腐食監視装置
【課題】現地から遠く離れた中央監視センターからでも、橋梁などの構造物の腐食の監視や腐食環境の腐食促進性の計測を自動的に行うことが可能であり、構造物の維持管理に係る人件費を大幅に低減することができる腐食監視装置を提供する。
【解決手段】長手方向にテンションが加えられた歪測定用光ファイバー芯線４と、この歪測定用光ファイバー芯線４の歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線４に接合された腐食監視用部材５とを備え、歪測定用光ファイバー芯線４は、散乱光分析装置６に連絡用光ファイバー芯線７を介して光学的に接続され、散乱光分析装置６は、腐食監視用部材５が腐食した状態において緩和される歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化を検出することにより、腐食監視用部材５の腐食を判定可能に構成されている。
【解決手段】長手方向にテンションが加えられた歪測定用光ファイバー芯線４と、この歪測定用光ファイバー芯線４の歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線４に接合された腐食監視用部材５とを備え、歪測定用光ファイバー芯線４は、散乱光分析装置６に連絡用光ファイバー芯線７を介して光学的に接続され、散乱光分析装置６は、腐食監視用部材５が腐食した状態において緩和される歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化を検出することにより、腐食監視用部材５の腐食を判定可能に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば橋梁などの構造物の腐食を監視したり、腐食環境の腐食促進性を計測するために採用される腐食監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、橋梁などの構造物は、長い間、風雨に曝されるうちに、腐食が進行し、構造物としての強度が低下するという現象が避けられない。
【０００３】
そのため、このような構造物においては、構造部材の腐食を定期的に監視したり、腐食環境の腐食促進性を計測しなければならないが、従来、構造部材の腐食の監視や腐食環境の腐食促進性の計測は、目視による外観検査やハンマリングによる点検に頼らざるを得なかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような目視による外観検査やハンマリングによる点検などは、現地において人手で行われなければならず、橋梁などの構造物を維持管理するのに多大な費用を要するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、現地から遠く離れた中央監視センターなどからでも、橋梁などの構造物の腐食の監視や腐食環境の腐食促進性の計測を自動的かつ連続的に行うことが可能であり、構造物の維持管理に係る人件費を大幅に低減することができる腐食監視装置を提供することを課題としている。
【０００６】
なお、本願に記載する腐食監視装置は、上述の腐食監視装置の従来技術のいずれにも該当せず、出願人の知る限りでは本願出願に類する公知例が無いため、本出願の時点では開示すべき先行技術文献情報は保有していない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、光ファイバコアおよびクラッドを有し、長手方向にテンションが加えられた歪測定用光ファイバー芯線と、この歪測定用光ファイバー芯線に加えられたテンションによる歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線に接合された腐食監視用部材とを備え、上記歪測定用光ファイバー芯線の光ファイバコアに不連続のレーザー光からなるポンプ光を入射して歪測定用光ファイバー芯線の歪に由来する散乱光を発生させるとともに、この光ファイバコアの散乱光を検出して歪測定用光ファイバー芯線の歪を分析する散乱光分析装置に、上記歪測定用光ファイバー芯線が連絡用光ファイバー芯線を介して光学的に接続され、上記散乱光分析装置は、上記腐食監視用部材が腐食した状態において緩和される歪測定用光ファイバー芯線の歪の変化を検出可能に構成されていることを特徴とする腐食監視装置である。
【０００８】
本発明によれば、腐食監視用部材が、歪測定用光ファイバー芯線の歪を保つように歪測定用光ファイバー芯線に接合されているので、腐食のために腐食監視用部材の強度が低下すると、歪測定用光ファイバー芯線のあらかじめ加えられていたテンションが緩和されて歪が減少する。
【０００９】
そして、連絡用光ファイバー芯線を介して歪測定用光ファイバー芯線に接続されている散乱光分析装置が、この歪測定用光ファイバー芯線の歪の変化を検出することができるので、現地から遠く離れた中央監視センターなどからでも、橋梁などの構造物の腐食の監視や腐食環境の腐食促進性の計測を自動的かつ連続的に行うことが可能となる。また、その結果、人手による外観検査や点検などを現地で行う必要がないので、構造物の維持管理に係る人件費を大幅に低減することができるようになる。
【００１０】
ここで、上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることが好ましい。
【００１１】
このようにすれば、腐食監視用部材が、歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束しているので、この歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束する範囲内であれば、腐食監視用部材のいずれの部分であっても腐食が発生した位置とその腐食の程度とを精度良く判定することができる。
【００１２】
また、上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線の被覆層として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることが好ましい。
【００１３】
このようにすれば、腐食監視用部材を歪測定用光ファイバー芯線の被覆層として形成するという簡単な構成で、保管と取り扱いが容易な精度が良い腐食監視装置を実現することができる。
【００１４】
また、上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を挟持する板材として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の腐食監視装置。
【００１５】
このようにすれば、腐食監視用部材を歪測定用光ファイバー芯線を挟持する板材として形成するという簡単な構成で、保管と取り扱いが容易な精度が良い腐食監視装置を実現することができる。また、構造物への取り付けが容易になる。
【００１６】
また、上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束するように構成されていることが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束する必要がないので、腐食監視装置の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができる。
【００１８】
なお、この場合は、拘束と拘束との間の範囲内において歪測定用光ファイバー芯線の歪が一様になるので、この範囲内の位置を特定することはできないが、範囲内のいずれかの部分で腐食が発生すれば、歪測定用光ファイバー芯線に一様な歪の変化が現れるので、この範囲内で腐食が発生していることを判定することができる。
【００１９】
このように、腐食が発生している位置を精度良く判定する必要が無い場合は、腐食監視用部材に歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束させることにより、腐食監視装置の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができる。
【００２０】
上記腐食監視用部材は、管状に形成され、この管状の腐食監視用部材の絞り加工部が、歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束するように構成されていることが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、腐食監視用部材を管状に形成して、この管状の腐食監視用部材の絞り加工部で歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束するという簡単な構成で、腐食監視装置の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができるようになる。
【００２２】
また、この本発明に係る腐食監視装置は、上記歪測定用光ファイバー芯線に概ね平行して設けられ、光ファイバコアおよびクラッドを有する温度測定用光ファイバー芯線と、この温度測定用光ファイバー芯線を腐食監視用部材に対して変位可能に保持する歪緩衝手段と、をさらに備えていることが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、歪緩衝手段が、温度測定用光ファイバー芯線を腐食監視用部材に対して変位可能に保持しているので、歪の少ない状態に温度測定用光ファイバー芯線を保つことができる。その結果、歪の影響の少ない正確な温度測定をすることができる。そして、この温度測定の結果を用いて正確に歪測定用光ファイバー芯線の測定結果の温度補正をすることができるので、腐食の程度をさらに精度良く判定することができるようになる。
