１０の位置の方向から測定した場合は、レベル１のひずみにより、Ｘｒの位置の最大値記憶型光ファイバセンサの光ファイバが切断されたとしたとき、その位置を、最初の基準位置Ｙｒから測定することができ、つまり、Ｙｒ−Ｘｒにて求めることができる。
【００４８】
また、図２０に示すように、最初のセンサ（Ｙｆ−Ｘｆ）の個所または最後のセンサ（Ｙｒ−Ｘｒ）の個所で断線があり、その間の状況が不明であった場合に、もし、上記距離が一致していれば、１個所だけが破断していることが分り、上記距離が一致していなければ、異なる個所で複数の光ファイバが複数断線していることが分る。
このようなシステムに構成しておけば、最大値記憶型光ファイバセンサを設置する際、最初の最大値記憶型光ファイバセンサまでの距離および最後の最大値記憶型光ファイバセンサまでの距離を記録し忘れたり、記録したデータを紛失してしまったような場合でも、何らの支障なく、ひずみの最大値の記憶と光ファイバが切断された位置（距離）を確実に計測することができる。
尚、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更ができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る最大値記憶型光ファイバセンサの第１の実施の形態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図である。
【図２】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する一方のスライド部材である第１のスライド部材の全体構成を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は、図２（ｂ）Ｘ−Ｘ線矢視方向断面図である。
【図３】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する他方のスライド部材である第２のスライド部材の全体構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、左側面図、（ｄ）は、右側面図である。
【図４】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成する取付部の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図である。
【図５】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するカッタ部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図である。
【図６】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するカッタ押さえ部材の構成を示すもので、このうち（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図、（ｃ）は、断面図である。
【図７】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するファイバ整列部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、左側面図、（ｂ）は、平面図である。
【図８】図１に示す最大値記憶型光ファイバセンサの一部を構成するケーブル押さえ部材の構成を示すもので、このうち、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、右側面図である。
【図９】図１では省略してあるが、最大値記憶型光ファイバセンサを構成するカバー部材の構成を示すもので、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、正面図、（ｃ）は、右側面図である。
【図１０】本発明の最大値記憶型光ファイバセンサユニットに係る第２の実施の形態の全体構成を示すもので、このうち、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、平面図である。
【図１１】土中に埋設されたコンクリート杭に最大値記憶型光ファイバセンサを設置した状態の第３の実施の形態の最大値記憶型光ファイバセンサシステムの構成を模式的に示すもので、このうち、（ａ）は断面図、（ｂ）はコンクリート杭の左側面図である。
【図１２】模擬試験用に製作したコンクリート杭に最大値記憶型光ファイバセンサユニットを設置して、コンクリート杭に曲げ負荷をかけた場合の負荷試験の状況を示す説明図である。
【図１３】最大値記憶型光ファイバセンサ１つ当たりの光ファイバの配線図である。
【図１４】コンクリート杭に荷重をかけたときの負荷ステップと負荷（ＫＮ．ｍ）との関係を示すグラフである。
【図１５】図１４において上述した負荷ステップに対応し、各ラインで何本の光ファイバの破断があったかをプロットした特性図である。
【図１６】図１２に示す第２チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサの破断状況を示す特性図である。
【図１７】第３チャンネルの最大値記憶型光ファイバセンサの破断状況をそれぞれ示す特性図である。
【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットの構成を示すもので、（ａ）は正面図を、（ｂ）は右側面図をそれぞれ示す。
【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットの構成を模式的に示す平面図である。
【図２０】図１９に示す本発明の第５の実施の形態に係る最大値記憶型光ファイバセンサユニットにより光ファイバの断線位置を検出することを説明するための説明図である。
【図２１】図１９に示す最大値記憶型光ファイバセンサの作用を説明するための説明図である。
【図２２】図１９に示す最大値記憶型光ファイバセンサの作用を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 最大値記憶型光ファイバセンサ
２ 第１のスライド部材
２ａ 平坦部
２ｂ 一方の軸部
２ｃ 他方の軸部
３ 第２のスライド部材
３ａ 取付部
３ｂ 軸受部
３ｃ 雌ねじ部
３ｋ 軸孔
３ｍ 貫通孔
３ｎ 切欠き
３ｐ 切欠き
４ 取付部
４ａ 貫通孔
５ カッタ部材
５ａ ナイフエッジ
５ｂ テーパ部
５ｃ ビーム部
５ｄ 基端部
６ カッタ押さえ部材
６ａ 櫛歯部
６ｂ テーパ部
７ ファイバ整列部材
７ａ 凹溝
８ ケーブル押さえ部材
９ カバー部材
１０ 光ケーブル
１１ 光ファイバ
１２ ストッパねじ部材
１３ａ、１３ｂ 取付板
１４ 取付ねじ（ケーブル押え８用）
１５ 取付ねじ（ファイバ整列部材７用）
１６ 取付ねじ（カッタ部材５用）
１７ 取付ねじ（カッタ押さえ部材６用）
１８ コンクリート杭
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 最大値記憶型光ファイバセンサユニット
２０ 取付ボルト
２０ａ、２０ｂ コネクタ
２１ 光スイッチ
２２ ＯＴＤＲ
２３ 最大値記憶型光ファイバセンサ
２４ 取付部材
２４ａ、２４ｂ 一対のビーム
２５、２６ 固定端
