光ファイバセンサを効率的に活用する
FBG-BOTDRハイブリッド方式による
   大型建設構造物ひずみ計測システム
100μ以下の精度で大型構造物全体のひずみを計測


概要
 光ファイバセンシング技術のうち、FBG(Fiber Bragg Grating)方式とBOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)方式の代表的な2つの技術を活用し、大型建設構造物全体のひずみを求めることにより構造物の変状を監視する計測システムです(図-1)。FBG方式で、FBG素子のある点(最大100点)のひずみを約5μの高精度で計測するとともに、光ファイバ全線(最大9km)にわたってBOTDR方式でひずみを計測します。両方式の計測装置を自動制御し、計測値を計算処理することにより、100μ以下の精度で構造物全体のひずみを求めることができます(図-2)。

図-1 FBG-BOTDRハイブリッド方式による大型建設構造物ひずみ計測システムの構成図



図-2 本システムによる計測精度の向上効果


 本システムの運用で変状の発生が確認された場合,高精度なFBGセンサを追加接続し計測することにより,システム運用の第二段階として,変状が確認された特定場所の詳細な変化をモニタリングすることが可能です(図-3)。

図-3 変状発生時のFBGセンサ追加による詳細モニタリング



特長
  • FBG方式とBOTDR方式の両方の計測装置を自動制御
  • 計測データを自動処理し、制御PCにグラフ表示
  • 計測システムをVPN(Virtual Private Network)でネットワーク化することにより、制御PCを計測サイトから離れた場所に設置し、計測制御・モニタリングを行うことが可能
  • 最大9kmの範囲の構造物の歪み計測が可能


主な適用範囲
  • 橋梁・トンネル・ダム等、大型建設構造物の長期モニタリング
  •    

【補足】

  • 本システムは、国土交通省の建設技術研究開発助成制度(平成21年度〜平成22年度)の助成を受けて開発したものです。

Keyword 大型建設構造物 防災 監視 モニタリング 光ファイバー
防災監視ネットワークシステムリーフレット 
関連技術 FBG光ファイバセンシングシステム(T-FOpSS)
関連論文 1)上明戸昇, 熊谷幸樹, 田村琢之, 塩谷智基:FBG-BOTDR技術の統合運用によるひずみ分布計測
       の実験的検証 −ひずみ分布の計測精度向上のための基礎実験−
         , 第45回光波センシング技術研究会, pp.LST45-5-1〜LST45-5-8, 2010.6