【００２４】
また、上記歪緩衝手段は、上記温度測定用光ファイバー芯線を内部に保持する合成樹脂管を上記腐食監視用部材の中に備え、この合成樹脂管は、温度測定用光ファイバー芯線を腐食監視用部材に対して変位可能に滑らかに保持していることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、合成樹脂管を腐食監視用部材の中に設け、この合成樹脂管の内部に温度測定用光ファイバー芯線を保持させるという簡単な構成で、歪緩衝手段を実現して、正確に歪測定用光ファイバー芯線の測定結果の温度補正をすることができる。
【００２６】
また、上記腐食監視用部材は、補強材により、複合・補強された状態の歪測定用光ファイバー芯線に接合されていることが好ましい。
【００２７】
このようにすれば、歪測定用光ファイバー芯線が、補強材により、複合・補強されているので、単体では強度が不足する光ファイバー芯線も歪測定用光ファイバー芯線として用いることができるようになる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、現地から遠く離れた中央監視センターなどからでも、橋梁などの構造物の腐食の監視を自動的かつ連続的に行うことが可能となる。また、その結果、人手による外観検査や点検などを現地で行う必要がないので、構造物の維持管理に係る人件費を大幅に低減することができるようになるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置１の構成を示す斜視図であり、図２は、本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置１の腐食監視ユニット２の構成を示す斜視図である。また、図３は、本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置１の腐食監視ユニット２の構成を示す断面図であり、図４は、腐食監視ユニット２の製作の要領を示す斜視図である。
【００３０】
図１を参照して、図示の本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置１は、例えば、橋梁３の構造物の腐食を複数の地点において監視したり計測するために構成された装置であって、複数の腐食監視ユニット２と、散乱光分析装置６とを備え、これら複数の腐食監視ユニット２と散乱光分析装置６とは、相互に連絡用光ファイバー芯線７を介して光学的に接続されている。
【００３１】
上記腐食監視ユニット２は、橋梁３の長手方向に沿う複数の地点に設置され、橋梁３の構造物の腐食を監視したり計測する装置であって、図２に示すように、それぞれ歪測定用光ファイバー芯線４と、歪測定用光ファイバー芯線４に接合された腐食監視用部材５とを備えている。また、この歪測定用光ファイバー芯線４は、連絡用光ファイバー芯線７を介して光学的に散乱光分析装置６（図１）に接続されている。
【００３２】
そして、散乱光分析装置６は、詳細については後述するが、腐食監視用部材５が腐食した状態において緩和される歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化を検出するように構成され、腐食監視用部材５の腐食に基づく歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化により、腐食監視用部材５と同じ材質の橋梁３の構造物の腐食の程度を推定することができるようになっている。
【００３３】
上記橋梁３（図１）は、腐食を監視すべき構造物であって、本実施形態では腐食監視ユニット２は、この橋梁３に用いられる鋼材を監視の対象としている。
【００３４】
上記歪測定用光ファイバー芯線４は、図示しないが、光を伝達する光ファイバコアと、光を反射するクラッドと、光ファイバコアおよびクラッドを外界から保護する被覆層とを有し、補強材により、複合・補強されている。この歪測定用光ファイバー芯線４は、図４に示すように、あらかじめ長手方向に歪Ｔが加えられ、上側部材５ａと下側部材５ｂとからなる腐食監視用部材５に挟持されて接合されることにより、腐食監視用部材５の接合後も加えられた歪が残存するように構成されている。
【００３５】
また、腐食監視ユニット２のこれら歪測定用光ファイバー芯線４は、それぞれ連絡用光ファイバー芯線７に光学的に接続され、連続する１つの光学的経路を形成している。
【００３６】
上記腐食監視用部材５は、歪測定用光ファイバー芯線４に加えられたテンションによる歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線４に接合された部材であり、腐食を監視しようとする橋梁３の構造物と同じ材質が選択されている。本実施形態では橋梁３を構成している鋼材と同じ組成の鋼板が対象となっている。
【００３７】
この腐食監視用部材５は、本実施形態では、図４に示すように、歪測定用光ファイバー芯線４を挟持する上側部材５ａと下側部材５ｂとを有し、互いに接合される鋼製の板材として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線４を連続的に拘束するように構成されている。
【００３８】
上記散乱光分析装置６（図１）は、歪測定用光ファイバー芯線４の光ファイバコアに不連続のレーザー光からなるポンプ光を入射して歪測定用光ファイバー芯線４の歪に由来する散乱光を発生させるとともに、この光ファイバコアの散乱光を検出して歪測定用光ファイバー芯線４の歪を分析するものであり、歪測定用光ファイバー芯線４に連絡用光ファイバー芯線７を介して光学的に接続されている。
【００３９】
この散乱光分析装置６は、腐食監視用部材５が腐食した状態において緩和される歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化を検出することができるように構成され、その分析結果を隣接するパーソナルコンピュータ１０ａに出力し、このパーソナルコンピュータにおいて、各地点の腐食の程度が歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化に比例する値として表示されるように構成されている。
【００４０】
連絡用光ファイバー芯線７は、散乱光分析装置６からのレーザー光と歪測定用光ファイバー芯線４からの散乱光とを伝達するものであり、歪測定用光ファイバー芯線４と同様に、光を伝達する光ファイバコアと、光を反射するクラッドと、光ファイバコアおよびクラッドを外界から保護する被覆層とを有している。そして、散乱光分析装置６と歪測定用光ファイバー芯線４とに互いに光学的に接続されている。
【００４１】
次に図５と図６とを参照して、本発明の実施の形態に係る腐食監視装置１の作用について説明する。
【００４２】
図５は、腐食監視ユニット２の作用を示す断面図であり、（ａ）は、歪が加えられる前の長さがＤの状態の歪測定用光ファイバー芯線４を、（ｂ）は、あらかじめ長手方向にテンションが加えられた後の長さがＤ＋ΔＤとなった状態の歪測定用光ファイバー芯線４を、それぞれ示している。また、（ｃ）は、歪測定用光ファイバー芯線４に歪が加えられた状態で腐食監視用部材５が接合された状態の歪測定用光ファイバー芯線４を、（ｄ）は、歪測定用光ファイバー芯線４の歪による応力と腐食監視用部材５の歪による応力とが均衡し、（ｃ）の状態から寸法ｄだけ収縮して歪が残存した状態を、（ｅ）は、腐食監視用部材５が腐食して寸法がδだけ収縮し、歪測定用光ファイバー芯線４の歪が緩和された状態を、それぞれ示している。
【００４３】
ここで、図６は、歪測定用光ファイバー芯線４におけるブリルアン散乱光の周波数シフトと歪測定用光ファイバー芯線４の歪との関係を示すグラフである。
【００４４】
散乱光分析装置６が連絡用光ファイバー芯線７を介して腐食監視ユニット２の歪測定用光ファイバー芯線４にポンプ光を入射すると、歪測定用光ファイバー芯線４の歪に由来する散乱光が発生するので、この散乱光を検出することにより、歪測定用；光ファイバー芯線４の歪を判定してこの歪に応じた腐食の程度を容易に測定することができるようになる。
【００４５】
散乱光分析装置６は、本実施形態では、特に歪測定用光ファイバー芯線４におけるブリルアン散乱光の周波数シフトと歪測定用光ファイバー芯線４の歪とが、図６に示すように比例関係になることを利用して歪測定用光ファイバー芯線４の歪を分析する。図６は、レーザ光の周波数が４９３ＭＨｚ、波長が１．５５μｍの場合のブリルアン散乱光の周波数シフトのグラフであり、周波数が４９３ＭＨｚのレーザ光のパルスを歪測定用光ファイバー芯線４に入射すると、ブリルアン散乱光が、歪測定用光ファイバー芯線４から逆向きに散乱光分析装置６に到達する。このブリルアン散乱光の時間遅れから歪の発生している場所が特定される。また、ブリルアン散乱光の周波数シフトが検出され、図６の関係からその場所の歪が分析される。
【００４６】
そして、この分析データが隣接するパーソナルコンピュータ６ａに入力され、このパーソナルコンピュータにおいて、各地点の腐食の程度が歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化に比例する値として表示され、この歪の値が一定の値以下になった時に、その箇所で腐食が許容値以上に進んでいるということがわかる。
【００４７】
このようにして、この腐食監視装置１は、橋梁３の構造物の腐食を複数の地点において監視したり計測することができるようになっている。