２８ 最大値記憶型光ファイバセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、異なる最大ひずみ量で個々の光ファイバを切断するように、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、前記光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得るように構成したことを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項２】
前記複数のカッタ部材は、基端側が前記一方のスライド部材に固定された片持ビーム状を呈し、その先端側の一方の面側にはナイフエッジが形成され、他方の面側にはテーパ部が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項３】
前記カッタ押さえ部材は、複数のカッタ部材の先端に形成された前記テーパ部の移動域に対応させて複数の前記テーパ部に順次当接し得るように配置され、前記ナイフエッジの水平変位を、垂直変位に拡大して伝達し得るように、所定の段差を付してなる櫛歯部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項４】
前記複数本の光ファイバを並列状に整列させるファイバ整列部材が、前記カッタ部材に近接して前記他方のスライド部材上に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項５】
前記一方のスライド部材の一端および前記他方のスライド部材の他端には、被測定対象物の二点間の変位を検出すべく、前記被測定対象物に直接または間接に取り付けるための取付部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項６】
前記一方および他方の前記取付部には、前記光ファイバを内部に有する光ケーブルを挿通した状態で前記光ケーブルを押さえるためのケーブル押さえ部材が取付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項７】
前記一方のスライド部材と他方のスライド部材との間の初期位置を調整するためのストッパねじ部材が、前記他方のスライド部材に形成された雌ねじ部に螺合されていることを特徴する請求項１〜６のいずれかの項に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項８】
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記カッタ部材から外れた位置に切断された状態で固定されると共に、内部を通過可能な光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な少なくとも１本の基準位置測定用光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで、前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得ると共に前記基準位置測定用光ファイバが設置された基準位置を測定し得るように構成したことを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項９】
帯状を呈し、各基端に前記光ファイバセンサの各取付部に取付けるためのねじ穴が穿設された一対の取付板に、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサが取付けられ、前記一対の取付板の間に取外し可能に且つ前記取付板に引張方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型光ファイバセンサに引張力が作用するように構成されていることを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサユニット。
【請求項１０】
相対的に摺動可能に嵌合された一対のビームからなり、前記一対のビームの各一方の端部近傍に被測定対象物に取付けるための長孔が穿設された剛性大なる取付部材を備え、
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサの一端および他端が、前記一対のビームの一方および他方の間に取付けられ、且つ前記一対のビームに圧縮方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型ファイバセンサに引張力が作用するように構成したことを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサユニット。
【請求項１１】
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項９に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同ひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光を光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときの切断箇所およびひずみレベルを検出し得るように構成されたことを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサシステム。
【請求項１２】
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項１０に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同じひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光をＯＴＤＲの如き光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときの切断個所およびひずみレベルを検出し得るように構成されたことを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサシステム。
【請求項１】
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、異なる最大ひずみ量で個々の光ファイバを切断するように、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、前記光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得るように構成したことを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項２】
前記複数のカッタ部材は、基端側が前記一方のスライド部材に固定された片持ビーム状を呈し、その先端側の一方の面側にはナイフエッジが形成され、他方の面側にはテーパ部が形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項３】
