JP7228817B2 - Resistive sensor array system for concrete placement - Google Patents

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Description

本発明は、コンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステムに係り、特に、複数の抵抗式センサを一体化したアレイ構造の制御に関する。 The present invention relates to a resistive sensor array system for concrete placement , and more particularly to control of an array structure integrating multiple resistive sensors.

従来、複数の抵抗式アレイを１つのユニットとして一体化した抵抗式センサアレイが知られている。例えば、特許文献１には、コンクリートなどの充填物の充填状況を検知するシート状センサが開示されている。図１３に示すように、このシート状センサ２０は、シートの長手方向（延在方向）に間隔を空けて配置された複数の抵抗式センサ２１を有し、それぞれの抵抗式センサ２１は一対の電極２２によって構成されている。抵抗式センサ２１は、一対の電極２２間に介在する物質に応じて抵抗値が変化する。この抵抗値をモニタリングすることによって、コンクリートの充填状況が判別される。 Conventionally, a resistive sensor array is known in which a plurality of resistive arrays are integrated as one unit. For example, Patent Literature 1 discloses a sheet-like sensor that detects the filling state of a filler such as concrete. As shown in FIG. 13, this sheet-like sensor 20 has a plurality of resistive sensors 21 spaced apart in the longitudinal direction (extending direction) of the sheet. It is configured by an electrode 22 . The resistance sensor 21 changes its resistance value according to the substance interposed between the pair of electrodes 22 . By monitoring this resistance value, the state of concrete filling can be determined.

特開２０１８－１７９９９５号公報JP 2018-179995 A

しかしながら、上述した特許文献１のシート状センサでは、シートの長手方向に間隔を空けて抵抗式センサが配置されているため、これらの検知エリアが離散的となり、間隔に相当するエリアは不感帯となる。 However, in the sheet-shaped sensor of Patent Document 1 described above, since the resistive sensors are arranged at intervals in the longitudinal direction of the sheet, these detection areas are discrete, and the area corresponding to the interval becomes a dead zone. .

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステムにおいて、抵抗式センサアレイにおける検知エリアの連続性を確保しつつ、打設されたコンクリートの充填状況を検知エリア毎に逐次的に検出することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a resistive sensor array system for placing concrete while ensuring continuity of detection areas in the resistive sensor array. It is to sequentially detect the concrete filling status for each detection area .

かかる課題を解決すべく、本発明は、抵抗式センサアレイと、この抵抗式センサアレイに取り付けられる計測システムとを有する、コンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステムを提供する。抵抗式センサアレイは、基材と、複数の抵抗式センサと、複数の配線とを有する。基材は、可撓性を有し、帯状に延在している。複数の抵抗式センサは、基材の延在方向に間隔を空けて配置された複数の電極によって、延在方向に沿ったそれぞれの検知エリアが規定され、検知エリアにおいて、互いに隣り合った一対の電極間に介在する物質に応じて抵抗値が変化する。複数の配線は、複数の電極のそれぞれに接続されている。互いに隣り合った一対の抵抗式センサは、電極を共用しており、これによって、検知エリアは、延在方向において不感帯を介することなく連続している。また、計測システムは、交流電圧源と、電圧計とを有する。交流電圧源によって生成された電圧は、時系列的に順次選択される配線を介して、特定の抵抗式センサの電極に供給され、この特定の抵抗式センサの電極間に生じる電位差を、時系列的に順次選択される配線を介して、電圧計によって検知することで、打設されたコンクリートの充填状況が検知エリア毎に逐次的に検出される。 In order to solve such problems, the present invention provides a resistive sensor array system for placing concrete, which has a resistive sensor array and a measurement system attached to the resistive sensor array . A resistive sensor array has a substrate, a plurality of resistive sensors, and a plurality of wires. The base material has flexibility and extends in a strip shape. In the plurality of resistive sensors, each detection area along the extension direction is defined by a plurality of electrodes spaced apart in the extension direction of the substrate, and a pair of electrodes adjacent to each other in the detection area. The resistance value changes depending on the substance interposed between the electrodes. A plurality of wirings are connected to each of the plurality of electrodes. A pair of resistive sensors adjacent to each other share an electrode, so that the detection areas are continuous in the extending direction without passing through the dead zone. The measurement system also has an alternating voltage source and a voltmeter. The voltage generated by the AC voltage source is supplied to the electrodes of a specific resistive sensor through wires that are sequentially selected in time series, and the potential difference generated between the electrodes of this specific resistive sensor is time-series. By detecting with a voltmeter through the wires that are sequentially selected, the filling state of the placed concrete is sequentially detected for each detection area.