【００４８】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置１によれば、腐食監視用部材５が、歪測定用光ファイバー芯線４の歪を保つように歪測定用光ファイバー芯線４に接合されているので、腐食のために腐食監視用部材５の強度が低下すると、歪測定用光ファイバー芯線４のあらかじめ加えられていたテンションが緩和されて歪が減少する。
【００４９】
そして、連絡用光ファイバー芯線７を介して歪測定用光ファイバー芯線４に接続されている散乱光分析装置６が、この歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化を検出することができるので、現地から遠く離れた中央監視センターなどからでも、橋梁３などの構造物の腐食の監視や腐食環境の腐食促進性の計測を自動的に行うことが可能となる。また、その結果、人手による外観検査や点検などを現地で行う必要がないので、構造物の維持管理に係る人件費を大幅に低減することができるようになる。
【００５０】
また、腐食監視用部材５が、歪測定用光ファイバー芯線４を連続的に拘束しているので、この歪測定用光ファイバー芯線４を連続的に拘束する範囲内であれば、腐食監視用部材５のいずれの部分であっても腐食が発生した位置とその腐食の程度とを精度良く判定することができる。
【００５１】
また、腐食監視用部材５を歪測定用光ファイバー芯線４を挟持する板材として形成するという簡単な構成で、保管と取り扱いが容易な精度が良い腐食監視装置１を実現することができる。また、構造物への取り付けが容易になる。
【００５２】
また、歪測定用光ファイバー芯線が、補強材により、複合・補強されているので、単体では強度が不足する光ファイバー芯線も歪測定用光ファイバー芯線として用いることができる。
【００５３】
次に図７と図８とを参照して、本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２の構成を示す斜視図であり、図８は、本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２の構成を示す断面図である。なお以下の説明では、本発明の第１の実施の形態に係る腐食監視装置１と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
【００５４】
図７と図８とに示すように、本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２は、第１の実施形態に係る腐食監視ユニット２と異なり、温度測定用光ファイバー芯線８と、この温度測定用光ファイバー芯線８を腐食監視用部材５に対して変位可能に保持する歪緩衝手段９とをさらに備えている。
【００５５】
上記温度測定用光ファイバー芯線８は、歪測定用光ファイバー芯線４と同様に、光を伝達する光ファイバコアと、光を反射するクラッドと、光ファイバコアおよびクラッドを外界から保護する被覆層とを有している。また、この温度測定用光ファイバー芯線８は、散乱光分析装置６において歪測定用光ファイバー芯線４とは別のチャンネルに連絡用光ファイバー芯線７ａを介して接続されている。
【００５６】
なお、この温度測定用光ファイバー芯線８は、歪測定用光ファイバー芯線４とは異なり、長手方向に歪が加えられることはない。
【００５７】
上記歪緩衝手段９は、温度測定用光ファイバー芯線８を内部に保持する合成樹脂管１０を腐食監視用部材５の中に備え、この合成樹脂管１０は、温度測定用光ファイバー芯線８を滑らかに保持することにより、温度測定用光ファイバー芯線８が、腐食監視用部材５に対して変位することができるようになっている。すなわち、温度測定用光ファイバー芯線８は、温度測定用光ファイバー芯線８と腐食監視用部材５との間に設けられた歪緩衝手段９により、腐食監視用部材５と接合されずに、腐食監視用部材５に対して変位可能に保持されているので、歪が少なくなっている。
【００５８】
このように第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２によれば、温度測定用光ファイバー芯線８をさらに備え、しかも歪緩衝手段９が、この温度測定用光ファイバー芯線８を腐食監視用部材５に対して変位可能に保持しているので、歪の少ない状態に温度測定用光ファイバー芯線８を保つことができる。その結果、歪の影響の少ない正確な温度測定をすることができる。
【００５９】
しかも、合成樹脂管１０を腐食監視用部材５の中に設け、この合成樹脂管１０の内部に温度測定用光ファイバー芯線８を保持させるという簡単な構成で、歪緩衝手段９を実現して、正確に歪測定用光ファイバー芯線４の測定結果の温度補正をすることができるようになっている。その結果、この温度測定の結果を用いて正確に歪測定用光ファイバー芯線４の測定結果の温度補正をすることができるので、腐食の程度をさらに精度良く判定することができるようになる。
【００６０】
また、図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２の構成を示す斜視図である。なお以下の説明では、本発明の第１の実施の形態に係る腐食監視ユニット２と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
【００６１】
図９に示すように、本発明の第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２は、第１の実施形態に係る腐食監視ユニット２と異なり、腐食監視用部材３５が、歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束するように構成されている。すなわち、第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２においては、腐食監視用部材３５が、管状に形成され、この管状の腐食監視用部材３５の絞り加工部３６が、歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束するようになっている。
【００６２】
このように第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２によれば、歪測定用光ファイバー芯線４を連続的に拘束する必要がないので、腐食監視ユニット３２の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができる。
【００６３】
また、この場合は、拘束と拘束との間の範囲内において歪測定用光ファイバー芯線４の歪が一様になるので、この範囲内の位置を特定することはできないが、範囲内のいずれかの部分で腐食が発生すれば、歪測定用光ファイバー芯線４に一様な歪の変化が現れるので、この範囲内で腐食が発生していることを判定することができる。
【００６４】
すなわち、腐食が発生している位置を精度良く判定する必要が無い場合は、このように、腐食監視用部材３５に歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束させることにより、腐食監視装置の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができる。
【００６５】
特に、この第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２によれば、腐食監視用部材３５を管状に形成して、この管状の腐食監視用部材３５の絞り加工部３６で歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束するという簡単な構成で、腐食監視装置の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができるようになる。
【００６６】
上述した実施形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００６７】
例えば、橋梁３は、新幹線など鉄道の橋梁３に限定されない。自動車その他の橋梁３などにも適用可能である。また、腐食を監視すべき構造物であれば、橋梁３に限らず、どのような構造物にも適用可能である。また、腐食促進性を計測すべき腐食環境であれば、どのような環境にも適用可能である。
【００６８】
また、腐食監視用部材５も鋼板に限らない。腐食を監視したり計測しようとする構造物と同じ材質であれば、どのような材料にも適用可能である。
【００６９】
また、腐食監視用部材５は、必ずしも板材として形成される必要はない。例えば、図１０は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニット４２の斜視図を示し、腐食監視用部材として金属被覆層４５が設けられた状態を示している。また、図１１は、もう一つの本発明の第１の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニット５２の斜視図を示し、腐食監視用部材として繊維材料のテープ状の被覆層５５が設けられた状態を示している。また、図１２は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニット６２の変形例を示し、腐食監視用部材として金属被覆層６５が設けられた状態を示している。これらの変形例に係る腐食監視ユニット４２、５２、６２においては、腐食監視用部材４５、５５、６５は、それぞれ歪測定用光ファイバー芯線４の被覆層として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線４を連続的に拘束するように構成されている。