前記カッタ押さえ部材は、複数のカッタ部材の先端に形成された前記テーパ部の移動域に対応させて複数の前記テーパ部に順次当接し得るように配置され、前記ナイフエッジの水平変位を、垂直変位に拡大して伝達し得るように、所定の段差を付してなる櫛歯部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項４】
前記複数本の光ファイバを並列状に整列させるファイバ整列部材が、前記カッタ部材に近接して前記他方のスライド部材上に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項５】
前記一方のスライド部材の一端および前記他方のスライド部材の他端には、被測定対象物の二点間の変位を検出すべく、前記被測定対象物に直接または間接に取り付けるための取付部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項６】
前記一方および他方の前記取付部には、前記光ファイバを内部に有する光ケーブルを挿通した状態で前記光ケーブルを押さえるためのケーブル押さえ部材が取付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項７】
前記一方のスライド部材と他方のスライド部材との間の初期位置を調整するためのストッパねじ部材が、前記他方のスライド部材に形成された雌ねじ部に螺合されていることを特徴する請求項１〜６のいずれかの項に記載の最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項８】
相対的に移動可能なるように構成された一対のスライド部材と、
一方の前記スライド部材に並列状に取付けられた複数のカッタ部材と、
前記複数のカッタ部材に対応するように前記一方のスライド部材上に並列状に配置されると共に、内部を通過する光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な複数本の光ファイバと、
前記カッタ部材から外れた位置に切断された状態で固定されると共に、内部を通過可能な光信号を検出可能な光検出器に対し連結可能な少なくとも１本の基準位置測定用光ファイバと、
前記複数のカッタ部材に対応するように他方のスライド部材上に配置され、前記複数のカッタ部材に対し、前記カッタ部材の移動量に応じて所定の移動間隔で順次、前記カッタ部材に押し切り作用を生じさせるカッタ押さえ部材と、
を有し、前記一対のスライド部材間に生じる所定の範囲内の変位に応じていずれかの前記カッタ部材により前記光ファイバが切断され、光ファイバ内を通過する光信号が、前記光検出器でもって検出されることで、前記ひずみ量の変位の最大値を記憶し得ると共に前記基準位置測定用光ファイバが設置された基準位置を測定し得るように構成したことを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサ。
【請求項９】
帯状を呈し、各基端に前記光ファイバセンサの各取付部に取付けるためのねじ穴が穿設された一対の取付板に、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサが取付けられ、前記一対の取付板の間に取外し可能に且つ前記取付板に引張方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型光ファイバセンサに引張力が作用するように構成されていることを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサユニット。
【請求項１０】
相対的に摺動可能に嵌合された一対のビームからなり、前記一対のビームの各一方の端部近傍に被測定対象物に取付けるための長孔が穿設された剛性大なる取付部材を備え、
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載された最大値記憶型光ファイバセンサの一端および他端が、前記一対のビームの一方および他方の間に取付けられ、且つ前記一対のビームに圧縮方向の変位が負荷されたとき前記最大値記憶型ファイバセンサに引張力が作用するように構成したことを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサユニット。
【請求項１１】
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項９に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同ひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光を光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときの切断箇所およびひずみレベルを検出し得るように構成されたことを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサシステム。
【請求項１２】
最大値記憶型光ファイバセンサユニットとして、請求項１０に記載の複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットが、縦列状に互いに連結され且つ当該連結部が被測定対象物に固定されてなり、
前記複数の最大値記憶型光ファイバセンサユニットの同じひずみレベル測定用の光ファイバは、１本乃至は光コネクタで縦列状に連結されて実質上１本の光ファイバとして構成され、
前記それぞれの光ファイバの一端からパルス光を入射し、前記光ファイバの他端から戻ってくる反射光をＯＴＤＲの如き光パルス試験器で測定することにより、何らかの負荷により前記光ファイバのいずれかが切断したときの切断個所およびひずみレベルを検出し得るように構成されたことを特徴とする最大値記憶型光ファイバセンサシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００７−１９８７５６（Ｐ２００７−１９８７５６Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４４８７（Ｐ２００６−１４４８７）
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年７月３１日 社団法人日本建築学会発行の「２００５年度大会（近畿）学術講演梗概集Ｂ−２分冊」に発表
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【出願人】（５０１２６７３５７）独立行政法人建築研究所 (28)
【出願人】（０００１４２０６７）株式会社共和電業 (52)
【出願人】（０００１７６５１２）三谷セキサン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００５年７月３１日 社団法人日本建築学会発行の「２００５年度大会（近畿）学術講演梗概集Ｂ−２分冊」に発表
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【出願人】（５０１２６７３５７）独立行政法人建築研究所 (28)
【出願人】（０００１４２０６７）株式会社共和電業 (52)
【出願人】（０００１７６５１２）三谷セキサン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
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