2019 Fiscal Year Annual Research Report
Research on measurement accuracy improvement for widely using distributed fiber optic strain measurement
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16K01286
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
成瀬 央 三重大学, 工学研究科, 教授 (60402690)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三島 直生 国立研究開発法人建築研究所, 材料研究グループ, 主任研究員 (30335145)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光ファイバ / ひずみ / 変位 / 計測 / 高精度化 / 環状構造物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、インフラ設備などの構造物に生じる事故や災害が大きな社会問題になっており、安心安全な生活環境の実現に向けこれらの構造物の変状や損傷のモニタリング技術の開発とその普及が課題となっている。光ファイバ内で発生するブリルアン散乱光のスペクトル（以下BGSと略す）がひずみに比例して周波数シフトする現象を利用する光ファイバひずみ計測は、従来の電気的センサでは実現できなかった長距離にわたって分布的にひずみを計測することが可能であることから、光ファイバをセンサとして構造物に設置することによる構造物のモニタリング技術への利用が期待されている。
通常、BGSは山型の形状を持つことから、光ファイバ上の個々のひずみ計測位置において観測されたBGSが最大となる光周波数が求められ、ひずみに変換される。ひずみ計測位置を中心とする、空間的にある長さのBGS観測区間内のすべてのBGSが観測されるため、空間的に不均一なひずみが生じている場合にはBGSの形状が変形し、これが系統的計測誤差を引き起こす。光ファイバ計測の普及に向けた計測の高精度化のためには、環状構造物などに生じる不均一なひずみにも対応したひずみや変位の計測が必要となってくる。
これに対して令和元年度は、平成30年度に開発した環状構造物の円周方向ひずみ計測方法を用いて、2種類の断面形状（曲線だけからなる楕円環と、曲線と直線からなる四角環）の環状構造物について、様々なBGS観測条件の下で、典型的な荷重（集中荷重あるいは分布荷重）が作用する場合の周方向ひずみをシミュレーションによって計測し、計測誤差の特性を明らかにした。また、模擬実験によって本方法の有効性を実証した。円環のひずみから円環各部の変位を計測する方法を、環状構造物の変位計測方法に拡張し、ひずみ計測の場合と同様にして、シミュレーションと模擬実験によってその有効性を確認した。
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