【００７０】
このようにすれば、腐食監視用部材を歪測定用光ファイバー芯線４の被覆層として形成するという簡単な構成で、保管と取り扱いが容易な精度が良い腐食監視装置を実現することができる。
【００７１】
また、散乱光分析装置６も、さまざまな散乱光分析装置６が採用可能であり、必ずしもブリルアン散乱光の周波数シフトと歪測定用光ファイバー芯線４の歪との関係によるものである必要はない。ラマン散乱光など、種々の散乱光が採用可能である。また、種々の周波数のレーザ光が採用可能である。
【００７２】
また、歪緩衝手段９は、温度測定用光ファイバー芯線８を内部に保持する合成樹脂管１０に限定されない。温度測定用光ファイバー芯線８を、腐食監視用部材５に対して変位可能に保持するものであれば、種々の設計変更が可能である。
【００７３】
また、本発明の第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２も、必ずしも図示のように、腐食監視用部材３５が、管状に形成され、この管状の腐食監視用部材３５の絞り加工部３６が、歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束するようになっているものに限定されない。例えば、図１３は、本発明の第３の実施形態の第１の変形例に係る腐食監視ユニット７２を示している。この第３の実施形態の第１の変形例に係る腐食監視ユニット７２においては、腐食監視用部材７５は、歪測定用光ファイバー芯線４を緩やかに覆うフレキシブルな被覆管として形成されるとともに、このフレキシブルな被覆管の腐食監視用部材７５がところどころ樹脂７６で固められることにより、歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束するようになっている。
【００７４】
また、図１４は、本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係る腐食監視ユニット８２を示す斜視図であり、図１５は、その分解斜視図である。
【００７５】
図１４と図１５とに示すように、第３の実施形態の第２の変形例に係る腐食監視ユニット７２においては、図２の本発明の第１の実施形態に係る腐食監視ユニット２において、腐食監視用部材５は、歪測定用光ファイバー芯線４に加えられたテンションによる歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線４に合成樹脂のような接合材８１で断続的に拘束されている。
【００７６】
また、図１６は、本発明の第３の実施形態の第３の変形例に係る腐食監視ユニットを示す斜視図である。
【００７７】
図１６に示すように、第３の実施形態の第３の変形例に係る腐食監視ユニット９２においては、図７の本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２において、腐食監視用部材５が、歪測定用光ファイバー芯線４に加えられたテンションによる歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線４に合成樹脂のような接合材９１で断続的に拘束されている。
【００７８】
これら第３の実施形態の第１から第３の変形例に係る腐食監視ユニット７２、８２、９２によれば、構造が簡単なので、腐食監視装置の製造に係るコストをさらに低減して、より安価な腐食監視装置を実現することができる。
【００７９】
また、同様に、図１０、図１１の第１の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニットにおいて、歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束することも採用可能である。
【００８０】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置の腐食監視ユニットの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置の腐食監視ユニットの構成を示す断面図である。
【図４】腐食監視ユニットの製作の要領を示す斜視図である。
【図５】腐食監視ユニットの作用を示す断面図であり、（ａ）は、歪が加えられる前の長さがＤの状態の歪測定用光ファイバー芯線４を、（ｂ）は、あらかじめ長手方向にテンションが加えられた後の長さがＤ＋ΔＤとなった状態の歪測定用光ファイバー芯線を、それぞ示している。また、（ｃ）は、歪測定用光ファイバー芯線に歪が加えられた状態で腐食監視用部材が接合された状態の歪測定用光ファイバー芯線を、（ｄ）は、歪測定用光ファイバー芯線の歪による応力と腐食監視用部材の歪による応力とが均衡し、（ｃ）の状態から寸法だけ収縮して歪が残存した状態を、（ｅ）は、腐食監視用部材が腐食して寸法がだけ収縮し、歪測定用光ファイバー芯線の歪が緩和された状態を、それぞれ示している。
【図６】歪測定用光ファイバー芯線におけるブリルアン散乱光の周波数シフトと歪測定用光ファイバー芯線の歪との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニットの構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニットの構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る腐食監視ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニットの斜視図を示し、腐食監視用部材として金属被覆層が設けられた状態を示している。
【図１１】もう一つの本発明の第１の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニットの斜視図を示し、腐食監視用部材として繊維材料のテープ状の被覆層が設けられた状態を示している。
【図１２】本発明の第２の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニットの変形例を示し、腐食監視用部材として金属被覆層が設けられた状態を示している。
【図１３】本発明の第３の実施形態の第１の変形例に係る腐食監視ユニットを示す斜視図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係る腐食監視ユニットを示す斜視図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係る腐食監視ユニットを示す分解斜視図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態の第３の変形例に係る腐食監視ユニットを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 腐食監視装置
４ 歪測定用光ファイバー芯線
５ 腐食監視用部材
６ 散乱光分析装置
７ 連絡用光ファイバー芯線
８ 温度測定用光ファイバー芯線
９ 歪緩衝手段
１０ 合成樹脂管
３６ 絞り加工部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば橋梁などの構造物の腐食を監視したり、腐食環境の腐食促進性を計測するために採用される腐食監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、橋梁などの構造物は、長い間、風雨に曝されるうちに、腐食が進行し、構造物としての強度が低下するという現象が避けられない。
【０００３】
そのため、このような構造物においては、構造部材の腐食を定期的に監視したり、腐食環境の腐食促進性を計測しなければならないが、従来、構造部材の腐食の監視や腐食環境の腐食促進性の計測は、目視による外観検査やハンマリングによる点検に頼らざるを得なかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような目視による外観検査やハンマリングによる点検などは、現地において人手で行われなければならず、橋梁などの構造物を維持管理するのに多大な費用を要するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、現地から遠く離れた中央監視センターなどからでも、橋梁などの構造物の腐食の監視や腐食環境の腐食促進性の計測を自動的かつ連続的に行うことが可能であり、構造物の維持管理に係る人件費を大幅に低減することができる腐食監視装置を提供することを課題としている。
【０００６】
なお、本願に記載する腐食監視装置は、上述の腐食監視装置の従来技術のいずれにも該当せず、出願人の知る限りでは本願出願に類する公知例が無いため、本出願の時点では開示すべき先行技術文献情報は保有していない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、光ファイバコアおよびクラッドを有し、長手方向にテンションが加えられた歪測定用光ファイバー芯線と、この歪測定用光ファイバー芯線に加えられたテンションによる歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線に接合された腐食監視用部材とを備え、上記歪測定用光ファイバー芯線の光ファイバコアに不連続のレーザー光からなるポンプ光を入射して歪測定用光ファイバー芯線の歪に由来する散乱光を発生させるとともに、この光ファイバコアの散乱光を検出して歪測定用光ファイバー芯線の歪を分析する散乱光分析装置に、上記歪測定用光ファイバー芯線が連絡用光ファイバー芯線を介して光学的に接続され、上記散乱光分析装置は、上記腐食監視用部材が腐食した状態において緩和される歪測定用光ファイバー芯線の歪の変化を検出可能に構成されていることを特徴とする腐食監視装置である。
