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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024129467
(43)【公開日】2024-09-27
(54)【発明の名称】変位測定装置
(51)【国際特許分類】
G01B 7/16 20060101AFI20240919BHJP
G01L 1/22 20060101ALI20240919BHJP
G01L 1/00 20060101ALN20240919BHJP
【ＦＩ】
G01B7/16 R
G01L1/22 B
G01L1/00 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023038690
(22)【出願日】2023-03-13
(71)【出願人】
【識別番号】592252027
【氏名又は名称】山内 常生
(71)【出願人】
【識別番号】594184159
【氏名又は名称】丹羽 章二
(74)【代理人】
【識別番号】100095577
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 富雅
(74)【代理人】
【識別番号】100100424
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 知公
(72)【発明者】
【氏名】山内 常生
(72)【発明者】
【氏名】丹羽 章二
【テーマコード（参考）】
2F049
2F063
【Ｆターム（参考）】
2F049AA12
2F063AA02
2F063AA25
2F063BA15
2F063CA09
2F063CB00
2F063DA02
2F063DA05
2F063DC08
2F063DD03
2F063EC04
2F063EC13
2F063KA01
2F063LA04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】第１導体と第２導体の抵抗値の変化から、物理量の微小な変化を測定する新規な変位測定装置を提案する。
【解決手段】この発明の変位測定装置は、外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第１導体と、第１導体に沿わせて配置される外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第２導体と、第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の第１抵抗値と、第２導体の前記第２－１部分と前記第２－２部分との間の第２抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、抵抗値測定部で得られた、第１抵抗値と第２抵抗値とより、第１－１部分と第１－２部分の変位と、第２－１部分と第２－２部分との変位を特定する変位量特定部と、を備える。
【選択図】図５
【解決手段】この発明の変位測定装置は、外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第１導体と、第１導体に沿わせて配置される外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第２導体と、第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の第１抵抗値と、第２導体の前記第２－１部分と前記第２－２部分との間の第２抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、抵抗値測定部で得られた、第１抵抗値と第２抵抗値とより、第１－１部分と第１－２部分の変位と、第２－１部分と第２－２部分との変位を特定する変位量特定部と、を備える。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第１導体と、前記第１導体に沿わせて配置される外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第２導体と、
前記第２導体に備えられる緩衝部であって、前記第２導体に外力がかかったときにその外力を吸収して前記第２導体の第２－１部分と第２－２部分との距離を一定に保つ、緩衝部と、
前記第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の第１抵抗値、及び前記第２導体の前記第２－１部分と前記第２－２部分との間の第２抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、
前記抵抗値測定部で得られた、前記第１抵抗値及び前記第２抵抗値より、前記第１－１部分と前記第１－２部分の変位を特定する変位量特定部と、を備える、変位測定装置。
前記第２導体に備えられる緩衝部であって、前記第２導体に外力がかかったときにその外力を吸収して前記第２導体の第２－１部分と第２－２部分との距離を一定に保つ、緩衝部と、
前記第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の第１抵抗値、及び前記第２導体の前記第２－１部分と前記第２－２部分との間の第２抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、
前記抵抗値測定部で得られた、前記第１抵抗値及び前記第２抵抗値より、前記第１－１部分と前記第１－２部分の変位を特定する変位量特定部と、を備える、変位測定装置。
【請求項2】
前記第１導体と前記第２導体とは同一材料で形成される、請求項１に記載の変位測定装置。
【請求項3】
外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第１導体と、前記第１導体に沿わせて配置される外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第２導体と、
前記第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の第１抵抗値及び、前記第２導体の前記第２－１部分と前記第２－２部分との間の第２抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、
前記抵抗値測定部で得られた前記第１抵抗値及び前記第２抵抗値より、前記第１導体の第１－１部分と前記第１－２部分の変位を特定する変位量特定部と、を備える、変位測定装置。
前記第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の第１抵抗値及び、前記第２導体の前記第２－１部分と前記第２－２部分との間の第２抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、
前記抵抗値測定部で得られた前記第１抵抗値及び前記第２抵抗値より、前記第１導体の第１－１部分と前記第１－２部分の変位を特定する変位量特定部と、を備える、変位測定装置。
【請求項4】
前記第１導体と前記第２導体とは異なる材料で形成される、請求項３に記載の変位測定装置。
【請求項5】
前記第１導体と前記第２導体の抵抗値の変化を周波数に変換して出力する周波数変換部を備え、該周波数変換部より出力される周波数の変化に基づき、前記第１導体と前記第２導体の抵抗値の変化を求め、
該抵抗値の変化より前記第１導体の変位量を特定する変位量特定部と、を備える、請求項３に記載の変位測定装置。
該抵抗値の変化より前記第１導体の変位量を特定する変位量特定部と、を備える、請求項３に記載の変位測定装置。
【請求項6】
前記変位量特定部は、
前記第１導体と第１基準抵抗とを、前記第２導体と第２基準抵抗とをそれぞれ直列に接続した回路に電圧を印加する電圧印加部を備え、前記電圧印加部より電圧が印加される時に生じる、第１電圧（前記第１基準抵抗に生じる）と第２電圧（前記第２基準抵抗に生じる）との変化に基づき、前記第１導体と前記第２導体の抵抗値の変化を求め、
前記第１導体と前記第２導体の抵抗値の変化より、前記第１導体の変位量を特定する請求項３に記載の変位測定装置
前記第１導体と第１基準抵抗とを、前記第２導体と第２基準抵抗とをそれぞれ直列に接続した回路に電圧を印加する電圧印加部を備え、前記電圧印加部より電圧が印加される時に生じる、第１電圧（前記第１基準抵抗に生じる）と第２電圧（前記第２基準抵抗に生じる）との変化に基づき、前記第１導体と前記第２導体の抵抗値の変化を求め、
前記第１導体と前記第２導体の抵抗値の変化より、前記第１導体の変位量を特定する請求項３に記載の変位測定装置
【請求項7】
請求項３に記載の変位測定装置を用いる変位測定方法であって、
前記第１導体の第１－１部分と前記第２導体の第２－１部分とを前記測定対象の第１部位に固定し、前記第１導体の第１－２部分と前記第２導体の第２－２部分とを前記測定対象の第２部位に固定して、ここに、前記第１導体及び前記第２導体は前記測定対象に追従して変化させ、
前記測定対象が第１状態のときの第１導体の第１－１抵抗値と前記測定対象が第２状態のときの第１導体の第１－２抵抗値との差、及び、前記測定対象が第１状態のときの第２導体の第２－１抵抗値と前記測定対象が第２状態のときの第２導体の第２－２抵抗値との差から、前記変位量特定部が前記測定対象の第１状態と第２状態とにおける前記第１部位と前記第２部位との間の距離の変位量を特定する変位測定方法。
前記第１導体の第１－１部分と前記第２導体の第２－１部分とを前記測定対象の第１部位に固定し、前記第１導体の第１－２部分と前記第２導体の第２－２部分とを前記測定対象の第２部位に固定して、ここに、前記第１導体及び前記第２導体は前記測定対象に追従して変化させ、
前記測定対象が第１状態のときの第１導体の第１－１抵抗値と前記測定対象が第２状態のときの第１導体の第１－２抵抗値との差、及び、前記測定対象が第１状態のときの第２導体の第２－１抵抗値と前記測定対象が第２状態のときの第２導体の第２－２抵抗値との差から、前記変位量特定部が前記測定対象の第１状態と第２状態とにおける前記第１部位と前記第２部位との間の距離の変位量を特定する変位測定方法。