ここで、本発明において、上記電極は、延在方向において一定の間隔を空けて配置されていることが好ましい。また、上記抵抗式センサアレイは、検知エリアのそれぞれにおいて、一対の電極に接続され、所定の抵抗値を有する断線チェック抵抗体を有していてもよい。また、上記抵抗式センサアレイは、検知エリアのそれぞれにおいて、一対の電極間に間隔を空けて配置され、固定電圧が印加されない複数のフローティング電極を有していてもよい。また、上記抵抗式センサアレイは、基材における抵抗式センサの配置面とは反対の面において、抵抗式センサと位置的に対応して配置された複数の圧電センサを有していてもよい。この場合、上記抵抗式センサアレイは、物体の温度を検知する少なくとも一つの温度センサをさらに有していてもよい。また、上記抵抗式センサアレイは、基材の一端側に設けられ、複数の配線の端部が集約されたコネクタを有していてもよい。さらに、上記計測システムは、交流電圧源の一端と、特定の抵抗式センサにおける一方の電極との間に設けられた抵抗を有することが好ましい。 Here, in the present invention, it is preferable that the electrodes are arranged at regular intervals in the extending direction. Further, the resistive sensor array may have a disconnection check resistor connected to a pair of electrodes and having a predetermined resistance value in each of the sensing areas. In addition, the resistive sensor array may have a plurality of floating electrodes spaced apart between a pair of electrodes in each of the sensing areas and to which no fixed voltage is applied. Further, the resistive sensor array may have a plurality of piezoelectric sensors arranged in positional correspondence with the resistive sensors on the surface of the substrate opposite to the surface on which the resistive sensors are arranged. In this case, the resistive sensor array may further have at least one temperature sensor for detecting the temperature of the object. Further, the resistive sensor array may have a connector provided on one end side of the base material and having ends of a plurality of wirings gathered together. Further, the measurement system preferably has a resistor provided between one end of the AC voltage source and one electrode of the particular resistive sensor.

本発明によれば、帯状の基材の延在方向に間隔を空けて複数の電極を配置することによって、基材の延在方向に沿って、それぞれの抵抗式センサの検知エリアが、不感帯を介することなく連続的に規定される。これにより、基材の延在方向において、検知エリアの連続性を確保できる。また、計測システムにおいて、時系列的に配線を順次選択しながら、交流電圧源によって生成された電圧を特定の抵抗式センサの電極に供給し、この特定の抵抗式センサの電極間に生じる電位差を電圧計によって検知することで、打設されたコンクリートの充填状況を検知エリア毎に逐次的に検出できる。 According to the present invention, by arranging a plurality of electrodes at intervals in the extending direction of the strip-shaped base material, the detection area of each resistive sensor along the extending direction of the base material forms a dead zone. It is defined continuously without intervening. Thereby, the continuity of the detection area can be ensured in the extending direction of the base material. In addition, in the measurement system, while sequentially selecting wiring in time series, a voltage generated by an AC voltage source is supplied to the electrodes of a specific resistive sensor, and the potential difference generated between the electrodes of this specific resistive sensor is By detecting with a voltmeter, it is possible to sequentially detect the filling state of placed concrete for each detection area.