【０００８】
本発明によれば、腐食監視用部材が、歪測定用光ファイバー芯線の歪を保つように歪測定用光ファイバー芯線に接合されているので、腐食のために腐食監視用部材の強度が低下すると、歪測定用光ファイバー芯線のあらかじめ加えられていたテンションが緩和されて歪が減少する。
【０００９】
そして、連絡用光ファイバー芯線を介して歪測定用光ファイバー芯線に接続されている散乱光分析装置が、この歪測定用光ファイバー芯線の歪の変化を検出することができるので、現地から遠く離れた中央監視センターなどからでも、橋梁などの構造物の腐食の監視や腐食環境の腐食促進性の計測を自動的かつ連続的に行うことが可能となる。また、その結果、人手による外観検査や点検などを現地で行う必要がないので、構造物の維持管理に係る人件費を大幅に低減することができるようになる。
【００１０】
ここで、上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることが好ましい。
【００１１】
このようにすれば、腐食監視用部材が、歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束しているので、この歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束する範囲内であれば、腐食監視用部材のいずれの部分であっても腐食が発生した位置とその腐食の程度とを精度良く判定することができる。
【００１２】
また、上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線の被覆層として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることが好ましい。
【００１３】
このようにすれば、腐食監視用部材を歪測定用光ファイバー芯線の被覆層として形成するという簡単な構成で、保管と取り扱いが容易な精度が良い腐食監視装置を実現することができる。
【００１４】
また、上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を挟持する板材として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の腐食監視装置。
【００１５】
このようにすれば、腐食監視用部材を歪測定用光ファイバー芯線を挟持する板材として形成するという簡単な構成で、保管と取り扱いが容易な精度が良い腐食監視装置を実現することができる。また、構造物への取り付けが容易になる。
【００１６】
また、上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束するように構成されていることが好ましい。
【００１７】
このようにすれば、歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束する必要がないので、腐食監視装置の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができる。
【００１８】
なお、この場合は、拘束と拘束との間の範囲内において歪測定用光ファイバー芯線の歪が一様になるので、この範囲内の位置を特定することはできないが、範囲内のいずれかの部分で腐食が発生すれば、歪測定用光ファイバー芯線に一様な歪の変化が現れるので、この範囲内で腐食が発生していることを判定することができる。
【００１９】
このように、腐食が発生している位置を精度良く判定する必要が無い場合は、腐食監視用部材に歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束させることにより、腐食監視装置の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができる。
【００２０】
上記腐食監視用部材は、管状に形成され、この管状の腐食監視用部材の絞り加工部が、歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束するように構成されていることが好ましい。
【００２１】
このようにすれば、腐食監視用部材を管状に形成して、この管状の腐食監視用部材の絞り加工部で歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束するという簡単な構成で、腐食監視装置の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができるようになる。
【００２２】
また、この本発明に係る腐食監視装置は、上記歪測定用光ファイバー芯線に概ね平行して設けられ、光ファイバコアおよびクラッドを有する温度測定用光ファイバー芯線と、この温度測定用光ファイバー芯線を腐食監視用部材に対して変位可能に保持する歪緩衝手段と、をさらに備えていることが好ましい。
【００２３】
このようにすれば、歪緩衝手段が、温度測定用光ファイバー芯線を腐食監視用部材に対して変位可能に保持しているので、歪の少ない状態に温度測定用光ファイバー芯線を保つことができる。その結果、歪の影響の少ない正確な温度測定をすることができる。そして、この温度測定の結果を用いて正確に歪測定用光ファイバー芯線の測定結果の温度補正をすることができるので、腐食の程度をさらに精度良く判定することができるようになる。
【００２４】
また、上記歪緩衝手段は、上記温度測定用光ファイバー芯線を内部に保持する合成樹脂管を上記腐食監視用部材の中に備え、この合成樹脂管は、温度測定用光ファイバー芯線を腐食監視用部材に対して変位可能に滑らかに保持していることが好ましい。
【００２５】
このようにすれば、合成樹脂管を腐食監視用部材の中に設け、この合成樹脂管の内部に温度測定用光ファイバー芯線を保持させるという簡単な構成で、歪緩衝手段を実現して、正確に歪測定用光ファイバー芯線の測定結果の温度補正をすることができる。
【００２６】
また、上記腐食監視用部材は、補強材により、複合・補強された状態の歪測定用光ファイバー芯線に接合されていることが好ましい。
【００２７】
このようにすれば、歪測定用光ファイバー芯線が、補強材により、複合・補強されているので、単体では強度が不足する光ファイバー芯線も歪測定用光ファイバー芯線として用いることができるようになる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、現地から遠く離れた中央監視センターなどからでも、橋梁などの構造物の腐食の監視を自動的かつ連続的に行うことが可能となる。また、その結果、人手による外観検査や点検などを現地で行う必要がないので、構造物の維持管理に係る人件費を大幅に低減することができるようになるという顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置１の構成を示す斜視図であり、図２は、本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置１の腐食監視ユニット２の構成を示す斜視図である。また、図３は、本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置１の腐食監視ユニット２の構成を示す断面図であり、図４は、腐食監視ユニット２の製作の要領を示す斜視図である。
【００３０】
図１を参照して、図示の本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置１は、例えば、橋梁３の構造物の腐食を複数の地点において監視したり計測するために構成された装置であって、複数の腐食監視ユニット２と、散乱光分析装置６とを備え、これら複数の腐食監視ユニット２と散乱光分析装置６とは、相互に連絡用光ファイバー芯線７を介して光学的に接続されている。
【００３１】
上記腐食監視ユニット２は、橋梁３の長手方向に沿う複数の地点に設置され、橋梁３の構造物の腐食を監視したり計測する装置であって、図２に示すように、それぞれ歪測定用光ファイバー芯線４と、歪測定用光ファイバー芯線４に接合された腐食監視用部材５とを備えている。また、この歪測定用光ファイバー芯線４は、連絡用光ファイバー芯線７を介して光学的に散乱光分析装置６（図１）に接続されている。
【００３２】
そして、散乱光分析装置６は、詳細については後述するが、腐食監視用部材５が腐食した状態において緩和される歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化を検出するように構成され、腐食監視用部材５の腐食に基づく歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化により、腐食監視用部材５と同じ材質の橋梁３の構造物の腐食の程度を推定することができるようになっている。
【００３３】
上記橋梁３（図１）は、腐食を監視すべき構造物であって、本実施形態では腐食監視ユニット２は、この橋梁３に用いられる鋼材を監視の対象としている。
【００３４】
上記歪測定用光ファイバー芯線４は、図示しないが、光を伝達する光ファイバコアと、光を反射するクラッドと、光ファイバコアおよびクラッドを外界から保護する被覆層とを有し、補強材により、複合・補強されている。この歪測定用光ファイバー芯線４は、図４に示すように、あらかじめ長手方向に歪Ｔが加えられ、上側部材５ａと下側部材５ｂとからなる腐食監視用部材５に挟持されて接合されることにより、腐食監視用部材５の接合後も加えられた歪が残存するように構成されている。