【請求項8】
前記測定対象は圧縮されたコンクリートであり、
前記第１状態は前記コンクリートのデフォルト圧縮状態であり、
前記第２状態は前記第１導体と交差する方向へ前記コンクリートにスリットを形成した後の前記コンクリートの状態である、請求項７に記載の変位測定方法。
前記第１状態は前記コンクリートのデフォルト圧縮状態であり、
前記第２状態は前記第１導体と交差する方向へ前記コンクリートにスリットを形成した後の前記コンクリートの状態である、請求項７に記載の変位測定方法。
【請求項9】
請求項３に記載の変位測定装置を用い、トンネルの岩盤を測定対象とする変位測定方法であって、
外力の作用による変形量に対応して抵抗値が変化する前記第１導体に、外力の作用による変形量に対応して抵抗値が変化する前記第２導体を沿わせて、前記岩盤に掘削した小口径のボーリング孔に埋入し第１状態とし、
前記岩盤へ前記第１導体と前記第２導体が埋入された状態での前記第１導体の第１－１抵抗値と前記第２導体の第２－１抵抗値を測定し、
オーバーコアリングにより前記岩盤から、前記第１導体と第２導体を埋入した部分とを分離し、
前記分離した部分を第２状態として前記第１導体の第１－２抵抗値と前記第２導体の第２－２抵抗値を測定し、
前記第１－１抵抗値と前記第１－２抵抗値の差、前記第２－１抵抗値と前記第２－２抵抗値との差から前記変位量特定部で前記岩盤の変形量を特定する変位測定方法。
外力の作用による変形量に対応して抵抗値が変化する前記第１導体に、外力の作用による変形量に対応して抵抗値が変化する前記第２導体を沿わせて、前記岩盤に掘削した小口径のボーリング孔に埋入し第１状態とし、
前記岩盤へ前記第１導体と前記第２導体が埋入された状態での前記第１導体の第１－１抵抗値と前記第２導体の第２－１抵抗値を測定し、
オーバーコアリングにより前記岩盤から、前記第１導体と第２導体を埋入した部分とを分離し、
前記分離した部分を第２状態として前記第１導体の第１－２抵抗値と前記第２導体の第２－２抵抗値を測定し、
前記第１－１抵抗値と前記第１－２抵抗値の差、前記第２－１抵抗値と前記第２－２抵抗値との差から前記変位量特定部で前記岩盤の変形量を特定する変位測定方法。
【請求項10】
絶縁基板、帯状の第１金属箔及び帯状の第２金属箔を備え、
前記絶縁基板の表面において、前記第１金属箔に前記第２金属箔が沿わせて配置されるひずみセンサ。
前記絶縁基板の表面において、前記第１金属箔に前記第２金属箔が沿わせて配置されるひずみセンサ。
【請求項11】
前記第１金属箔は前記絶縁基板の一面側に配置され、前記第２金属箔は前記絶縁基板の反対面側に配置される、請求項１０に記載のひずみセンサ。
【請求項12】
請求項３に記載の変位測定装置であって、
請求項１０～１１のいずれかに記載の前記ひずみセンサを備え、前記第１導体と前記第２導体がそれぞれ前記ひずみセンサの前記第１金属箔と前記第２金属箔を含む、変位測定装置。
請求項１０～１１のいずれかに記載の前記ひずみセンサを備え、前記第１導体と前記第２導体がそれぞれ前記ひずみセンサの前記第１金属箔と前記第２金属箔を含む、変位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は変位測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
物理量の変化に対応して変わる電気抵抗や電気容量の変化を、周波数の変化に変換し高精度の変位測定を行う技術が特許文献１に紹介されている。
コンクリート構造物、特にプレストレスコンクリート構造物（以下、「ＰＣ構造物」という）の劣化状況を測定するための変位測定装置が特許文献２及び特許文献３に紹介されている。
コンクリート構造物、特にプレストレスコンクリート構造物（以下、「ＰＣ構造物」という）の劣化状況を測定するための変位測定装置が特許文献２及び特許文献３に紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開ＷＯ２０２１－１４５４２８号公報
【特許文献2】特許第６７５７００７号公報
【特許文献3】特開２００７－１７０９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
この発明は、物理量の微小な変形量を測定する技術(例えば特許技術１)に関わり、第１導体と第２導体の抵抗値の変化を利用し測定対象物の微小な変位を測定する技術であって、この微小な変位を測定する技術は、特許文献２及び特許文献３等で紹介された変位測定装置に適用できる。
【0005】
外力の作用による変形量に対応して抵抗値が変化する第１導体と第２導体とを、互いに沿わせて配置するとき、第１導体の電気抵抗率をρ１、断面積をＡ１、抵抗温度係数をα１とすれば、第１導体の抵抗値の変化ΔＲ１は次式のようになる。
ΔＲ１＝ρ１＊ΔＬ/Ａ１＋α１＊Δｔ （１）
ここに、ΔＬは第１導体の軸方向の長さの変化量、Δｔは環境温度の変化であり、電気抵抗率ρ１、断面積Ａ１、抵抗温度係数α１は既知の値である。
第２導体の電気抵抗率をρ２、断面積をＡ２、抵抗温度係数をα２とすれば、第２導体の抵抗値の変化ΔＲ２は次式のようになる。
ΔＲ２＝ρ２＊ΔＬ/Ａ２＋α２＊Δｔ （２）
ここに、ΔＬは第２導体の軸方向の長さの変化量、Δｔは環境温度の変化であり、電気抵抗率ρ２、断面積Ａ２、抵抗温度係数α２は既知の値である。
この明細書において、導体には、断面積が均一の線状体を用いることができるが、これに限定されるものではない。絶縁基板上に形成された帯状の金属箔でもよい。この金属箔は、汎用のひずみゲージのように、折り返されていてもよい。
２つの導体を沿わせて配置するこの発明では、絶縁基板の一方の面に第１金属箔と第２金属箔を形成してもよいし、絶縁基板の一方の面に第１金属箔を形成し、他方の面に第２金属箔を形成してもよい。
帯状の第１金属箔と第２金属箔とは異なる材料で形成することができる。
ΔＲ１＝ρ１＊ΔＬ/Ａ１＋α１＊Δｔ （１）
ここに、ΔＬは第１導体の軸方向の長さの変化量、Δｔは環境温度の変化であり、電気抵抗率ρ１、断面積Ａ１、抵抗温度係数α１は既知の値である。
第２導体の電気抵抗率をρ２、断面積をＡ２、抵抗温度係数をα２とすれば、第２導体の抵抗値の変化ΔＲ２は次式のようになる。
ΔＲ２＝ρ２＊ΔＬ/Ａ２＋α２＊Δｔ （２）
ここに、ΔＬは第２導体の軸方向の長さの変化量、Δｔは環境温度の変化であり、電気抵抗率ρ２、断面積Ａ２、抵抗温度係数α２は既知の値である。
この明細書において、導体には、断面積が均一の線状体を用いることができるが、これに限定されるものではない。絶縁基板上に形成された帯状の金属箔でもよい。この金属箔は、汎用のひずみゲージのように、折り返されていてもよい。
２つの導体を沿わせて配置するこの発明では、絶縁基板の一方の面に第１金属箔と第２金属箔を形成してもよいし、絶縁基板の一方の面に第１金属箔を形成し、他方の面に第２金属箔を形成してもよい。
帯状の第１金属箔と第２金属箔とは異なる材料で形成することができる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その第1局面は次のように規定される。即ち、
外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第１導体と、前記第１導体に沿わせて配置される外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第２導体と、
前記第２導体に備えられる緩衝部であって、前記第２導体に外力がかかったときにその外力を吸収して前記第２導体の第２－１部分と第２－２部分との距離を一定に保つ、緩衝部と、
前記第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の第１抵抗値、及び前記第２導体の前記第２－１部分と前記第２－２部分との間の第２抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、
前記抵抗値測定部で得られた、前記第１抵抗値及び前記第２抵抗値より、前記第１－１部分と前記第１－２部分の変位を特定する変位量特定部と、を備える、変位測定装置。
外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第１導体と、前記第１導体に沿わせて配置される外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第２導体と、
前記第２導体に備えられる緩衝部であって、前記第２導体に外力がかかったときにその外力を吸収して前記第２導体の第２－１部分と第２－２部分との距離を一定に保つ、緩衝部と、
前記第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の第１抵抗値、及び前記第２導体の前記第２－１部分と前記第２－２部分との間の第２抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、
前記抵抗値測定部で得られた、前記第１抵抗値及び前記第２抵抗値より、前記第１－１部分と前記第１－２部分の変位を特定する変位量特定部と、を備える、変位測定装置。
【0007】
第１の局面において、互いに沿わせて配置された前記第１導体と前記緩衝部を備える前記第２導体に外力を作用させた場合、前記第１導体の変位量をΔＬとすると、前記第２導体は緩衝部の作用で外力が吸収され変位量は０である。つまり、
前記式１より、ΔＲ１は、
ΔＲ１＝ρ１＊ΔＬ/Ａ１＋α１＊Δｔ （３）
前記式２より、ΔＲ２は、
ΔＲ２＝α２*Δｔ （４）
となる。前記式４においてα２は既知の値であるから、前記式４にΔＲ２を代入することで環境温度の変化Δｔが求められる。また、前記式３のα１、ρ１、Ａ１は既知の値であるから、前記式３にΔＲ１と前記式４で求めたΔｔを代入することで、前記第１導体の変位量ΔＬが求められる。
前記式１より、ΔＲ１は、
ΔＲ１＝ρ１＊ΔＬ/Ａ１＋α１＊Δｔ （３）
前記式２より、ΔＲ２は、
ΔＲ２＝α２*Δｔ （４）
となる。前記式４においてα２は既知の値であるから、前記式４にΔＲ２を代入することで環境温度の変化Δｔが求められる。また、前記式３のα１、ρ１、Ａ１は既知の値であるから、前記式３にΔＲ１と前記式４で求めたΔｔを代入することで、前記第１導体の変位量ΔＬが求められる。
