JP2012233758A - 構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法及びその測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザードップラ速度計とレーザー距離計の２種類のセンサが一体となった機器構成で、構造物の振動と寸法を測定して健全性の検査を実施することができる、構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法及びその測定装置を提供する。
【解決手段】 構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、測定対象構造物Ａの振動を計測するレーザードップラ速度計１Ａに前記測定対象構造物Ａの寸法を計測するレーザー距離計８を一体化させて、前記測定対象構造物Ａの振動特性とともに前記測定対象構造物Ａの寸法を計測する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、振動測定による構造物の健全性の検査・診断分野における、構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法及びその測定装置に関するものである。

従来、構造物の振動特性を利用してその健全性を調べる「振動測定による構造物検査技術」が実用化され鉄道分野等で用いられている。特に、高架橋、橋脚の健全度や、橋桁の動的たわみ、岩塊の安定性等の検査への適用が展開されている。
この検査方法では、人為的な加振（車両の走行，起振器加振，衝撃加振等）及び常時微動などを振動源とする測定対象構造物の振動を、その構造物に取り付けた振動計で測定し、その収録データから得られる振幅や卓越振動数等を指標として構造物の健全性を評価するようにしている。

しかしながら、この測定対象構造物の健全性の検査方法の実施にあたっては、構造物へのセンサの取付け位置が高所等である場合が多く、センサの取付け及び撤去作業が危険かつ時間を要するといった問題があった。
そこで、本発明者らは、測定対象構造物へのセンサの取付けなどを必要としない、測定対象構造物の振動の非接触計測方法及びその測定装置を開発した（下記特許文献１参照）。

図１５は従来の構造物の非接触型振動計による測定装置の構成図であり、図１５（ａ）はその全体構成図、図１５（ｂ）はそのシステムのブロック図である。
これらの図において、１０１は構造物の振動を非接触で検出する非接触型振動計であり、ここでは、非接触型振動計１０１としてはレーザードップラ速度計を用いる。１０２はこの非接触型振動計１０１に取り付けられる接触型振動計であり、この接触型振動計１０２としてはセンサの傾きの影響を受けないサーボ型速度計などを用いる。１０３は非接触型振動計１０１及び接触型振動計１０２が水準面となす角度を測定できる角度測定器、１０４は水準器付きベース１０４を支える支持装置であり、ここでは三脚を用いる。

一方、１０６は電源装置、１０７は非接触型振動計１０１と接触型振動計１０２と角度測定器１０３からの情報を取り込み、構造物の振動特性の非接触計測による測定を行う、データを記録・表示できるデータ処理・記録・表示装置であり、このデータ処理・記録・表示装置１０７は非接触型振動計１０１の信号を適切な電気信号に変換するための復調器１０８、非接触型振動計１０１と接触型振動計１０２からの信号を等しい感度特性に調整するためのバンドパスフィルタ１０９、アナログの電気信号をデジタル化するためのＡ／Ｄ変換器１１０、及び入力された情報（及び演算結果）を記録する記録装置１１１、必要な処理を演算装置１１２に指示するための入力装置１１３、記録装置１１１に入力された情報及び演算結果を表示する表示装置１１４とを具備する。

特許第４００１８０６号公報

しかしながら、構造物等の振動特性からその健全性を評価する場合には、その構造物の寸法等に関わる情報が必要になる。
例えば、橋梁の橋脚や高架橋の柱の振動モードを推定する場合、測定箇所の位置（高さ）と得られた振幅とを関連付けて振動モード図を作成するため、非接触測定した測定点の高さを正確に取得する必要がある。

また、構造物の部分の健全性の評価にあたって、振動特性に対するスケール効果の考慮が不可欠となる場合がある。例えば、岩盤斜面中の不安定岩塊の安定性を評価する場合、安定度が同程度の岩塊であっても、スケールが大きくなるにつれて振幅は増大し、固有振動数は低下する傾向にある。このような場合、対象岩塊の概略寸法を取得して評価に用いなければならない。