第１の実施形態に係る抵抗式センサアレイの平面図1 is a plan view of a resistive sensor array according to a first embodiment; FIG. 抵抗式センサの抵抗値の変化を示す図A diagram showing changes in the resistance value of a resistive sensor 抵抗式センサアレイに取り付けられる外部計測システムの概念的な回路図Conceptual schematic of an external measurement system attached to a resistive sensor array. トンネルにおける履工コンクリートの打設状態を示す断面図Cross-sectional view showing the placement of concrete underlayment in a tunnel 第２の実施形態に係る抵抗式センサアレイの要部平面図Principal part plan view of a resistive sensor array according to a second embodiment コンクリート、水および空気の介在時における抵抗値の説明図Explanatory drawing of resistance value when concrete, water and air intervene コンクリートおよび空気の介在時における抵抗値の説明図Explanatory diagram of resistance values when concrete and air are present 水のみ介在時における抵抗値の説明図Explanatory diagram of resistance value when only water is interposed コンクリートのみ介在時における抵抗値の説明図Explanatory diagram of the resistance value when only concrete is interposed 空気のみ介在時における抵抗値の説明図Explanatory diagram of the resistance value when only air is present 第３の実施形態に係る抵抗式センサアレイ１Ｃの要部平面図Principal part plan view of a resistive sensor array 1C according to a third embodiment 圧電センサの断面図Cross section of piezoelectric sensor 従来技術の説明図Explanatory drawing of conventional technology

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る抵抗式センサアレイの平面図である。この抵抗式センサアレイ１Ａは、比較的広範囲な検知対象に取り付けられ、検知対象を複数の領域に分割した検知エリア毎に、検知エリアに介在する物質の状態を検知する。検知対象としては、例えば、トンネルにおけるコンクリートの構造体などが挙げられる。抵抗式センサアレイ１Ａは、基材２と、複数の抵抗式センサ３と、複数の配線４と、コネクタ５と、断線チェック抵抗体６とを主体に構成されている。(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of a resistive sensor array according to the first embodiment. This resistive sensor array 1A is attached to a relatively wide detection target, and detects the state of a substance intervening in each detection area obtained by dividing the detection target into a plurality of regions. Examples of objects to be detected include concrete structures in tunnels. The resistive sensor array 1A mainly includes a substrate 2, a plurality of resistive sensors 3, a plurality of wirings 4, a connector 5, and a disconnection check resistor 6. FIG.

基材２は、合成樹脂などの絶縁性薄膜で形成されており、可撓性を有する。この基材２は、所定の幅を有し、長手方向に帯状に延在している。複数の抵抗式センサ３は、基材２の延在方向（長手方向）に並んで配置されている。具体的には、抵抗式センサ３は、所定の間隔を空けて配置された一対の電極３ａによって構成されており、それぞれの抵抗式センサ３の検知エリアＣＨ１～ＣＨ３は、基材２の延在方向に並んでいる。また、互いに隣り合った一対の抵抗式センサ３は、１つの電極３ａを共用している。これによって、検知エリアＣＨ１～ＣＨ３は、基材２の延在方向において、実質的に非検知エリア（不感帯）が介在しないように連続することになる。抵抗式センサ３は、検知エリアＣＨに存在する物質、換言すれば、互いに隣り合った一対の電極３ａ間に介在する物質に応じて自己の抵抗値が変化する。この抵抗値に起因した電極３ａ間の電位差をモニタリングすることにより、検知エリアＣＨにおける物質の状態（例えば、空気、水、コンクリートなどの種類）を検知・識別することができる。 The base material 2 is made of an insulating thin film such as a synthetic resin, and has flexibility. The base material 2 has a predetermined width and extends in a strip shape in the longitudinal direction. A plurality of resistive sensors 3 are arranged side by side in the extending direction (longitudinal direction) of the substrate 2 . Specifically, the resistive sensor 3 is composed of a pair of electrodes 3a arranged at a predetermined interval, and the detection areas CH1 to CH3 of each resistive sensor 3 extend from lined up in the direction A pair of resistive sensors 3 adjacent to each other share one electrode 3a. As a result, the detection areas CH1 to CH3 are substantially continuous in the extending direction of the base material 2 without intervening non-detection areas (dead zones). The resistive sensor 3 changes its own resistance value according to the substance existing in the detection area CH, in other words, the substance interposed between the pair of electrodes 3a adjacent to each other. By monitoring the potential difference between the electrodes 3a resulting from this resistance value, it is possible to detect and identify the state of the substance (for example, the type of air, water, concrete, etc.) in the detection area CH.