【0008】
前記第１導体と前記第２導体の抵抗温度係数α１とα２には差があるし、前記の２つの導体の熱伝導率にも差があることから、温度変化の激しい環境では、互いに沿わせて配置された第１導体と第２導体の温度は過渡的に異なる温度となり、その温度差の影響で精度のよい温度補正が行えない。
【0009】
そこで、この発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、
前記第１導体と前記第２導体とが同一材料で形成される、請求項１に記載の変位測定装置。
前記第１導体と前記第２導体とが同一材料で形成される、請求項１に記載の変位測定装置。
【0010】
第２の局面においては、前記第１導体と前記第２導体が同一の材料で形成されており、前記式４は
ΔＲ２＝α１＊Δｔ （５）
となり、前記式３と前記式５との減算を行うと次のようになり、
ΔＲ１－ΔＲ２＝ρ１＊ΔＬ/Ａ１
Δｔの項が消去され、温度変化の影響を受けることなく高精度の測定ができる。
ΔＲ２＝α１＊Δｔ （５）
となり、前記式３と前記式５との減算を行うと次のようになり、
ΔＲ１－ΔＲ２＝ρ１＊ΔＬ/Ａ１
Δｔの項が消去され、温度変化の影響を受けることなく高精度の測定ができる。
【0011】
第１導体と沿わせて配置する緩衝部を備える第２導体を用いてコンクリート内や地中において変位を測定するには、コンクリート内や地中に埋入する際に緩衝部を備える第２導体をパイプに入れるか緩衝物で全体を覆う等の対策を行い、第２導体に加わる外力が吸収されるようにする必要がある。
【0012】
そこで、この発明では第３の局面は次のように規定される。即ち、
外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第１導体と、前記第１導体に沿わせて配置される外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第２導体と、
前記第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の第１抵抗値、及び前記第２導体の前記第２－１部分と前記第２－２部分との間の第２抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、
前記抵抗値測定部で得られた、前記第１抵抗値及び前記第２抵抗値より、前記第１－１部分と前記第１－２部分の変位と、前記第２－１部分と第２－２部分との変位を特定する変位量特定部と、を備える、変位測定装置。
外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第１導体と、前記第１導体に沿わせて配置される外力の作用による変形に対応し抵抗値が変化する第２導体と、
前記第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の第１抵抗値、及び前記第２導体の前記第２－１部分と前記第２－２部分との間の第２抵抗値を測定する抵抗値測定部と、を備え、
前記抵抗値測定部で得られた、前記第１抵抗値及び前記第２抵抗値より、前記第１－１部分と前記第１－２部分の変位と、前記第２－１部分と第２－２部分との変位を特定する変位量特定部と、を備える、変位測定装置。
【0013】
第３の局面において、
測定対象の第１部位に前記第１－１部分と前記第２－１部分を、測定対象の第２部位に前記第１－２部分と前記第２－２部分を固定する。この固定された状態で、前記第１部位と前記第２部位の長さがΔＬ変化したとする。この時の前記第１導体の抵抗値の変化がΔＲ１であり、第２抵抗体の抵抗値の変化がΔＲ２であったとすると、
前記式１と前記式２で、ρ１、ρ２、Ａ１，Ａ２，α１、α２は既知の値であるから、式１に第１導体の抵抗値の変化ΔＲ１を代入し、式２に第２導体の抵抗値の変化ΔＲ２を代入し、式１及び式２を二元一次連立方程式として汎用的な手法で解けば、第１導体における第１－１部分と第１－２部分との距離の変化ΔＬ１（第２導体における第２－１部分と第２－２部分との距離の変化ΔＬ２に等しい）が特定され、もって測定対象の第１部位と第２部位との変位が特定される。
併せて、測定対象の温度変化（環境温度の変化）Δｔも特定される。
測定対象の第１部位に前記第１－１部分と前記第２－１部分を、測定対象の第２部位に前記第１－２部分と前記第２－２部分を固定する。この固定された状態で、前記第１部位と前記第２部位の長さがΔＬ変化したとする。この時の前記第１導体の抵抗値の変化がΔＲ１であり、第２抵抗体の抵抗値の変化がΔＲ２であったとすると、
前記式１と前記式２で、ρ１、ρ２、Ａ１，Ａ２，α１、α２は既知の値であるから、式１に第１導体の抵抗値の変化ΔＲ１を代入し、式２に第２導体の抵抗値の変化ΔＲ２を代入し、式１及び式２を二元一次連立方程式として汎用的な手法で解けば、第１導体における第１－１部分と第１－２部分との距離の変化ΔＬ１（第２導体における第２－１部分と第２－２部分との距離の変化ΔＬ２に等しい）が特定され、もって測定対象の第１部位と第２部位との変位が特定される。
併せて、測定対象の温度変化（環境温度の変化）Δｔも特定される。
【0014】
第３の局面では、第１導体に沿わせて第２導体が配置されていれば、導体全体が測定対象に固定されていても測定対象の変位量が特定できるから、コンクリートの表面や地表の変位量だけでなく、コンクリートの内部や地中の微小な変位量が特定できる。
第３の局面で用いる第１導体の素材と第２導体の素材は異なる材質とすることが好ましい（第４局面）。
第３の局面で用いる第１導体の素材と第２導体の素材は異なる材質とすることが好ましい（第４局面）。
【0015】
前記の変位測定装置を用いた変位測定方法に関わり、この発明では第５の局面は次のように規定される。即ち、
前記第１導体と前記第２導体の抵抗値の変化を周波数に変換して出力する周波数変換部を備え、該周波数変換部より出力される周波数の変化に基づき、前記第１導体と前記第２導体の抵抗値の変化を求め、
これらの抵抗値の変化より前記第１導体と第２導体の変位量を特定する変位量特定部と、を備える、請求項３に記載の変位測定装置。
前記第１導体と前記第２導体の抵抗値の変化を周波数に変換して出力する周波数変換部を備え、該周波数変換部より出力される周波数の変化に基づき、前記第１導体と前記第２導体の抵抗値の変化を求め、
これらの抵抗値の変化より前記第１導体と第２導体の変位量を特定する変位量特定部と、を備える、請求項３に記載の変位測定装置。
【0016】
このように規定される第５局面の変位測定装置によれば、第１導体と第２導体をセンサ部分として、その抵抗、即ちインピーダンスの変化にともない周波数を変化させる発振回路を構成する。ここに、センサ部分の長さは測定対象の膨張又は収縮に応じて変化する。
発振回路の出力する周波数と第１導体と第２導体のセンサ部の抵抗値の変化との関係が予め求められていれば、発振回路が出力する周波数変化より第１導体と第２導体のセンサ部分の抵抗値の変化を特定できる。
発振回路の出力する周波数と第１導体と第２導体のセンサ部の抵抗値の変化との関係が予め求められていれば、発振回路が出力する周波数変化より第１導体と第２導体のセンサ部分の抵抗値の変化を特定できる。
【0017】
さらに、第１導体と第２導体のセンサ部分の抵抗値の変化、及び、第１導体と第２導体の変形量との関係が予め求められていれば、周波数の変化に基づくセンサ部分の抵抗値の変化から、第１導体と第２導体のセンサ部分の変形量、すなわち、センサ部分の距離の変化を求めることができる。
第１導体と第２導体のセンサ部分が測定対象の第１部位と第２部位とに固定されたとき、測定対象の膨張又は収縮に対応するセンサ部分の距離の変化は第１部位と第２部位との変位に相当する。
第１導体と第２導体のセンサ部分が測定対象の第１部位と第２部位とに固定されたとき、測定対象の膨張又は収縮に対応するセンサ部分の距離の変化は第１部位と第２部位との変位に相当する。
【0018】
この発明の第６局面は次のように規定される。即ち、第３局面に規定の変位測定装置において、変位量特定部は、
第１導体と第１基準抵抗とを、第２導体と第２基準抵抗とをそれぞれ直列に接続した回路に電圧を印加する電圧印加部を備え、電圧印加部より電圧が印加される時に生じる、第１電圧（第１基準抵抗に生じる）と第２電圧（第２基準抵抗に生じる）との変化に基づき、第１導体と第２導体の抵抗値の変化を求め、
第１導体と第２導体の抵抗値の変化より、第１導体と第２導体の変位量を特定する。
このように規定される第６局面に規定の変位測定装置によれば、直列に接続された第１導体と第１基準抵抗、及び、第２導体と第２基準抵抗に一定の電圧を印加すれば、センサ部分としての第１導体と第２導体の抵抗値の変化にともない、第１基準抵抗と、第２基準抵抗に生じる電圧が変化する。
電圧の変化が求まれば抵抗値の変化が特定でき（印加する電圧が一定であれば抵抗値の変化に比例して電圧が変化する）、第１導体の抵抗値の変化と変形量の関係、及び第２導体の抵抗値の変化と変形量の関係が予め求められていれば、センサ部分の抵抗値の変化から、第１導体と第２導体のセンサ部分の変形量、すなわち、センサ部分の距離の変化を求めることができる。この場合、第１基準抵抗と第２基準抵抗の抵抗値を同じにすることが好ましく、両者を１つの基準抵抗として供用することがより好ましい。
ここに、センサ部分の長さは測定対象の膨張又は収縮に応じて変化する。
第１導体と第１基準抵抗とを、第２導体と第２基準抵抗とをそれぞれ直列に接続した回路に電圧を印加する電圧印加部を備え、電圧印加部より電圧が印加される時に生じる、第１電圧（第１基準抵抗に生じる）と第２電圧（第２基準抵抗に生じる）との変化に基づき、第１導体と第２導体の抵抗値の変化を求め、
第１導体と第２導体の抵抗値の変化より、第１導体と第２導体の変位量を特定する。
このように規定される第６局面に規定の変位測定装置によれば、直列に接続された第１導体と第１基準抵抗、及び、第２導体と第２基準抵抗に一定の電圧を印加すれば、センサ部分としての第１導体と第２導体の抵抗値の変化にともない、第１基準抵抗と、第２基準抵抗に生じる電圧が変化する。