このように非接触振動測定で構造物の健全性を検査・診断する際に測定対象の寸法や測定箇所の位置情報を取得する必要がある場合、現状では、非接触振動測定装置の他に、別途、測量装置を準備して測定対象構造物の寸法等を記録しなければならないといった問題があった。
一方、レーザー距離計の現状において、高性能なレーザー距離計を用いる場合、一つのセンサで測定対象の振動と寸法等の両方を測定できる可能性がある。

しかしながら、非接触センサを構造物等の検査に用いる場合、非接触センサと測定対象の間の距離は数１０ｍ以上となることが多い。また、振動測定のデータサンプリングは１００Ｈｚ以上の比較的高速なサンプリングが要求される。ところが、現状では、上記のニーズを満たすことができるレーザー距離計の精度は０．１ｍｍ程度であり、振幅がより微小な常時微動等を正確に測定することはできない。

本発明は、上記状況に鑑みて、レーザードップラ速度計とレーザー距離計の２種類のセンサが一体となった機器構成で、構造物の振動と寸法を測定して健全性の検査を実施することができる、構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法及びその測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、測定対象構造物の振動を計測するレーザードップラ速度計に前記測定対象構造物の寸法を計測するレーザー距離計を一体化させて、前記測定対象構造物の振動特性とともに前記測定対象構造物の寸法を計測することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、ビームスプリッタにより前記レーザードップラ速度計の照射レーザー光軸と前記レーザー距離計からのレーザー光軸とを一致させ、この光軸を一致させたレーザーを望遠レンズを介して前記測定対象構造物に照射することを特徴とする。
〔３〕上記〔２〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、前記レーザードップラ速度計からの振動データに振動計からの振動データを加えて、前記測定対象構造物自体の振動データを算出することを特徴とする。

〔４〕上記〔２〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、測定装置に更に搭載されるＣＣＤカメラからのレーザー光軸と前記レーザードップラ速度計に入射するレーザー光軸とを一致させたことを特徴とする。
〔５〕上記〔１〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、測定装置に電子コンパスを搭載してこの測定装置の鉛直角・方位角を計測することを特徴とする。

〔６〕上記〔５〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、前記測定装置の鉛直角・方位角に基づいて前記測定装置で得られる振動データを補正することを特徴とする。
〔７〕上記〔１〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、前記測定対象構造物の任意の部位の振動と、この測定対象構造物に隣接した構造物の振動とを比較することにより、前記測定対象構造物の安定性の評価を行うことを特徴とする。

〔８〕構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、測定対象構造物の振動を計測するレーザードップラ速度計と、このレーザードップラ速度計と一体化される前記測定対象構造物の寸法を計測するレーザー距離計とを備え、前記測定対象構造物の振動特性とともに前記測定対象構造物の寸法を計測することを特徴とする。
〔９〕上記〔８〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、前記レーザードップラ速度計の照射レーザー光軸と前記レーザー距離計からのレーザー光軸とを一致させるビームスプリッタと、このビームスプリッタにより光軸を一致させたレーザーを前記測定対象構造物へ照射する望遠レンズとを具備することを特徴とする。

〔１０〕上記〔８〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、更に振動計を備え、前記レーザードップラ速度計からの振動データに前記振動計からの振動データを加えて、前記測定対象構造物自体の振動データを算出することを特徴とする。
〔１１〕上記〔８〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、更にＣＣＤカメラを備え、このＣＣＤカメラからのレーザー光軸と前記レーザードップラ速度計に入射するレーザー光軸とを一致させたことを特徴とする。

〔１２〕上記〔８〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、更に電子コンパスを備え、この電子コンパスによって計測される前記測定装置の鉛直角・方位角に基づいて前記測定装置で得られる振動データを補正することを特徴とする。
〔１３〕上記〔８〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、前記測定対象構造物の任意の部位の振動と、この測定対象構造物に隣接した構造物の振動とを比較することにより、前記測定対象構造物の安定性の評価を行うことを特徴とする。

〔１４〕上記〔１３〕記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、前記測定対象構造物が岩盤斜面の岩塊であることを特徴とする。

本発明によれば、測定対象構造物の振動データと寸法データを同一の測定装置により容易に、かつ精確に取得することができる。
また、測定装置本体の振動データを補正することによって、暗振動が比較的大きな屋外環境でも使用することができる。
さらに、測定対象構造物の常時微動などの微小な振動を精確に測定することができる。