【００３５】
また、腐食監視ユニット２のこれら歪測定用光ファイバー芯線４は、それぞれ連絡用光ファイバー芯線７に光学的に接続され、連続する１つの光学的経路を形成している。
【００３６】
上記腐食監視用部材５は、歪測定用光ファイバー芯線４に加えられたテンションによる歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線４に接合された部材であり、腐食を監視しようとする橋梁３の構造物と同じ材質が選択されている。本実施形態では橋梁３を構成している鋼材と同じ組成の鋼板が対象となっている。
【００３７】
この腐食監視用部材５は、本実施形態では、図４に示すように、歪測定用光ファイバー芯線４を挟持する上側部材５ａと下側部材５ｂとを有し、互いに接合される鋼製の板材として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線４を連続的に拘束するように構成されている。
【００３８】
上記散乱光分析装置６（図１）は、歪測定用光ファイバー芯線４の光ファイバコアに不連続のレーザー光からなるポンプ光を入射して歪測定用光ファイバー芯線４の歪に由来する散乱光を発生させるとともに、この光ファイバコアの散乱光を検出して歪測定用光ファイバー芯線４の歪を分析するものであり、歪測定用光ファイバー芯線４に連絡用光ファイバー芯線７を介して光学的に接続されている。
【００３９】
この散乱光分析装置６は、腐食監視用部材５が腐食した状態において緩和される歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化を検出することができるように構成され、その分析結果を隣接するパーソナルコンピュータ１０ａに出力し、このパーソナルコンピュータにおいて、各地点の腐食の程度が歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化に比例する値として表示されるように構成されている。
【００４０】
連絡用光ファイバー芯線７は、散乱光分析装置６からのレーザー光と歪測定用光ファイバー芯線４からの散乱光とを伝達するものであり、歪測定用光ファイバー芯線４と同様に、光を伝達する光ファイバコアと、光を反射するクラッドと、光ファイバコアおよびクラッドを外界から保護する被覆層とを有している。そして、散乱光分析装置６と歪測定用光ファイバー芯線４とに互いに光学的に接続されている。
【００４１】
次に図５と図６とを参照して、本発明の実施の形態に係る腐食監視装置１の作用について説明する。
【００４２】
図５は、腐食監視ユニット２の作用を示す断面図であり、（ａ）は、歪が加えられる前の長さがＤの状態の歪測定用光ファイバー芯線４を、（ｂ）は、あらかじめ長手方向にテンションが加えられた後の長さがＤ＋ΔＤとなった状態の歪測定用光ファイバー芯線４を、それぞれ示している。また、（ｃ）は、歪測定用光ファイバー芯線４に歪が加えられた状態で腐食監視用部材５が接合された状態の歪測定用光ファイバー芯線４を、（ｄ）は、歪測定用光ファイバー芯線４の歪による応力と腐食監視用部材５の歪による応力とが均衡し、（ｃ）の状態から寸法ｄだけ収縮して歪が残存した状態を、（ｅ）は、腐食監視用部材５が腐食して寸法がδだけ収縮し、歪測定用光ファイバー芯線４の歪が緩和された状態を、それぞれ示している。
【００４３】
ここで、図６は、歪測定用光ファイバー芯線４におけるブリルアン散乱光の周波数シフトと歪測定用光ファイバー芯線４の歪との関係を示すグラフである。
【００４４】
散乱光分析装置６が連絡用光ファイバー芯線７を介して腐食監視ユニット２の歪測定用光ファイバー芯線４にポンプ光を入射すると、歪測定用光ファイバー芯線４の歪に由来する散乱光が発生するので、この散乱光を検出することにより、歪測定用；光ファイバー芯線４の歪を判定してこの歪に応じた腐食の程度を容易に測定することができるようになる。
【００４５】
散乱光分析装置６は、本実施形態では、特に歪測定用光ファイバー芯線４におけるブリルアン散乱光の周波数シフトと歪測定用光ファイバー芯線４の歪とが、図６に示すように比例関係になることを利用して歪測定用光ファイバー芯線４の歪を分析する。図６は、レーザ光の周波数が４９３ＭＨｚ、波長が１．５５μｍの場合のブリルアン散乱光の周波数シフトのグラフであり、周波数が４９３ＭＨｚのレーザ光のパルスを歪測定用光ファイバー芯線４に入射すると、ブリルアン散乱光が、歪測定用光ファイバー芯線４から逆向きに散乱光分析装置６に到達する。このブリルアン散乱光の時間遅れから歪の発生している場所が特定される。また、ブリルアン散乱光の周波数シフトが検出され、図６の関係からその場所の歪が分析される。
【００４６】
そして、この分析データが隣接するパーソナルコンピュータ６ａに入力され、このパーソナルコンピュータにおいて、各地点の腐食の程度が歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化に比例する値として表示され、この歪の値が一定の値以下になった時に、その箇所で腐食が許容値以上に進んでいるということがわかる。
【００４７】
このようにして、この腐食監視装置１は、橋梁３の構造物の腐食を複数の地点において監視したり計測することができるようになっている。
【００４８】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置１によれば、腐食監視用部材５が、歪測定用光ファイバー芯線４の歪を保つように歪測定用光ファイバー芯線４に接合されているので、腐食のために腐食監視用部材５の強度が低下すると、歪測定用光ファイバー芯線４のあらかじめ加えられていたテンションが緩和されて歪が減少する。
【００４９】
そして、連絡用光ファイバー芯線７を介して歪測定用光ファイバー芯線４に接続されている散乱光分析装置６が、この歪測定用光ファイバー芯線４の歪の変化を検出することができるので、現地から遠く離れた中央監視センターなどからでも、橋梁３などの構造物の腐食の監視や腐食環境の腐食促進性の計測を自動的に行うことが可能となる。また、その結果、人手による外観検査や点検などを現地で行う必要がないので、構造物の維持管理に係る人件費を大幅に低減することができるようになる。
【００５０】
また、腐食監視用部材５が、歪測定用光ファイバー芯線４を連続的に拘束しているので、この歪測定用光ファイバー芯線４を連続的に拘束する範囲内であれば、腐食監視用部材５のいずれの部分であっても腐食が発生した位置とその腐食の程度とを精度良く判定することができる。
【００５１】
また、腐食監視用部材５を歪測定用光ファイバー芯線４を挟持する板材として形成するという簡単な構成で、保管と取り扱いが容易な精度が良い腐食監視装置１を実現することができる。また、構造物への取り付けが容易になる。
【００５２】
また、歪測定用光ファイバー芯線が、補強材により、複合・補強されているので、単体では強度が不足する光ファイバー芯線も歪測定用光ファイバー芯線として用いることができる。
【００５３】
次に図７と図８とを参照して、本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２の構成を示す斜視図であり、図８は、本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２の構成を示す断面図である。なお以下の説明では、本発明の第１の実施の形態に係る腐食監視装置１と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
【００５４】
図７と図８とに示すように、本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２は、第１の実施形態に係る腐食監視ユニット２と異なり、温度測定用光ファイバー芯線８と、この温度測定用光ファイバー芯線８を腐食監視用部材５に対して変位可能に保持する歪緩衝手段９とをさらに備えている。
【００５５】
上記温度測定用光ファイバー芯線８は、歪測定用光ファイバー芯線４と同様に、光を伝達する光ファイバコアと、光を反射するクラッドと、光ファイバコアおよびクラッドを外界から保護する被覆層とを有している。また、この温度測定用光ファイバー芯線８は、散乱光分析装置６において歪測定用光ファイバー芯線４とは別のチャンネルに連絡用光ファイバー芯線７ａを介して接続されている。
【００５６】
なお、この温度測定用光ファイバー芯線８は、歪測定用光ファイバー芯線４とは異なり、長手方向に歪が加えられることはない。
【００５７】
上記歪緩衝手段９は、温度測定用光ファイバー芯線８を内部に保持する合成樹脂管１０を腐食監視用部材５の中に備え、この合成樹脂管１０は、温度測定用光ファイバー芯線８を滑らかに保持することにより、温度測定用光ファイバー芯線８が、腐食監視用部材５に対して変位することができるようになっている。すなわち、温度測定用光ファイバー芯線８は、温度測定用光ファイバー芯線８と腐食監視用部材５との間に設けられた歪緩衝手段９により、腐食監視用部材５と接合されずに、腐食監視用部材５に対して変位可能に保持されているので、歪が少なくなっている。
【００５８】
このように第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２によれば、温度測定用光ファイバー芯線８をさらに備え、しかも歪緩衝手段９が、この温度測定用光ファイバー芯線８を腐食監視用部材５に対して変位可能に保持しているので、歪の少ない状態に温度測定用光ファイバー芯線８を保つことができる。その結果、歪の影響の少ない正確な温度測定をすることができる。
【００５９】