電圧の変化が求まれば抵抗値の変化が特定でき（印加する電圧が一定であれば抵抗値の変化に比例して電圧が変化する）、第１導体の抵抗値の変化と変形量の関係、及び第２導体の抵抗値の変化と変形量の関係が予め求められていれば、センサ部分の抵抗値の変化から、第１導体と第２導体のセンサ部分の変形量、すなわち、センサ部分の距離の変化を求めることができる。この場合、第１基準抵抗と第２基準抵抗の抵抗値を同じにすることが好ましく、両者を１つの基準抵抗として供用することがより好ましい。
ここに、センサ部分の長さは測定対象の膨張又は収縮に応じて変化する。
【0019】
この発明の第７局面は、既述の変位測定装置を用いた変位測定方法に関わり、は次のように規定される。即ち、
第３局面に記載の変位測定装置を用いる変位測定方法であって、
前記第１導体の第１－１部分と前記第２導体の第２－１部分とを前記測定対象の第１部位に固定し、前記第１導体の第１－２部分と前記第２導体の第２－２部分とを前記測定対象の第２部位に固定して、ここに、前記第１導体は前記測定対象に追従して変化させ、
前記測定対象が第１状態のときの第１導体の第１－１抵抗値と前記測定対象が第２状態のときの第１導体の第１－２抵抗値との差、及び、前記測定対象が第１状態のときの第２導体の第２－１抵抗値と前記測定対象が第２状態のときの第２導体の第２－２抵抗値との差から、前記変位量特定部が前記測定対象の第１状態と第２状態とにおける前記第１部位と前記第２部位との間の距離の変位量を特定する。
第３局面に記載の変位測定装置を用いる変位測定方法であって、
前記第１導体の第１－１部分と前記第２導体の第２－１部分とを前記測定対象の第１部位に固定し、前記第１導体の第１－２部分と前記第２導体の第２－２部分とを前記測定対象の第２部位に固定して、ここに、前記第１導体は前記測定対象に追従して変化させ、
前記測定対象が第１状態のときの第１導体の第１－１抵抗値と前記測定対象が第２状態のときの第１導体の第１－２抵抗値との差、及び、前記測定対象が第１状態のときの第２導体の第２－１抵抗値と前記測定対象が第２状態のときの第２導体の第２－２抵抗値との差から、前記変位量特定部が前記測定対象の第１状態と第２状態とにおける前記第１部位と前記第２部位との間の距離の変位量を特定する。
【0020】
このように規定される第７の局面における変位測定方法によれば、測定対象に外力が作用し測定対象が変形した場合、測定対象の第１部位と第２部位の間の変位量を測定することができる。
【0021】
第７局面の変位測定方法は、ＰＣ構造物の現有応力測定に適用できる。
その一つである応力開放法の適用例として第８局面が提案される。即ち、
前記測定対象は圧縮されたコンクリートであり、
前記第１状態は前記コンクリートのデフォルト圧縮状態であり、
前記第２状態は前記第１導体と交差する方向へ前記コンクリートにスリットを形成した後の前記コンクリートの状態である。
その一つである応力開放法の適用例として第８局面が提案される。即ち、
前記測定対象は圧縮されたコンクリートであり、
前記第１状態は前記コンクリートのデフォルト圧縮状態であり、
前記第２状態は前記第１導体と交差する方向へ前記コンクリートにスリットを形成した後の前記コンクリートの状態である。
【0022】
第８の局面において、圧縮されている第１状態のコンクリートの第１部位と第２部位の近傍にスリットが形成され、圧縮力が開放された第２状態に移行すると、応力解放に伴ってコンクリートが変形し、その変形に対応して第１導体の抵抗値と第２導体の抵抗値が変化し、その変化に対応して発振回路の出力周波数が変化する。発振回路の周波数の変化から、第１導体の抵抗値の変化１Ａと、第２導体の抵抗値の変化２Ａが特定される。その抵抗値の変化１Ａと抵抗値の変化２Ａから変位量特定部によりスリット近傍におけるコンクリートの変形量が求められる。その変形量より逆解析でＰＣ構造物の現有応力値が求められる。
【0023】
基準抵抗を第１導体や第２導体に直列に接続して電圧を印加すれば、第１導体や第２導体の抵抗値の変化に対応して基準抵抗に電圧変化が生じる。この電圧変化を測定しその電圧変化から抵抗値の変化を求め、さらに、スリット近傍におけるコンクリートの変形量を求めてもよい。
【0024】
圧縮されている状態のコンクリートの圧縮力が作用している方向に第１部位と第２部位を設けコンクリートの変形量を測定する場合、２つの部位の間で圧縮力の作用している方向に第１のスリットを形成し、そのスリット内に第１導体と第２導体を互いに沿わせて埋入して第１状態とする。第１部位と第２部位の近傍において第１スリットと交差する方向へ第２のスリットを形成すると、圧縮力が開放されてコンクリートが変形し応力が解放された第２状態に移行する。第１状態から第２状態に移行することで生じた変形に対応して第１導体の抵抗値の変化１Ｂと、第２導体の抵抗値の変化２Ｂが測定される。その抵抗値の変化１Ｂと抵抗値の変化２Ｂから前記変位量特定部によりスリット近傍におけるコンクリートの変形量が求められる。その変形量より逆解析でＰＣ構造物の現有応力値が求められる。
基準抵抗を第１導体や第２導体に直列に接続して電圧を印加して電圧変化を測定してその電圧変化から抵抗値の変化を求め、さらに、スリット近傍におけるコンクリートの変形量を求めてもよい。
基準抵抗を第１導体や第２導体に直列に接続して電圧を印加して電圧変化を測定してその電圧変化から抵抗値の変化を求め、さらに、スリット近傍におけるコンクリートの変形量を求めてもよい。
【0025】
岩盤等の現有応力測定法への適用例として、第９局面の発明を提案する。即ち、
請求項７に記載の変位測定方法を適用する、トンネルの岩盤を測定対象とする変位測定方法であって、
外力の作用による変形量に対応して抵抗値が変化する前記第１導体に、外力の作用による変形量に対応して抵抗値が変化する前記第２導体を沿わせて、岩盤に掘削した小口径のボーリング孔に埋入し第１状態とし、
前記岩盤へ前記第１導体と前記第２導体が埋入された状態での前記第１導体の第１－１抵抗値と前記第２導体の第２－１抵抗値を測定し、
オーバーコアリングにより前記岩盤から、前記第１導体と第２導体を埋入した部分とを分離し、
前記分離した部分を第２状態として前記第１導体の第１－２抵抗値と前記第２導体の第２－２抵抗値を測定し、
前記第１－１抵抗値と前記第１－２抵抗値の差、前記第２－１抵抗値と前記第２－２抵抗値との差から前記変位量特定部で前記岩盤の変形量を特定する。
請求項７に記載の変位測定方法を適用する、トンネルの岩盤を測定対象とする変位測定方法であって、
外力の作用による変形量に対応して抵抗値が変化する前記第１導体に、外力の作用による変形量に対応して抵抗値が変化する前記第２導体を沿わせて、岩盤に掘削した小口径のボーリング孔に埋入し第１状態とし、
前記岩盤へ前記第１導体と前記第２導体が埋入された状態での前記第１導体の第１－１抵抗値と前記第２導体の第２－１抵抗値を測定し、
オーバーコアリングにより前記岩盤から、前記第１導体と第２導体を埋入した部分とを分離し、
前記分離した部分を第２状態として前記第１導体の第１－２抵抗値と前記第２導体の第２－２抵抗値を測定し、
前記第１－１抵抗値と前記第１－２抵抗値の差、前記第２－１抵抗値と前記第２－２抵抗値との差から前記変位量特定部で前記岩盤の変形量を特定する。
【0026】
第９の局面において、応力が作用している第１状態の岩盤内に埋入された第１導体と第２導体をオーバーコアリングにより周りの岩盤と切り離す。オーバーコアリングにより応力が開放されると岩盤が変形して応力が開放された第２状態に移行する。この時、応力解放に伴ってコアとして切り離された岩盤の変形量に対応して第１導体と第２導体の抵抗値が変化する。その抵抗値の変化より変位特定部により切り出された岩盤の変形量が求められる。その変形量より逆解析で岩盤に作用していた現有応力値が求められる。
【0027】
トンネルの例えば切羽近傍の岩盤を測定対象とする場合、岩盤に掘削した小口径のボーリング孔に第１導体と第２導体を沿わせて埋入しモルタルで固定する。その後、第１導体の抵抗値の変化と第２導体の抵抗値の変化を長期間測定すれば、測定される抵抗値の変化から、変位量特定部により切羽近傍の岩盤の長期間の変位量が測定でき、変形する岩盤のモニタリングができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【0029】
この発明の実施形態の変位測定装置１の構成を図１に示す。
この変位測定装置５０はセンサ用出力装置１及びセンサ部１００から構成される。
このセンサ用出力装置１は発振回路部５、波形調整部７、波形解析部１０、周波数補正部２０及び特定部３０から構成され、発振回路を利用して第１導体と第２導体の変位量を特定する。
この変位測定装置５０はセンサ用出力装置１及びセンサ部１００から構成される。
このセンサ用出力装置１は発振回路部５、波形調整部７、波形解析部１０、周波数補正部２０及び特定部３０から構成され、発振回路を利用して第１導体と第２導体の変位量を特定する。
【0030】
発振回路部５は第１のインピーダンス部として第１導体１０１、第２のインピーダンス部としてのキャパシタ（コンデンサ）ＣＡ及びコンパレータとから構成される汎用的な発振回路である。第１導体１０１には導線が用いられ、その第１－１部分１０１ａが測定対象（ＰＣ構造物）の第１部位Ａに固定され、その第１－２部分１０１ｂが測定対象の第２部位Ｂに固定される。第１－１部分１０１ａと第１－２部分１０１ｂとはテンションのかかった状態でそれぞれ測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとに固定される。従って、測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとの変位（伸長若しくは収縮）応じて、第１－１部位１０１ａと第１－２部分１０１ｂとの距離が変化する。これにより、第１導体１０１全体の抵抗値も変化する。
【0031】
この発振回路部５では、第１導体に沿わせて第２導体１０２を配置した。第１導体１０１には第１導体と同一材料の導線が用いられ、その第２－１部分１０２ａが測定対象の第１部位Ａに固定され、その第２－２部分１０２ｂが測定対象の第２部位Ｂに固定される。符号１０２ｃは緩衝部であり、例えばコイルで形成される。この緩衝部１０２ｃがあることで、測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとが変位（伸長若しくは収縮）して第２－１部分１０２ａと第２－２部分１０２ｂとの距離が変化しても、その変化に応じて第２導体１０２の抵抗値は変化せずに、一定である。