また、測定対象構造物の寸法データを取得することによって、振動モードの推定やスケール効果の考慮を容易に行えるようになり、振動測定による構造物検査の高度化を図ることができる。

本発明の実施例を示す構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置のセンサ部の構成図である。 本発明の実施例を示す構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置の全体構成図である。 図１のセンサ部からの出力信号を収録するデータ収録部の構成図である。 本発明のセンサ部から出力された信号のデータ収録部における表示装置の画面（振動波形等出力・演算画面）の説明図である。 本発明のセンサ部から出力された信号のデータ収録部における表示装置の画面の例を示す図である。 本発明のセンサ部から出力された信号のデータ収録部における表示装置の画面（ＣＣＤ、電子コンパス、レーザー距離計データ表示及び寸法等演算画面）の説明図である。 非接触振動測定による揺れの補正の説明図である。 角度の補正と測定対象構造物の振動方向の説明図である。 本発明による２次元平面で検討可能な場合の測定対象構造物の寸法の取得例を示す図である。 本発明による３次元平面で検討可能な場合の極座標（球面座標）から直交座標への変換による測定対象構造物の寸法の取得例を示す図である。 本発明に係る岩塊の安定性評価の模式図である。 本発明に係る岩塊の寸法の詳細を示す図である。 本発明に係る複数方向からの同期計測による測定対象構造物としての桁の動的たわみ測定の模式図である。 図１３によるたわみ測定データを示す図である。 従来の構造物の非接触型振動計による測定装置の構成図である。

本発明の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法は、測定対象構造物の振動を計測するレーザードップラ速度計に前記測定対象構造物の寸法を計測するレーザー距離計を一体化させて、前記測定対象構造物の振動特性とともに前記測定対象構造物の寸法を計測する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置のセンサ部の構成図、図２はその測定装置の全体構成図、図３は図１のセンサ部からの出力信号を収録するデータ収録部の構成図である。
図１に示すように、測定装置１のレーザードップラ速度計（ＬＤＶ）１Ａは、レーザー管２、反射ミラー３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄとビームスプリッタ３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｉと望遠レンズ３Ｊなどからなる光学系３ならびにＬＤＶ受光部４を備えている。さらに、測定装置１は、センサ制御部５（図２参照）、電源６、ＣＣＤカメラ（又はスコープ）７、スコープ７のビュー・ファインダー７Ａ、レーザー距離計８などを備えている。なお、図１にはセンサ制御部５は省略されている。

ＬＤＶ１Ａは、測定対象構造物ＡにレーザーＬ₁ を照射して、その反射レーザーＬ₂ を受信し、その反射レーザーＬ₂ のドップラシフトから測定対象構造物Ａの速度（振動）を非接触で検出するセンサ部を構成している。
この測定装置１に搭載する振動計１０は、図２に示すように、バンドパスフィルタ１１を用いて測定対象構造物Ａの振動周波数帯において、周波数応答特性・位相特性をＬＤＶ１Ａとほぼ一致させ、振動の検出方向をレーザー光軸とほぼ一致させたものとする。

また、電子コンパス１２は、センサ部（レーザー光軸）の水平面に対する鉛直角度θ及び方位角φを測定できるように構成されている。
ＣＣＤカメラ７は、測定対象構造物Ａに対するレーザー照射位置を視認するために用いる。測定対象構造物Ａの測定箇所がＣＣＤカメラ７で視認可能であるようにしてセンサの向きを決定することにより、測定箇所にレーザーを照射できるよう、ＣＣＤカメラ７に入射するレーザーＬ₅ の光軸はＬＤＶ１Ａおよびレーザー距離計８のレーザー光軸と一致するように構成している。なお、ＣＣＤカメラ７の代わりにスコープ（一般的な望遠鏡）を用いるようにしても良い。