しかも、合成樹脂管１０を腐食監視用部材５の中に設け、この合成樹脂管１０の内部に温度測定用光ファイバー芯線８を保持させるという簡単な構成で、歪緩衝手段９を実現して、正確に歪測定用光ファイバー芯線４の測定結果の温度補正をすることができるようになっている。その結果、この温度測定の結果を用いて正確に歪測定用光ファイバー芯線４の測定結果の温度補正をすることができるので、腐食の程度をさらに精度良く判定することができるようになる。
【００６０】
また、図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２の構成を示す斜視図である。なお以下の説明では、本発明の第１の実施の形態に係る腐食監視ユニット２と同様の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。
【００６１】
図９に示すように、本発明の第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２は、第１の実施形態に係る腐食監視ユニット２と異なり、腐食監視用部材３５が、歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束するように構成されている。すなわち、第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２においては、腐食監視用部材３５が、管状に形成され、この管状の腐食監視用部材３５の絞り加工部３６が、歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束するようになっている。
【００６２】
このように第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２によれば、歪測定用光ファイバー芯線４を連続的に拘束する必要がないので、腐食監視ユニット３２の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができる。
【００６３】
また、この場合は、拘束と拘束との間の範囲内において歪測定用光ファイバー芯線４の歪が一様になるので、この範囲内の位置を特定することはできないが、範囲内のいずれかの部分で腐食が発生すれば、歪測定用光ファイバー芯線４に一様な歪の変化が現れるので、この範囲内で腐食が発生していることを判定することができる。
【００６４】
すなわち、腐食が発生している位置を精度良く判定する必要が無い場合は、このように、腐食監視用部材３５に歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束させることにより、腐食監視装置の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができる。
【００６５】
特に、この第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２によれば、腐食監視用部材３５を管状に形成して、この管状の腐食監視用部材３５の絞り加工部３６で歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束するという簡単な構成で、腐食監視装置の製造に係るコストを低減して、安価な腐食監視装置を実現することができるようになる。
【００６６】
上述した実施形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。
【００６７】
例えば、橋梁３は、新幹線など鉄道の橋梁３に限定されない。自動車その他の橋梁３などにも適用可能である。また、腐食を監視すべき構造物であれば、橋梁３に限らず、どのような構造物にも適用可能である。また、腐食促進性を計測すべき腐食環境であれば、どのような環境にも適用可能である。
【００６８】
また、腐食監視用部材５も鋼板に限らない。腐食を監視したり計測しようとする構造物と同じ材質であれば、どのような材料にも適用可能である。
【００６９】
また、腐食監視用部材５は、必ずしも板材として形成される必要はない。例えば、図１０は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニット４２の斜視図を示し、腐食監視用部材として金属被覆層４５が設けられた状態を示している。また、図１１は、もう一つの本発明の第１の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニット５２の斜視図を示し、腐食監視用部材として繊維材料のテープ状の被覆層５５が設けられた状態を示している。また、図１２は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニット６２の変形例を示し、腐食監視用部材として金属被覆層６５が設けられた状態を示している。これらの変形例に係る腐食監視ユニット４２、５２、６２においては、腐食監視用部材４５、５５、６５は、それぞれ歪測定用光ファイバー芯線４の被覆層として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線４を連続的に拘束するように構成されている。
【００７０】
このようにすれば、腐食監視用部材を歪測定用光ファイバー芯線４の被覆層として形成するという簡単な構成で、保管と取り扱いが容易な精度が良い腐食監視装置を実現することができる。
【００７１】
また、散乱光分析装置６も、さまざまな散乱光分析装置６が採用可能であり、必ずしもブリルアン散乱光の周波数シフトと歪測定用光ファイバー芯線４の歪との関係によるものである必要はない。ラマン散乱光など、種々の散乱光が採用可能である。また、種々の周波数のレーザ光が採用可能である。
【００７２】
また、歪緩衝手段９は、温度測定用光ファイバー芯線８を内部に保持する合成樹脂管１０に限定されない。温度測定用光ファイバー芯線８を、腐食監視用部材５に対して変位可能に保持するものであれば、種々の設計変更が可能である。
【００７３】
また、本発明の第３の実施形態に係る腐食監視ユニット３２も、必ずしも図示のように、腐食監視用部材３５が、管状に形成され、この管状の腐食監視用部材３５の絞り加工部３６が、歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束するようになっているものに限定されない。例えば、図１３は、本発明の第３の実施形態の第１の変形例に係る腐食監視ユニット７２を示している。この第３の実施形態の第１の変形例に係る腐食監視ユニット７２においては、腐食監視用部材７５は、歪測定用光ファイバー芯線４を緩やかに覆うフレキシブルな被覆管として形成されるとともに、このフレキシブルな被覆管の腐食監視用部材７５がところどころ樹脂７６で固められることにより、歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束するようになっている。
【００７４】
また、図１４は、本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係る腐食監視ユニット８２を示す斜視図であり、図１５は、その分解斜視図である。
【００７５】
図１４と図１５とに示すように、第３の実施形態の第２の変形例に係る腐食監視ユニット７２においては、図２の本発明の第１の実施形態に係る腐食監視ユニット２において、腐食監視用部材５は、歪測定用光ファイバー芯線４に加えられたテンションによる歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線４に合成樹脂のような接合材８１で断続的に拘束されている。
【００７６】
また、図１６は、本発明の第３の実施形態の第３の変形例に係る腐食監視ユニットを示す斜視図である。
【００７７】
図１６に示すように、第３の実施形態の第３の変形例に係る腐食監視ユニット９２においては、図７の本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニット２２において、腐食監視用部材５が、歪測定用光ファイバー芯線４に加えられたテンションによる歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線４に合成樹脂のような接合材９１で断続的に拘束されている。
【００７８】
これら第３の実施形態の第１から第３の変形例に係る腐食監視ユニット７２、８２、９２によれば、構造が簡単なので、腐食監視装置の製造に係るコストをさらに低減して、より安価な腐食監視装置を実現することができる。
【００７９】
また、同様に、図１０、図１１の第１の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニットにおいて、歪測定用光ファイバー芯線４を断続的に拘束することも採用可能である。
【００８０】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置の腐食監視ユニットの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る腐食監視装置の腐食監視ユニットの構成を示す断面図である。
【図４】腐食監視ユニットの製作の要領を示す斜視図である。
【図５】腐食監視ユニットの作用を示す断面図であり、（ａ）は、歪が加えられる前の長さがＤの状態の歪測定用光ファイバー芯線４を、（ｂ）は、あらかじめ長手方向にテンションが加えられた後の長さがＤ＋ΔＤとなった状態の歪測定用光ファイバー芯線を、それぞ示している。また、（ｃ）は、歪測定用光ファイバー芯線に歪が加えられた状態で腐食監視用部材が接合された状態の歪測定用光ファイバー芯線を、（ｄ）は、歪測定用光ファイバー芯線の歪による応力と腐食監視用部材の歪による応力とが均衡し、（ｃ）の状態から寸法だけ収縮して歪が残存した状態を、（ｅ）は、腐食監視用部材が腐食して寸法がだけ収縮し、歪測定用光ファイバー芯線の歪が緩和された状態を、それぞれ示している。