第１導体１０１と第２導体１０２とはスイッチＳＷ１により切り替えられる。
この例では、第１導体と第２導体は導線に限定されるものではなく、その伸びに応じて電気抵抗値が変化するものであれば、特に限定されない。
第１導体１０１と第２導体１０２とはスイッチＳＷ１により切り替えられる。
この例では、第１導体と第２導体は導線に限定されるものではなく、その伸びに応じて電気抵抗値が変化するものであれば、特に限定されない。
【0032】
第１導体１０１を選択した発振回路部５の状態が測定モードであり、第２導体１０２を選択した発振回路部５の状態が基準モードである。
この例では発振回路としてコンパレータを用いるＲＣ回路を採用したが、当業者であればＯＰアンプを使用する、ないしは、インバータやＮＡＮＤゲートを組み合わせる構成を容易に想定できよう。
この例では発振回路としてコンパレータを用いるＲＣ回路を採用したが、当業者であればＯＰアンプを使用する、ないしは、インバータやＮＡＮＤゲートを組み合わせる構成を容易に想定できよう。
【0033】
波形調整部７は、測定モードの出力と基準モードの出力との波形（矩形波）に変化を与える。この例では、スイッチＳＷ１に同期させてスイッチＳＷ２を切り替えることで、それぞれ出力波形の振幅に変化を与えている。
波形解析部１０は矩形波の周波数を特定する。即ち、矩形波の立ち上がりから立下りまでのクロック数をカウントする。クロックとしては１ＭＨｚ以上を用いることができる。クロック数から矩形波（即ち１／２波長）の時間が特定されるので、周波数が計算できる。勿論、連続した複数の矩形波に含まれるクロック数をカウントしてもよい。
波形解析部１０は矩形波の周波数を特定する。即ち、矩形波の立ち上がりから立下りまでのクロック数をカウントする。クロックとしては１ＭＨｚ以上を用いることができる。クロック数から矩形波（即ち１／２波長）の時間が特定されるので、周波数が計算できる。勿論、連続した複数の矩形波に含まれるクロック数をカウントしてもよい。
【0034】
波形解析部１０で特定されたデジタルデータとして周波数は出力補正部としての周波数補正部２０の周波数保存部２３に保存される。
波形解析部１０の出力は単なる周波数に関するデータであるので、それが測定モードに由来するものか、若しくは基準モードに由来するものかを、データのみから特定することはできない。そこで、この例では、スイッチＳＷ１の切替えのタイミング（時刻ｔ1）をタイミング発生部２１からの信号で制御する。タイミング発生部２１から切替え信号を出力したタイミング（時刻ｔ１）は周波数保存部２３に送られて、波形解析部１０から送られるデータに関連付けて保存される。これにより、周波数保存部２３に保存される周波数に関するデータは、それが得られた時刻と紐づけられる。
波形解析部１０の出力は単なる周波数に関するデータであるので、それが測定モードに由来するものか、若しくは基準モードに由来するものかを、データのみから特定することはできない。そこで、この例では、スイッチＳＷ１の切替えのタイミング（時刻ｔ1）をタイミング発生部２１からの信号で制御する。タイミング発生部２１から切替え信号を出力したタイミング（時刻ｔ１）は周波数保存部２３に送られて、波形解析部１０から送られるデータに関連付けて保存される。これにより、周波数保存部２３に保存される周波数に関するデータは、それが得られた時刻と紐づけられる。
【0035】
周波数減算部２５は測定モードでの周波数（時刻ｔ１）から、スイッチＳＷ１を切替えた直後での基準モードでの周波数（時刻ｔ２）を減算する。そして、次にスイッチＳＷ１を切替えた直後の測定モードでの周波数（時刻ｔ３）から、再度スイッチＳＷ１を切り替えた直後の基準モードでの周波数（時刻ｔ４）を減算する。以後、これを繰り返す。
【0036】
測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとが変化しても、緩衝部１０２ｃの作用により、第２導体１０２の電気抵抗は変化しないので、基準モードでの周波数の変化は、周囲環境（特に温度）変化に起因する。かかる周囲環境の変化は第１導体１０１も同様に被るので、第２導体１０２から得られた周波数変化で第１導体１０１からの周波数を補正することで、周囲環境の変化が補正される。
【0037】
特定部３０は、周波数補正部２０で補正された周波数の変化を、予め求めておいた校正データに照らして、電気抵抗変化として特定する。
更には、第１導体１０１における第１－１部分１０１aと第１－２部分１０１ｂとの距離と抵抗との関係を予め求めておけば、電気抵抗変化から第１－１部分１０１aと第１－２部分１０１ｂとの距離の変化が特定される。この距離の変化は測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとの変位に該当する。
更には、第１導体１０１における第１－１部分１０１aと第１－２部分１０１ｂとの距離と抵抗との関係を予め求めておけば、電気抵抗変化から第１－１部分１０１aと第１－２部分１０１ｂとの距離の変化が特定される。この距離の変化は測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとの変位に該当する。
【0038】
この発明の他の実施形態の変位測定装置６０の構成を図２に示す。
なお、図１と同一の採用を奏する要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
この変位測定装置６０はセンサ用出力装置１及びセンサ部２００から構成される。
なお、図１と同一の採用を奏する要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
この変位測定装置６０はセンサ用出力装置１及びセンサ部２００から構成される。
【0039】
センサ部２００において第１導体１０１には導線が用いられ、その第１－１部分１０１ａが測定対象の第１部位Ａに固定され、その第１－２部分１０１ｂが測定対象の第２部位Ｂに固定される。第１－１部分１０１ａと第１－２部分１０１ｂとはテンションのかかった状態でそれぞれ測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとに固定される。従って、測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとの変位（伸長若しくは収縮）に応じて、第１－１部分１０１ａと第１－２部分１０１ｂとの距離が変化する。これにより、第１導体１０１全体の抵抗値も変化する。
【0040】
この発振回路部５では、第１導体１０１に沿わせて第２導体１０２が配置される。第２導体１０２には第１導体と異なる材料の導線が用いられ、その第２－１部分１０２ａが測定対象の第１部位Ａに固定され、その第２－２部分１０２ｂが測定対象の第２部位Ｂに固定される。従って、測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとの変位（伸長若しくは収縮）に応じて、第２－１部分１０２ａと第２－２部分１０２ｂとの距離が変化する。これにより、第２導体１０２全体の抵抗値も変化する。
【0041】
第１導体１０１を選択した発振回路部５の状態が測定モードとし、第２導体１０２を選択した発振回路部５の状態が基準モードとして、各モードにおける周波数変化を測定する。
この周波数変化から各導体の抵抗値変化ΔＲが特定されるので、第３の局面で指摘したように、式１に第１導体１０１の抵抗値変化ΔＲ１を代入し、式２に第２導体の抵抗値変化ΔＲ２を代入し、式１及び式２を二元一次連立方程式として汎用的な手法で解けば、第１導体における第１－１部分１０１aと第１－２部分１０１aとの距離の変化ΔＬ１（第２導体における第２－１部分１０２aと第２－２部分１０２ｂとの距離の変化ΔＬ２に等しい）が特定され、もって測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとの変位が特定される。
併せて、測定対象の温度変化Δｔも特定される。
この周波数変化から各導体の抵抗値変化ΔＲが特定されるので、第３の局面で指摘したように、式１に第１導体１０１の抵抗値変化ΔＲ１を代入し、式２に第２導体の抵抗値変化ΔＲ２を代入し、式１及び式２を二元一次連立方程式として汎用的な手法で解けば、第１導体における第１－１部分１０１aと第１－２部分１０１aとの距離の変化ΔＬ１（第２導体における第２－１部分１０２aと第２－２部分１０２ｂとの距離の変化ΔＬ２に等しい）が特定され、もって測定対象の第１部位Ａと第２部位Ｂとの変位が特定される。
併せて、測定対象の温度変化Δｔも特定される。
【0042】
この例では、第１導体と第２導体は導線に限定されるものではなく、その伸びに応じて電気抵抗値が変化するものであれば、特に限定されなく、汎用のひずみゲージの如くに絶縁物上に隣り合わせてフォトエッチングで金属箔を形成すれば小型化ができ、対象物のひずみ変化が検出できる。
【0043】
図２の変位測定装置６０を応力解放法に適用する例を図３に示す。
図３において、図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図３において符号３００は測定対象たるＰＣ構造物を示し、符号３０１はスリットである。
測定対象３００の表面に第１部位Ａと第２部位Ｂとが固定される。両者の間の距離はＬＡＢである。
図３において、図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図３において符号３００は測定対象たるＰＣ構造物を示し、符号３０１はスリットである。
測定対象３００の表面に第１部位Ａと第２部位Ｂとが固定される。両者の間の距離はＬＡＢである。
【0044】
第１部位Ａにアーチ状のブリッジ３０３の一端が片持ちはりの状態で固定される。ブリッジ３０３の自由端と第１部位Ｂとの間に第１導体１０１が架設される。即ち、第１導体１０１の一端は第１部位Ｂに直接固定され、その他端はブリッジ３０３の自由端に固定される。