また、レーザー距離計８は、測定対象構造物ＡにレーザーＬ₃ を照射してその反射レーザーＬ₄ が戻ってくる時間（位相のずれ）によって測定対象構造物Ａまでの距離を検出するセンサである。レーザー距離計８のレーザー光軸は、ＬＤＶ１Ａのレーザー光軸と一致するように構成している。つまり、レーザー距離計８からのレーザーＬ₃ はビームスプリッタ３Ｉで反射されて、ＬＤＶ１ＡのレーザーＬ₁ の光軸と一致するように構成されている。これにより、振動計測と距離計測とを調整なしで容易に両立させることができ、精度の高い計測が可能となる。
また、ＣＣＤカメラ７に入射するレーザーＬ₅ の光軸も、ＬＤＶ１ＡのレーザーＬ₁ と レーザー距離計８からのレーザーＬ₃ とに一致させるように構成している。

図２に示すように、ＣＣＤカメラ７からの出力信号、ＬＤＶ受光部４からの出力信号、バンドパスフィルタ１１を介する振動計１０からの出力信号、電子コンパス１２からの出力信号、レーザー距離計８からの出力信号はそれぞれ、無線化装置２１のＡ／Ｄ変換装置２２に入力されて、バンドパスフィルタ２３を介して無線通信装置２４及び記録装置２５に出力される。

このように、アナログ出力信号のＡ／Ｄ変換装置２２、バンドパスフィルタ２３、無線通信装置２４、及び記録装置２５からなる無線化装置２１をセンサ部に付加して、デジタルデータを後述するデータ収納部に無線出力できるようにしている。ただし、無線化装置２１に代えて、有線により各種データをデータ収録部に接続するように構成してもよい。なお、図示していないが、データ収録部側にはＧＰＳを取り付けており、そのデータを用いて、時刻の更生（同期），位置情報の取得を行っている。

データ収録部３１は、図３に示すように、ＣＣＤカメラ７からのＣＣＤ出力、ＬＤＶ１ＡからのＬＤＶ出力、振動計１０からの本体振動出力、電子コンパス１２からの方位・鉛直角出力、レーザー距離計８からの距離出力がそれぞれ入力される無線通信装置３２、この無線通信装置３２に接続される記録装置３３、演算装置３４、入力装置３５、及び表示装置３６を備えている。

このデータ収録部３１は、入力装置３５からの制御情報の入力に従って、データの収録、演算、表示を行う機能を有し、また、ＣＣＤカメラ７の拡大倍率の設定やレーザー距離計８の動作設定に関わる制御信号をセンサ部に送信する機能を有するものである。
このように、図３に示すデータ収録部３１は、図１に示すセンサ部からの無線デジタル信号を受信してデータの収録、演算、表示を行うとともに、センサ部制御信号をセンサ部に無線送信する機能を備えている。

図４は本発明のセンサ部から出力された信号のデータ収録部における表示装置の画面（振動波形等出力・演算画面）の説明図、図５はその表示装置の画面の例を示す図、図６はその表示装置の画面（ＣＣＤ、電子コンパス、レーザー距離計データ表示及び寸法等演算画面）の説明図である。
図３に示した表示装置３６には、図４又は図５に示すように、ＬＤＶ出力（時系列波形）表示部３６Ａ、本体振動出力（時系列波形）表示部３６Ｂ、補正後振動出力（時系列波形）表示部３６Ｃ、上記波形のＦＦＴ表示部３６Ｄ、表示データ設定部３６Ｅ、ＧＰＳ（時間、緯経度）表示部３６Ｆ、方位角・迎角出力表示部３６Ｇ、データ設定部（サンプリング、データ長）３６Ｈ、収録制御部３６Ｉが含まれている。

図３に示した表示装置３６には、図６に示すように、ＣＣＤ映像リアルタイム表示部４１、ＣＣＤ拡大倍率制御部４２、ＣＣＤ画像キャプチャ・作図部４３、及び位置情報表示部４４が含まれている。ＣＣＤ映像リアルタイム表示部４１は、これに表示される映像を見ながら測定箇所にレーザーを照射するためのものであり、ＣＣＤ画像キャプチャ・作図部４３では、ＣＣＤカメラで取得した静止画に測定点や寸法を記入して保存するものである。さらに、位置情報表示部４４は、各測定点における距離、鉛直角、方位角、直交座標系をそれぞれ表示する。表示装置３６は他に、２点間距離計算部４５、多角形面積概算部４６、立体体積概算部４７を有する。