【図６】歪測定用光ファイバー芯線におけるブリルアン散乱光の周波数シフトと歪測定用光ファイバー芯線の歪との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニットの構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る腐食監視ユニットの構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る腐食監視ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニットの斜視図を示し、腐食監視用部材として金属被覆層が設けられた状態を示している。
【図１１】もう一つの本発明の第１の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニットの斜視図を示し、腐食監視用部材として繊維材料のテープ状の被覆層が設けられた状態を示している。
【図１２】本発明の第２の実施形態の変形例に係る腐食監視ユニットの変形例を示し、腐食監視用部材として金属被覆層が設けられた状態を示している。
【図１３】本発明の第３の実施形態の第１の変形例に係る腐食監視ユニットを示す斜視図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係る腐食監視ユニットを示す斜視図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の第２の変形例に係る腐食監視ユニットを示す分解斜視図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態の第３の変形例に係る腐食監視ユニットを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 腐食監視装置
４ 歪測定用光ファイバー芯線
５ 腐食監視用部材
６ 散乱光分析装置
７ 連絡用光ファイバー芯線
８ 温度測定用光ファイバー芯線
９ 歪緩衝手段
１０ 合成樹脂管
３６ 絞り加工部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバコアおよびクラッドを有し、長手方向にテンションが加えられた歪測定用光ファイバー芯線と、
この歪測定用光ファイバー芯線に加えられたテンションによる歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線に接合された腐食監視用部材とを備え、
上記歪測定用光ファイバー芯線の光ファイバコアに不連続のレーザー光からなるポンプ光を入射して歪測定用光ファイバー芯線の歪に由来する散乱光を発生させるとともに、この光ファイバコアの散乱光を検出して歪測定用光ファイバー芯線の歪を分析する散乱光分析装置に、上記歪測定用光ファイバー芯線が連絡用光ファイバー芯線を介して光学的に接続され、
上記散乱光分析装置は、上記腐食監視用部材が腐食した状態において緩和される歪測定用光ファイバー芯線の歪の変化を検出することにより、腐食監視用部材の腐食を判定可能に構成されていることを特徴とする腐食監視装置。
【請求項２】
上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の腐食監視装置。
【請求項３】
上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線の被覆層として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の腐食監視装置。
【請求項４】
上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を挟持する板材として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の腐食監視装置。
【請求項５】
上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の腐食監視装置。
【請求項６】
上記腐食監視用部材は、管状に形成され、この管状の腐食監視用部材の絞り加工部が、歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の腐食監視装置。
【請求項７】
上記歪測定用光ファイバー芯線に概ね平行して設けられ、光ファイバコアおよびクラッドを有する温度測定用光ファイバー芯線と、
この温度測定用光ファイバー芯線を腐食監視用部材に対して変位可能に保持する歪緩衝手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の腐食監視装置。
【請求項８】
上記歪緩衝手段は、上記温度測定用光ファイバー芯線を内部に保持する合成樹脂管を上記腐食監視用部材の中に備え、
この合成樹脂管は、温度測定用光ファイバー芯線を腐食監視用部材に対して変位可能に滑らかに保持していることを特徴とする請求項７に記載の腐食監視装置。
【請求項９】
上記腐食監視用部材は、補強材により、複合・補強された状態の歪測定用光ファイバー芯線に接合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の腐食監視装置。
【請求項１】
光ファイバコアおよびクラッドを有し、長手方向にテンションが加えられた歪測定用光ファイバー芯線と、
この歪測定用光ファイバー芯線に加えられたテンションによる歪を保つように、歪測定用光ファイバー芯線に接合された腐食監視用部材とを備え、
上記歪測定用光ファイバー芯線の光ファイバコアに不連続のレーザー光からなるポンプ光を入射して歪測定用光ファイバー芯線の歪に由来する散乱光を発生させるとともに、この光ファイバコアの散乱光を検出して歪測定用光ファイバー芯線の歪を分析する散乱光分析装置に、上記歪測定用光ファイバー芯線が連絡用光ファイバー芯線を介して光学的に接続され、
上記散乱光分析装置は、上記腐食監視用部材が腐食した状態において緩和される歪測定用光ファイバー芯線の歪の変化を検出することにより、腐食監視用部材の腐食を判定可能に構成されていることを特徴とする腐食監視装置。
【請求項２】
上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の腐食監視装置。
【請求項３】
上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線の被覆層として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の腐食監視装置。
【請求項４】
上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を挟持する板材として形成されることにより歪測定用光ファイバー芯線を連続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の腐食監視装置。
【請求項５】
上記腐食監視用部材は、歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の腐食監視装置。
【請求項６】
上記腐食監視用部材は、管状に形成され、この管状の腐食監視用部材の絞り加工部が、歪測定用光ファイバー芯線を断続的に拘束するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の腐食監視装置。
【請求項７】
上記歪測定用光ファイバー芯線に概ね平行して設けられ、光ファイバコアおよびクラッドを有する温度測定用光ファイバー芯線と、
この温度測定用光ファイバー芯線を腐食監視用部材に対して変位可能に保持する歪緩衝手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の腐食監視装置。
【請求項８】
上記歪緩衝手段は、上記温度測定用光ファイバー芯線を内部に保持する合成樹脂管を上記腐食監視用部材の中に備え、
この合成樹脂管は、温度測定用光ファイバー芯線を腐食監視用部材に対して変位可能に滑らかに保持していることを特徴とする請求項７に記載の腐食監視装置。
【請求項９】
上記腐食監視用部材は、補強材により、複合・補強された状態の歪測定用光ファイバー芯線に接合されていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の腐食監視装置。
【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】
【公開番号】特開２００８−１９１０７６（Ｐ２００８−１９１０７６Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７８９０（Ｐ２００７−２７８９０）
【出願日】平成１９年２月７日（２００７．２．７）
【出願人】（５９７１７８４８９）
【出願人】（３０３０２１６０９）ニューブレクス株式会社 (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月７日（２００７．２．７）
【出願人】（５９７１７８４８９）
【出願人】（３０３０２１６０９）ニューブレクス株式会社 (23)
【Ｆターム（参考）】
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