第１導体１０１において変形する部位の長さ、換言すれば第１部位Ａに固定される第１－１部分１０１ａと第２部位Ｂに固定される第１－２部分１０１ｂとの距離はＬａｂで表される。
第１導体１０１において変形する部位の長さ、換言すれば第１部位Ａに固定される第１－１部分１０１ａと第２部位Ｂに固定される第１－２部分１０１ｂとの距離はＬａｂで表される。
【0045】
ブリッジ３０３は、第１導体１０１より剛性が強く、第１部位Ａと第２部位Ｂとの相対的な変位が全て第１導体１０１の変形に反映される。
またブリッジ３０３は、第１部位Ａ及び第２部位Ｂ間に架設した状態で、その内側へスリット３０１を形成する際、その治具との干渉を避ける高さが必要である。
またブリッジ３０３は、第１部位Ａ及び第２部位Ｂ間に架設した状態で、その内側へスリット３０１を形成する際、その治具との干渉を避ける高さが必要である。
【0046】
上記の事例では、スリット３０１を第１部位Ａと第２部位Ｂの中間に穿設した。
しかし、スリットの穿設に伴う応力解放の前後で第１部位Ａと第２部位Ｂとの
間の変形量が検出できる位置に少なくとも１つのスリット３０１を穿設すれば、
逆解析で現有応力が推定できる。
しかし、スリットの穿設に伴う応力解放の前後で第１部位Ａと第２部位Ｂとの
間の変形量が検出できる位置に少なくとも１つのスリット３０１を穿設すれば、
逆解析で現有応力が推定できる。
【0047】
図３の第１導体１０１は、図２の発振回路５に組み込まれるように、導体を介してスイッチＳＷ１とコンパレータとの間に配置される。スリット３０１を形成する前のデフォルトの状態において、第１導体１０１からの発振周波数を記録する。
次に、スリット３０１を穿設した後の導体１０１からの発振周波数を記録し、前者の周波数と後者の周波数とを比較する。周波数の差より、第１導体１０１における電気抵抗の変化ΔＲ１が特定される。
次に、スリット３０１を穿設した後の導体１０１からの発振周波数を記録し、前者の周波数と後者の周波数とを比較する。周波数の差より、第１導体１０１における電気抵抗の変化ΔＲ１が特定される。
【0048】
同様にして、図示しない、第２導体１０２からの周波数変化に基づきその電気抵抗の変化ΔＲ２が特定される。
これらの値を既述の連立方程式に代入することで、第１導体１０１（第２導体１０２）の変形量が特定される。そして、この特定した変形量より、測定対象物の物性値と第１部位Ａおよび第２部位Ｂと穿設したスリット３０１との位置関係を考慮し、逆解析で測定対象物の現有応力を求める。
これらの値を既述の連立方程式に代入することで、第１導体１０１（第２導体１０２）の変形量が特定される。そして、この特定した変形量より、測定対象物の物性値と第１部位Ａおよび第２部位Ｂと穿設したスリット３０１との位置関係を考慮し、逆解析で測定対象物の現有応力を求める。
【0049】
ここに、第１導体１０１において第１－１部分１０１ａと第１－２部分１０１ｂとの距離Ｌａｂを第１部位Ａと第２部位Ｂとの距離ＬＡＢより小さくすることで、第１部位Ａと第２部位Ｂとの間で測定されるひずみの変化量がＬＡＢ／Ｌａｂ倍に増幅されている。
【0050】
上記の例では、スリット３０１を穿設するときの応力開放の状態（即ち第１部位Ａと第２部位Ｂとの変位の状態）を動的に観察することもできる。
上記において、第１部位Ａと第２部位Ｂを設けるベースを、スリット形成用治具との干渉が無くなるように測定対象３００から突出させれば、ブリッジ３０３を第１部位Ａ及び第２部位Ｂと同一平面に配置可能である。
上記において、スリット３０１を第１部位Ａと第２部位Ｂの中間に設けたが、第１部位Ａの左に設けても第２部位Ｂの右に設けても、双方に設けてもよい。
上記において、第１部位Ａと第２部位Ｂを設けるベースを、スリット形成用治具との干渉が無くなるように測定対象３００から突出させれば、ブリッジ３０３を第１部位Ａ及び第２部位Ｂと同一平面に配置可能である。
上記において、スリット３０１を第１部位Ａと第２部位Ｂの中間に設けたが、第１部位Ａの左に設けても第２部位Ｂの右に設けても、双方に設けてもよい。
【0051】
図２の変位測定装置６０をコア応力解放法に適用する例を図４に示す。
図４において、図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図４において符号４００は測定対象たるＰＣ構造物を示す。また図中の破線はオーバーコアリングの位置を示す。
図４において、図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図４において符号４００は測定対象たるＰＣ構造物を示す。また図中の破線はオーバーコアリングの位置を示す。
【0052】
この例では、図４の拡大図に示すように第１導体１０１と第２導体１０２とが折り返した状態で、かつ直線状にＰＣ構造物４００に埋設されている。
埋設された状態で第１導体１０１及び第２導体１０２から得られる周波数と、オーバーコアリングした後に得られる第１導体及び第２導体から得られる周波数とを比較することで、応力開放後のコアの変形量を得ることができることは図３の例と同様である。そして、このコアの変形量より、応力解放を行ったコアの大きさと物性値ならびに第１導体と第２導体との位置関係を考慮し、逆解析で測定対象物の現有応力を求める。
埋設された状態で第１導体１０１及び第２導体１０２から得られる周波数と、オーバーコアリングした後に得られる第１導体及び第２導体から得られる周波数とを比較することで、応力開放後のコアの変形量を得ることができることは図３の例と同様である。そして、このコアの変形量より、応力解放を行ったコアの大きさと物性値ならびに第１導体と第２導体との位置関係を考慮し、逆解析で測定対象物の現有応力を求める。
【0053】
図４の例では、ＰＣ構造物の紙面の左右方向（Ｚ方向）の応力を推定できることとなる。第１導体１０１と第２導体１０２とを紙面の上下方向に配置すればＰＣ構造物のＹ方向の応力を推定できる。第１導体１０１と第２導体１０２とを紙面垂直方向に配置すればＰＣ構造物のＸ方向の応力を推定できる。
【0054】
この発明の他の実施形態の変位測定装置７０の構成を図５に示す。
図５では、発振回路と発振回路への信号の入力部分のみを示し、図３と同じ部分は省力した。図５において、図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図５では、発振回路と発振回路への信号の入力部分のみを示し、図３と同じ部分は省力した。図５において、図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【0055】
この変位測定装置７０はセンサ用出力装置１及びセンサ部７００Ａを備えている。なお、図１と同じ動作をする要素には同一の符号を付してその説明を省略する。センサ部７００Ａは、電圧印加部７１、発振回路部５を備える。
図２の発振回路５では、第１導体と第２導体がフィードバック抵抗であったが、図５の例では固定抵抗Ｒがフィードバック抵抗である。
図２の発振回路５では、第１導体と第２導体がフィードバック抵抗であったが、図５の例では固定抵抗Ｒがフィードバック抵抗である。
【0056】
図５におけるセンサ部では、第１導体１０１と直列に第１基準抵抗（７０１）を接続し接続点をＰ１点とし第１キャパシタＣＡ１を接続する。第２導体１０２と直列に第２基準抵抗（７０２）を接続し接続点をＰ２点とし第２キャパシタＣＡ２を接続する。そして、２つの基準抵抗の一方の端を回路のグランドである０Ｖに接続する。この０Ｖを以下では単にグランドという。電圧印加部７１より一定の電圧を第１導体と第２導体の他の端子に印加すると、接続点Ｐ１とグランド、及び、接続点Ｐ２とグランドとの間に第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２が発生する。第１導体と第２導体の抵抗値が変化するとその変化に対応して流れる電流が変化し、接続点Ｐ１と接続点Ｐ２に発生する第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２が変化する。第１導体と第２導体の抵抗値が増えれば流れる電流が減少して電圧Ｖ１とＶ２が低くなり、抵抗値が減れば流れる電流が増加して電圧Ｖ１とＶ２が高くなる。
予め第１導体と第２導体の抵抗値変化と、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の電圧変化との関係を求めておけば、電圧の変化より抵抗値の変化がわかる。
予め第１導体と第２導体の抵抗値変化と、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２の電圧変化との関係を求めておけば、電圧の変化より抵抗値の変化がわかる。
【0057】
図２における発振回路部５は第１のインピーダンス部として第１導体１０１、第２導体１０２、及び、第２のインピーダンス部としてのキャパシタ（コンデンサ）ＣＡ及びコンパレータとから構成される汎用的な発振回路であり、フィードバック抵抗である第１導体１０１と第２導体１０２はＳＷ１により切り替えられてコンパレータの入力に接続され、その入力に接続されたキャパシタの他の端子はグランドに接続されている。図５で示した実施例ではフィードバック抵抗は固定抵抗でＰ１点とＰ２点に接続されたキャバシタＣＡ１とＣＡ２をＳＷ１で切り分けて発振回路の入力と接続する。
【0058】
図２で示した回路では、入力部分のキャパシタの端子はグランドに接続されておりキャパシタの電荷はフィードバック抵抗を介して充放電され、キャパシタの電圧変化（電荷の変化に対応して変わる）により、コンパレータの出力がＨレベルとＬレベルになり回路の発振が継続する。つまり、図２で示した回路ではフィードバック抵抗が変化するとキャパシタ内の電荷が充放電される条件（時間）が変わり、その充放電される時間の違いに対応して発振回路の周波数が変化する。
【0059】
他方、図５で示した実施例の回路では、フィードバック抵抗は固定抵抗であり、キャパシタＣＡ１、ＣＡ２の接続先がグランドではなく、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２となっている。この回路では、接続先の電圧が変わることでキャパシタＣＡ１、ＣＡ２の電荷が充放電される条件（時間）が変わり、その充放電される時間の違いに対応して発振回路の周波数が変化する。