次に、本発明の非接触振動測定におけるデータ演算方法について説明する。
図７は非接触振動測定による揺れの補正の説明図、図８は角度の補正と測定対象構造物の振動方向の説明図である。
図７（ａ）に示すように、測定装置１は振動計（振動センサ）１０と電子コンパス（角度センサ）１２を備えており、振動計１０を用いた補正により、センサ部自体に揺れが生じやすい屋外環境でのＬＤＶの測定精度の向上を図るようにしている。つまり、図７（ｂ）に示すように、ＬＤＶ１Ａによって計測された測定対象構造物Ａの振動Ｖ_L （ｔ）に、測定装置１に搭載された振動計１０によって計測された振動Ｖ_S （ｔ）を付加することにより、測定対象構造物Ａ自体の振動Ｖ（ｔ）を求めるようにしており、Ｖ（ｔ）＝〔Ｖ_L （ｔ）＋Ｖ_S （ｔ）〕／ｃｏｓθとなる。

一方、図８において、測定対象構造物Ａの振動方向とＬＤＶの照射レーザー光軸のなす角度がθのときは、検出される振幅Ｖ_L （ｔ）は、ｃｏｓθ倍となる。したがって、ｃｏｓθで割れば振幅を補正することができるので、Ｖ（ｔ）＝Ｖ_L （ｔ）／ｃｏｓθとなる。
このように、振動が一方向に卓越する測定対象構造物を測定する場合であって、測定対象構造物の振動方向とＬＤＶの照射レーザー光軸を一致させられない場合には、電子コンパス１２のデータを用いて測定角度θによる振幅値の補正を行う。

ただし、本発明では、上記したように、電子コンパス１２は、センサ部（レーザー光軸）の水平面に対する鉛直角度θ及び方位角φを測定できるように構成されているので、振動測定時の鉛直、水平の２方向の角度補正を行うことができるようになった。つまり、従来は、上記したように、〔Ｖ_L （ｔ）＋Ｖ_S （ｔ）〕／ｃｏｓθであったが、〔Ｖ_L （ｔ）＋Ｖ_S （ｔ）〕／ｃｏｓθ／ｃｏｓφ（φは測定対象構造物の振動方向に対する方位角）とすることによって、振幅の推定精度を高めることができる。

次に、本発明における測定対象構造物の寸法データの取得例について説明する。
図９は本発明による２次元平面で検討可能な場合の測定対象構造物の寸法の取得例を示す図、図１０は本発明による３次元平面で検討可能な場合の極座標（球面座標）から直交座標への変換による測定対象構造物の寸法の取得例を示す図である。
地平面に直立する橋脚、高架橋、建物など、２次元平面内での測量が可能な測定対象構造物Ａの高さ方向の寸法を得る場合には、図９に示すように、測定点までの距離ｒと鉛直角θを用いた簡単な演算で寸法を取得することができる。

一方、３次元空間を考慮して測量を実施する必要がある場合には、以下のような手順で、センサ部の中心を原点とした直交座標系における各測定点の座標を決定し、その座標から、測定点間の距離、測定点で囲まれた領域の面積等を算出することができる。つまり、本発明の測定装置１では、測定点の位置は球面座標系の座標（距離ｒ，鉛直角θ，方位角φ）で取得され、直交座標系を図１０のように定義した場合、直交座標系上の座標（ｘ，ｙ，ｚ）は下記式（１）によって算出される。

なお、直交座標では、ｚ軸を鉛直方向とし、ｘ軸（またはｙ軸）は、真北等の方位を設定するか、または構造物形状などを考慮して任意に設定すればよい。
上記のようにして、直交座標における各測定点の座標が決定すれば、測定点間の距離や測定点で囲まれた領域の面積は、一般的な手法で算出することができる。例えば、２つの測定点Ｐ_i （ｘ_i ，ｙ_i ，ｚ_i ），Ｐ_j （ｘ_j ，ｙ_j ，ｚ_j ）間の距離Ｌ_ijは、下記式（２）によって、３辺の長さがＬａ，Ｌｂ，Ｌｃの三角形の面積Ｓは、下記式（３）によって算出することができる。
Ｌ_ij＝√｛（ｘ_j −ｘ_i ）² ＋（ｙ_j −ｙ_i ）² ＋（ｚ_j −ｚ_i ）² ｝…（２）
Ｓ＝√｛ｓ（ｓ−Ｌａ）（ｓ−Ｌｂ）（ｓ−Ｌｃ）｝ …（３）
ここで、式（３）において、ｓ＝（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ）／２とする。