予めキャパシタＣＡ１やＣＡ２が接続される接続先の電圧変化と発振回路の出力周波数との関係を求めておけば、周波数の変化より接続先の電圧変化がわかる。
予めキャパシタＣＡ１やＣＡ２が接続される接続先の電圧変化と発振回路の出力周波数との関係を求めておけば、周波数の変化より接続先の電圧変化がわかる。
【0060】
図２で示した実施例では、測定モードと基準モードに対応して第１導体と第２導体をＳＷ１で切り分けていたが、図５で示した実施例では、キャパシタＣＡ１とＣＡ２をＳＷ１で切り替える。そして、測定された周波数変化より予め求めた周波数変化と電圧変化との関係に基づいて電圧の変化を求める。さらに、予め求めた電圧変化と抵抗値変化の関係に基づいて抵抗値の変化を求める。
抵抗値の変化が特定できれば、予め求めた抵抗値の変化と変位量の変化との関係に基づいて測定対象の変位量が特定できる。
抵抗値の変化が特定できれば、予め求めた抵抗値の変化と変位量の変化との関係に基づいて測定対象の変位量が特定できる。
【0061】
図５で示した実施例は、Ｐ１点とＰ２点に接続されたキャパシタＣＡ１とＣＡ２をＳＷで１切り替える構成である。
図６で示すセンサ部では、電圧印加部７１より印加する電圧をＳＷ１で切り変えて第１導体１０１と第２導体１０２に印加する。図６において、図５と同一の動作を奏する要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図６の回路では、第１導体１０１と第２導体１０２を接続して接続点をＰ３点とし、Ｐ３点に第３基準抵抗７０３を接続してその第３基準抵抗の他の端子をグランドにする。そして、Ｐ３点と発振回路の入力の間にキャパシタＣＡ３を接続し、Ｐ３点の電圧変化を、下記で説明する如くに周波数の変化として測定し、変位量を求める。
図６で示すセンサ部では、電圧印加部７１より印加する電圧をＳＷ１で切り変えて第１導体１０１と第２導体１０２に印加する。図６において、図５と同一の動作を奏する要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
図６の回路では、第１導体１０１と第２導体１０２を接続して接続点をＰ３点とし、Ｐ３点に第３基準抵抗７０３を接続してその第３基準抵抗の他の端子をグランドにする。そして、Ｐ３点と発振回路の入力の間にキャパシタＣＡ３を接続し、Ｐ３点の電圧変化を、下記で説明する如くに周波数の変化として測定し、変位量を求める。
【0062】
ＳＷ１により第１導体１０１に電圧印加部７１より電圧を印加した状態において、第１導体１０１の抵抗値の変化に対応してＣＡ３が接続されている第３基準抵抗７０３に電圧変化が生じ、発振回路から出力される周波数が変化する。また、ＳＷ１により第２導体１０２に電圧印加部７１より電圧を印加した状態おいて、第２導体１０２の抵抗値の変化に対応して第３基準抵抗に電圧変化が生じ、発振回路から出力される周波数が変化する。
【0063】
あらかじめ、１）出力周波数と電圧変化、２）電圧変化と抵抗値の変化、３）抵抗値の変化と第１導体の変位量、及び、第２導体の変位量の関係が求められていれば、周波数の変化より第１導体と第２導体の変位量が求められる。この実施例のように基準抵抗とキャパシタを共用すれば、部品間で生じる誤差が軽減できより高精度で第１導体と第２導体の変位量を測定することができる。
【0064】
図５及び図６の例は、図２の変位測定装置の変形態様ということができる。図５及び図６の例を、図１の構成、即ち、第２導体に緩衝部を備えたものにも適用できる。この場合、第１導体と第２導体とは同一素材とすることが好ましい。
また、図５及び図６の例では第１導体や第２導体の抵抗値の変化を発振回路の周波数の変化として検出する方法について記載した。しかしながら、抵抗値の微小な変化はホイートストンブリッジ回路等で電圧変化として検出することもできる。また、第１導体と第２導体を流れる電流の変化として検出すこともでき、さらに、抵抗測定装置で第１導体と第２導体の抵抗値の変化を直接測定してもよい。
また、図５及び図６の例では第１導体や第２導体の抵抗値の変化を発振回路の周波数の変化として検出する方法について記載した。しかしながら、抵抗値の微小な変化はホイートストンブリッジ回路等で電圧変化として検出することもできる。また、第１導体と第２導体を流れる電流の変化として検出すこともでき、さらに、抵抗測定装置で第１導体と第２導体の抵抗値の変化を直接測定してもよい。
【0065】
上記した如く、第１導体と第２導体の抵抗値の変化を直接測定する場合や、周波数の変化や電圧の変化として測定する場合、測定装置固有の温度変化の影響が残る場合がある。かかる場合には、高精度の基準抵抗、基準周波数、基準電圧の測定を行い、その測定値を利用して測定装置固有の温度変化の影響を取り除くと、高精度の測定が行えることは言うまでもないことである。
【0066】
上記の例では、第１導体と第２導体とはそれぞれＰＣ構造物に固定されていたが、図３及び図４と同様な使用態様もある。
第１導体と第２導体とを帯状の導電性の金属箔とすれば、汎用的なひずみセンサに適用できる。即ち、図７に示すひずみセンサ１０００では、絶縁基板１００１上に、それぞれ独立した、換言すれば相互に接触しない第１金属箔条１１００と第２金属箔条１２００とを形成する。第１金属箔条１１００と第２金属箔条１２００とは材料が異なるものとする。第１金属箔条１１００と第２金属箔条１２００の各一端に、電圧印加部７１が接続されて定電圧が印加される。それらの他端は、第１基準抵抗７０１及び第２基準抵抗７０２側に接続される。
図８のひずみセンサ２０００では、絶縁基板１００１の一方の面に第１金属箔条１１００を形成し、他方の面に第２金属箔条１２００を形成した例を示す。
第１金属箔条１１００及び第２金属箔条１２００は汎用的な手法、例えばフォトエッチングにより、絶縁基板１００１の任意の位置に形成できる。
図７及び図８に示したひずみセンサは、温度補償機能を備えたものとなる。
第１導体と第２導体とを帯状の導電性の金属箔とすれば、汎用的なひずみセンサに適用できる。即ち、図７に示すひずみセンサ１０００では、絶縁基板１００１上に、それぞれ独立した、換言すれば相互に接触しない第１金属箔条１１００と第２金属箔条１２００とを形成する。第１金属箔条１１００と第２金属箔条１２００とは材料が異なるものとする。第１金属箔条１１００と第２金属箔条１２００の各一端に、電圧印加部７１が接続されて定電圧が印加される。それらの他端は、第１基準抵抗７０１及び第２基準抵抗７０２側に接続される。
図８のひずみセンサ２０００では、絶縁基板１００１の一方の面に第１金属箔条１１００を形成し、他方の面に第２金属箔条１２００を形成した例を示す。
第１金属箔条１１００及び第２金属箔条１２００は汎用的な手法、例えばフォトエッチングにより、絶縁基板１００１の任意の位置に形成できる。
図７及び図８に示したひずみセンサは、温度補償機能を備えたものとなる。
【0067】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【0068】
この発明の変位測定装置や変位測定方法は、センサ部を測定対象に固定して、センサ部が測定対象の変位に追従して変形すれば、ＰＣ構造物以外の測定対象にも適用できる。例えば、金属構造物、機械装置、運輸機械、精密機械等に適用されるひずみ測定装置やその測定方法として用いることができる。
【0069】
また、第１導体や第２導体が伸長により破断するまで（３０％程度の伸長量）高精度で変位の測定ができるため、地滑り地の変動や堤体、道路や工事現場等の変位の測定装置や測定方法として用いることができる。
【0070】
以下の事項を開示する。
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その第１１局面は次のように規定される。即ち、
変形することにより抵抗値が変化する第１導体と、
前記第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の抵抗値を周波数に変換して出力する第１周波数変換部と、を備え、
前記第１－1部分と前記第１－２部分の距離が変位したときの前記第１周波数変換部が出力する周波数の変化に基づき、前記第１－１部分と前記第１－２部分との距離の変位を特定する第１変位量特定部と、を備えてなる、変位測定装置。
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その第１１局面は次のように規定される。即ち、
変形することにより抵抗値が変化する第１導体と、
前記第１導体の第１－１部分と第１－２部分との間の抵抗値を周波数に変換して出力する第１周波数変換部と、を備え、
前記第１－1部分と前記第１－２部分の距離が変位したときの前記第１周波数変換部が出力する周波数の変化に基づき、前記第１－１部分と前記第１－２部分との距離の変位を特定する第１変位量特定部と、を備えてなる、変位測定装置。
【0071】
このように規定される第１１局面の変位測定装置によれば、第１導体の第１－１部分から第１－２部分をセンサ部として、その抵抗、即ちインピーダンスの変化にともない周波数を変化させる第１の発振回路を構成する。ここに、第１－１部分と第１－２部分との距離は測定対象の膨張又は収縮に応じて変化する。
第１の発振回路の出力する周波数と第１導体における第１－１部分から第１－２部分までの部分の抵抗の変化との関係を予め求めておけば、第１の発振回路が出力する周波数変化より第１－１部分から第１－２部分までの部分の抵抗変化を特定できる。第１導体においてその変形量と抵抗値の変化との関係が予め求められておれば、周波数の変化に基づき第１－１部分と第１－２部分との間の距離の変化を求めることができる。測定対象の膨張又は収縮に対応し、第１－１部分と第１－２部分が測定対象の第１部位と第２部位とに固定されたとき、当該距離の変化は第１部位と第２部位との変位に相当する。
この明細書において、導体には、断面積が均一の線状体を用いることができるが、これに限定されるものではない。例えば、フィルム状のもの、プレート状のもの、棒状のもの、塊状のものなど任意の形状のものを用いることができる。