以上、本発明によれば、測定対象構造物の振動データと寸法データを同時に取得することができる。
また、センサ本体の揺れの補正によって、暗振動が比較的大きい屋外環境でも使用することができ、構造物の常時微動などの微小な振動を測定できる。
さらに、寸法データの取得機能によって、振動モードの推定やスケール効果の考慮などを容易に行えるようになり、振動測定による構造物検査を高度化することができる。

図１１は本発明に係る岩塊の安定性評価の模式図、図１２はその岩塊の寸法の詳細を示す図である。
ここでは、鉄道の軌道５１の側面に切り立った岩盤斜面５２が存在するような場合に、対象岩塊５３の安定性評価を行う例について説明する。
まず、対象岩塊５３の輪郭を把握するために、対象岩塊５３の各部位５３Ａ〜５３Ｇまでの距離を本発明の測定装置５４のレーザー距離計により求める。次いで、本発明の測定装置５４のＬＤＶにより、対象岩塊５３の中央部位５３Ｈの振動を求める。なお、５５はデータ収納部である。

次いで、同様に測定装置５４のＬＤＶにより、各部位５３Ａ〜５３Ｇの位置よりも外側に位置する別の任意の岩塊の振動を求める。そこで、対象岩塊５３の振動データとその対象岩塊５３の外側に位置する別の岩塊の振動データを比較して、対象岩塊５３の安定性評価を行う。例えば、対象岩塊５３の振動データの大きさが対象岩塊５３の外側に位置する別の岩塊の振動データよりも大きく、その差が所定値（閾値）を超えるような場合には対象岩塊５３の安定性が低いと考えられるので、その安定性を高める補修工事を行う必要が生じることになる。

このように、本発明によれば、測定対象の振動データを得るとともに、測定対象の寸法データを得ることができるので、測定対象の安定性評価を容易に確実に実施することができる。その場合に、測定対象の振動データを得るＬＤＶの照射レーザー光軸と測定対象の寸法データを得るときの光軸は、図１で示したように、何ら調整することなく、自動的に一致させることができるので、容易に正確な計測を実施することができる。また、ＣＣＤからのレーザーの光軸も測定対象の振動データを得るＬＤＶの照射レーザー光軸と測定対象の寸法データを得る光軸と一致させることができ、より精度の高い計測を容易に実施することができる。

次に、複数方向からの同期計測による測定対象構造物のたわみの測定例について説明する。
図１３は本発明に係る複数方向からの同期計測による測定対象構造物としての桁の動的たわみ測定の模式図、図１４はそのたわみ測定データを示す図である。
図１３に示すように、橋桁６１の動的たわみ測定を、桁直下又は斜め下方に配置した測定装置６２，６４を用いて行うような場合、測定装置６２，６４からの測定データを無線化装置６３，６５により１台のデータ収録部６６に送信して計測を行うことができる。つまり、センサ部から得られた計測データは、無線化装置６３，６５を介してデータを統括するデータ収録部６６にて収録することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法は、測定対象構造物の振動データと寸法のデータを、同一の測定装置により容易にかつ精確に取得することができる構造物の健全性の検査手法として利用可能である。