第１の発振回路の出力する周波数と第１導体における第１－１部分から第１－２部分までの部分の抵抗の変化との関係を予め求めておけば、第１の発振回路が出力する周波数変化より第１－１部分から第１－２部分までの部分の抵抗変化を特定できる。第１導体においてその変形量と抵抗値の変化との関係が予め求められておれば、周波数の変化に基づき第１－１部分と第１－２部分との間の距離の変化を求めることができる。測定対象の膨張又は収縮に対応し、第１－１部分と第１－２部分が測定対象の第１部位と第２部位とに固定されたとき、当該距離の変化は第１部位と第２部位との変位に相当する。
この明細書において、導体には、断面積が均一の線状体を用いることができるが、これに限定されるものではない。例えば、フィルム状のもの、プレート状のもの、棒状のもの、塊状のものなど任意の形状のものを用いることができる。
【0072】
第１導体の抵抗値が温度により変化するものであるとき、その温度の影響を補正することが好ましい。
そこでこの発明では、温度補正のための第２導体を第１導体に沿わせて測定対象に配置する。即ち、第２導体の第２－１部分と第２－２部分とを測定対象の第１部位と第２部位へ固定する。ここに、第２導体に緩衝部を設けて、測定対象の第１部位と第２部位とが変位しても、その変位が緩衝部に緩衝されて、第２導体の第２－１部分と第２－２部分との距離の変化として現れないとき、この第２導体から得られる周波数の変化は温度の変化に起因するものと考えられる。よって、当該周波数の変化を用いて、第１の発振回路が出力する周波数変化を補正できる。
ここに、第２導体は第１導体と同一の材料で形成することが好ましい。電気抵抗の温度変化が等しいからである。
そこでこの発明では、温度補正のための第２導体を第１導体に沿わせて測定対象に配置する。即ち、第２導体の第２－１部分と第２－２部分とを測定対象の第１部位と第２部位へ固定する。ここに、第２導体に緩衝部を設けて、測定対象の第１部位と第２部位とが変位しても、その変位が緩衝部に緩衝されて、第２導体の第２－１部分と第２－２部分との距離の変化として現れないとき、この第２導体から得られる周波数の変化は温度の変化に起因するものと考えられる。よって、当該周波数の変化を用いて、第１の発振回路が出力する周波数変化を補正できる。
ここに、第２導体は第１導体と同一の材料で形成することが好ましい。電気抵抗の温度変化が等しいからである。
【0073】
第２導体と第１導体とを次のように異なる材料で形成することもできる。
第１導体は下記式１の特性を有する。
ΔR1＝ρ1＊ΔL/A1＋α1＊Δｔ （１）
ここに、未知数としてのΔR1は第１導体の抵抗値変化、ΔLは第１導体の軸方向の変化、Δｔは温度変化であり、既知数としてのρ1は第１導体の材料の電気抵抗率、A1は第１導体の断面積、α１は第１導体の材料の抵抗温度係数である。
第１導体は下記式１の特性を有する。
ΔR1＝ρ1＊ΔL/A1＋α1＊Δｔ （１）
ここに、未知数としてのΔR1は第１導体の抵抗値変化、ΔLは第１導体の軸方向の変化、Δｔは温度変化であり、既知数としてのρ1は第１導体の材料の電気抵抗率、A1は第１導体の断面積、α１は第１導体の材料の抵抗温度係数である。
【0074】
第２導体は下記式２の特性を有する。
ΔR２＝ρ２＊ΔL/A２＋α２＊Δｔ （２）
ここに、未知数としてのΔR２は第２導体の抵抗値変化、ΔLは第２導体の軸方向の変化、Δｔは温度変化であり、既知数としてのρ２は第２導体の材料の電気抵抗率、A２は第２導体の断面積、α２は第２導体の材料の抵抗温度係数である。
ΔR２＝ρ２＊ΔL/A２＋α２＊Δｔ （２）
ここに、未知数としてのΔR２は第２導体の抵抗値変化、ΔLは第２導体の軸方向の変化、Δｔは温度変化であり、既知数としてのρ２は第２導体の材料の電気抵抗率、A２は第２導体の断面積、α２は第２導体の材料の抵抗温度係数である。
【0075】
第１周波数変換部は前記第１－１部分と前記第１－２部分との間の抵抗値を周波数に変換して出力する。
第２周波数変換部は前記第２－１部分と前記第２―２部分との間の抵抗値を周波数に変換して出力する。
第２周波数変換部は前記第２－１部分と前記第２―２部分との間の抵抗値を周波数に変換して出力する。
【0076】
ここに、第１周波数変換部から出力される周波数の変化から第１導体の抵抗値変化ΔR1を求めて式１へ代入し、第２周波数変換部から出力される周波数の変化から第２導体の抵抗値変化ΔR2を求めて式２へ代入し、これらの連立法的式を解くことで、ΔLとΔｔが特定される。
上記の式（１）、（２）では第１導体の電気抵抗ρ１と第２導体の電気抵抗ρ２とを異なるものとするため、第１導体と第２導体とを異種材料としたが、第１導体の断面積Ａ１と第２導体の断面積Ａ２とを異ならせることで、第１導体と第２導体とを同一材料製とすることができる。
上記の式（１）、（２）では第１導体の電気抵抗ρ１と第２導体の電気抵抗ρ２とを異なるものとするため、第１導体と第２導体とを異種材料としたが、第１導体の断面積Ａ１と第２導体の断面積Ａ２とを異ならせることで、第１導体と第２導体とを同一材料製とすることができる。
【0077】
上記の変位測定装置は、ＰＣ構造物の現有応力測定に適用できる。
その一つである応力開放法の適用例として他の局面が提案される。即ち、
第１０局面に記載の変位測定装置を用いる変位測定方法であって、
前記第１導体の第１－１部分と前記第２導体の第２－１部分とを前記測定対象の第１部位に固定し、前記前記第１導体の第１－２部分と前記第２導体の第２－２部分とを前記測定対象の第２部位に固定して、ここに、前記第１導体は前記測定対象に追従して変化させ、
前記測定対象が第１状態のときの前記第１周波数変換部から出力される第１―１周波数と、前記測定対象が第２状態のときの前記第１周波数変換部から出力される第１－２周波数との差から、前記第１変位量特定部は前記測定対象の第１状態と第２状態とにおける前記第１－１部分と前記第１－２部分との距離の変位量を特定し、
ここに、前記第１状態のときの前記第２周波数変換から出力される第２－１周波数と前記第２状態のとき前記第２周波数変換部から出力される第２－２周波数とに基づき、前記補正部が前記変位量を補正する、変位測定方法において、
前記測定対象は圧縮されたコンクリートであり、
前記第１状態は前記コンクリートのデフォルト圧縮状態であり、
前記第２状態は前記第１導体と交差する方向へ前記コンクリートにスリットを形成した後の前記コンクリートの状態である、変位測定方法。
その一つである応力開放法の適用例として他の局面が提案される。即ち、
第１０局面に記載の変位測定装置を用いる変位測定方法であって、
前記第１導体の第１－１部分と前記第２導体の第２－１部分とを前記測定対象の第１部位に固定し、前記前記第１導体の第１－２部分と前記第２導体の第２－２部分とを前記測定対象の第２部位に固定して、ここに、前記第１導体は前記測定対象に追従して変化させ、
前記測定対象が第１状態のときの前記第１周波数変換部から出力される第１―１周波数と、前記測定対象が第２状態のときの前記第１周波数変換部から出力される第１－２周波数との差から、前記第１変位量特定部は前記測定対象の第１状態と第２状態とにおける前記第１－１部分と前記第１－２部分との距離の変位量を特定し、
ここに、前記第１状態のときの前記第２周波数変換から出力される第２－１周波数と前記第２状態のとき前記第２周波数変換部から出力される第２－２周波数とに基づき、前記補正部が前記変位量を補正する、変位測定方法において、
前記測定対象は圧縮されたコンクリートであり、
前記第１状態は前記コンクリートのデフォルト圧縮状態であり、
前記第２状態は前記第１導体と交差する方向へ前記コンクリートにスリットを形成した後の前記コンクリートの状態である、変位測定方法。
【0078】
ＰＣ構造物の現有応力測定法の一つであるコア応力開放法への適用例として、更に他の局面の発明を提案する。即ち、
前記測定対象は圧縮されたコンクリートであり、
変形することにより抵抗値が変化する第１導体を圧縮されているコンクリート製の測定対象へ埋入させ、
前記測定対象へ前記第１導体が埋入された状態での前記第１導体の第１抵抗値に対応する第１周波数を測定し、
前記測定対象から前記第１導体を埋入した部分を分離し、
前記分離した部分を第２状態としてそこに埋入されている前記第１導体の第２抵抗値に対応する第２周波数を特定し、
前記第１周波数と前記第２周波数に基づき、前記分離した部分の変位を測定する変位測定方法。
前記測定対象は圧縮されたコンクリートであり、
変形することにより抵抗値が変化する第１導体を圧縮されているコンクリート製の測定対象へ埋入させ、
前記測定対象へ前記第１導体が埋入された状態での前記第１導体の第１抵抗値に対応する第１周波数を測定し、
前記測定対象から前記第１導体を埋入した部分を分離し、
前記分離した部分を第２状態としてそこに埋入されている前記第１導体の第２抵抗値に対応する第２周波数を特定し、
前記第１周波数と前記第２周波数に基づき、前記分離した部分の変位を測定する変位測定方法。
【符号の説明】
【0079】
１ センサ用出力装置
５０、６０、７０ 変位測定装置
１００，２００，７００Ａ，７００Ｂ センサ部
７１ 電圧印加部
１０１ 第１導体
１０２ 第２導体
１０１a 第１導体の第１－１部分
１０１ｂ 第１導体の第１－２部分
１０２a 第２導体の第２－１部分
１０２ｂ 第２導体の第２－２部分
３００、４００ 測定対象
３０１ スリット
Ａ 第１部位
Ｂ 第２部位
７０１、７０２、７０３ 基準抵抗
１０００，２０００ ひずみセンサ
１００１ 絶縁基板
１１００、１２００金属箔条
５０、６０、７０ 変位測定装置
１００，２００，７００Ａ，７００Ｂ センサ部
７１ 電圧印加部
１０１ 第１導体
１０２ 第２導体
１０１a 第１導体の第１－１部分
１０１ｂ 第１導体の第１－２部分
１０２a 第２導体の第２－１部分
１０２ｂ 第２導体の第２－２部分
３００、４００ 測定対象
３０１ スリット
Ａ 第１部位
Ｂ 第２部位
７０１、７０２、７０３ 基準抵抗
１０００，２０００ ひずみセンサ
１００１ 絶縁基板
１１００、１２００金属箔条
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】