１，５４，６２，６４ 測定装置
１Ａ レーザードップラ速度計（ＬＤＶ）
２ レーザー管
３ 光学系
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 反射ミラー
３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｉ ビームスプリッタ
３Ｊ 望遠レンズ
４ ＬＤＶ受光部
５ センサ制御部
６ 電源
７ ＣＣＤカメラ（スコープ）
７Ａ スコープのビュー・ファインダー
８ レーザー距離計
１０ 振動計
１１，２３ バンドパスフィルタ
１２ 電子コンパス
２１，６３，６５ 無線化装置
２２ Ａ／Ｄ変換装置
２４，３２ 無線通信装置
２５，３３ 記録装置
３１，５５，６６ データ収録部
３４ 演算装置
３５ 入力装置
３６ 表示装置
３６Ａ ＬＤＶ出力（時系列波形）表示部
３６Ｂ 本体振動出力（時系列波形）表示部
３６Ｃ 補正後振動出力（時系列波形）表示部
３６Ｄ 波形のＦＦＴ表示部
３６Ｅ 表示データ設定部
３６Ｆ ＧＰＳ（時間，経緯度）表示部
３６Ｇ 方位角・迎角出力表示部
３６Ｈ データ設定部（サンプリング，データ長）
３６Ｉ 収録制御部
４１ ＣＣＤ映像リアルタイム表示部
４２ ＣＣＤ拡大倍率制御部
４３ ＣＣＤ画像キャプチャ・作図部
４４ 位置情報表示部
４５ ２点間距離計算部
４６ 多角形面積概算部
４７ 立体体積概算部
５１ 鉄道の軌道
５２ 岩盤斜面
５３ 対象岩塊
５３Ａ〜５３Ｇ 対象岩塊の各部位
５３Ｈ 対象岩塊の中央部位
６１ 橋桁
Ａ 測定対象構造物

Claims (14)

1. 測定対象構造物の振動を計測するレーザードップラ速度計に前記測定対象構造物の寸法を計測するレーザー距離計を一体化させて、前記測定対象構造物の振動特性とともに前記測定対象構造物の寸法を計測することを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法。
2. 請求項１記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、ビームスプリッタにより前記レーザードップラ速度計の照射レーザー光軸と前記レーザー距離計からのレーザー光軸とを一致させ、該光軸を一致させたレーザーを望遠レンズを介して前記測定対象構造物に照射することを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法。
3. 請求項２記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、前記レーザードップラ速度計からの振動データに振動計からの振動データを加えて、前記測定対象構造物自体の振動データを算出することを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法。
4. 請求項２記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、測定装置に更に搭載されるＣＣＤカメラからのレーザー光軸と前記レーザードップラ速度計に入射するレーザー光軸とを一致させたことを特徴とする振動及び寸法の非接触計測による測定方法。
5. 請求項１記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、測定装置に電子コンパスを搭載して該測定装置の鉛直角・方位角を計測することを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法。
6. 請求項５記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、前記測定装置の鉛直角・方位角に基づいて前記測定装置で得られる振動データを補正することを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法。
7. 請求項１記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法において、前記測定対象構造物の任意の部位の振動と、該測定対象構造物に隣接した構造物の振動とを比較することにより、前記測定対象構造物の安定性の評価を行うことを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定方法。
8. 構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、
   （ａ）測定対象構造物の振動を計測するレーザードップラ速度計と、
   （ｂ）該レーザードップラ速度計と一体化される前記測定対象構造物の寸法を計測するレーザー距離計とを備え、
   （ｃ）前記測定対象構造物の振動特性とともに前記測定対象構造物の寸法を計測することを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置。
9. 請求項８記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、前記レーザードップラ速度計の照射レーザー光軸と前記レーザー距離計からのレーザー光軸とを一致させるビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより光軸を一致させたレーザーを前記測定対象構造物へ照射する望遠レンズとを具備することを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置。
10. 請求項８記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、更に振動計を備え、前記レーザードップラ速度計からの振動データに前記振動計からの振動データを加えて、前記測定対象構造物自体の振動データを算出することを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置。
11. 請求項８記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、更にＣＣＤカメラを備え、該ＣＣＤカメラからのレーザー光軸と前記レーザードップラ速度計に入射するレーザー光軸とを一致させたことを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置。
12. 請求項８記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、更に電子コンパスを備え、該電子コンパスによって計測される前記測定装置の鉛直角・方位角に基づいて前記測定装置で得られる振動データを補正することを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置。
13. 請求項８記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、前記測定対象構造物の任意の部位の振動と、該測定対象構造物に隣接した構造物の振動とを比較することにより、前記測定対象構造物の安定性の評価を行うことを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置。
14. 請求項１３記載の構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置において、前記測定対象構造物が岩盤斜面の岩塊であることを特徴とする構造物の振動及び寸法の非接触計測による測定装置。