複数の配線４は、複数の電極３ａに対応して設けられており、いずれかの電極３ａに個別に接続されている。これらの配線４は、基材２における一方の側縁（上縁）を長手方向に延在する群と、基材２における他方の側縁（下縁）を長手方向に延在する群とに別れており、例えば、奇数番目の電極３ａは上縁側の群、偶数番目の電極３ａは下縁側の群といった如く、電極３ａ毎に交互に接続される。配線４は、銀ペーストや銅インクなどの導電性材料を基材２に印刷（コーティングを含む。）することによって形成してもよいし、物理的に独立した線材である金属ワイヤーを用いてもよい。金属ワイヤーは、印刷と比較して抵抗率を極めて低く、配線４の長大化に起因した電圧変化を抑制できる点で有利である。 A plurality of wirings 4 are provided corresponding to a plurality of electrodes 3a, and are individually connected to one of the electrodes 3a. These wirings 4 are divided into a group extending longitudinally along one side edge (upper edge) of the substrate 2 and a group extending longitudinally along the other side edge (lower edge) of the substrate 2. For example, the odd-numbered electrodes 3a are in the group on the upper edge side, and the even-numbered electrodes 3a are in the group on the lower edge side. The wiring 4 may be formed by printing (including coating) a conductive material such as silver paste or copper ink on the substrate 2, or may be formed by using a metal wire that is a physically independent wire. good. A metal wire has an extremely low resistivity compared to printing, and is advantageous in that it can suppress a voltage change caused by an increase in length of the wiring 4 .

コネクタ５は、基材２の一端側に設けられている。コネクタ５は、外部の測定装置側（これに接続された配線を含む。）と接続可能な形状を有しており、複数の配線４のそれぞれの端部が集約されている。 The connector 5 is provided on one end side of the substrate 2 . The connector 5 has a shape that can be connected to an external measuring device (including wiring connected thereto), and each end of a plurality of wirings 4 is gathered.

断線チェック抵抗体６は、検知エリアＣＨ１～ＣＨ３のそれぞれにおいて、一対の電極３ａに接続されており、所定の抵抗値を有する。本実施形態では、基材２の幅方向の中央に配置された電極３ａの並びに対応して、この抵抗体６を線状に配置している。断線チェック抵抗体６としては、抵抗式センサ３が検知しようとする物質の状態に由来した抵抗の上限値と下限値との間の中間的な抵抗値を有するものであれば特に制限はないが、例えば、カーボン繊維を主原料とした線材を用いることができる。 The disconnection check resistor 6 is connected to the pair of electrodes 3a in each of the detection areas CH1 to CH3, and has a predetermined resistance value. In this embodiment, the resistors 6 are linearly arranged in correspondence with the rows of the electrodes 3a arranged in the center of the substrate 2 in the width direction. The disconnection check resistor 6 is not particularly limited as long as it has an intermediate resistance value between the upper limit value and the lower limit value of resistance derived from the state of the substance to be detected by the resistance sensor 3. For example, a wire made mainly of carbon fiber can be used.

断線チェック抵抗体６は、配線４の断線を検知するために用いられる。この断線検知の仕組みを、図２を参照しつつ、空間内へのコンクリート充填を例に説明する。この場合、電気抵抗値の大小関係は、空気＞断線チェック抵抗体＞コンクリート＞ブリーディング水となる。ここで、ブリーディング水（以下、単に「水」と称する。）とは、コンクリートの内部において、石やセメントなどの固体材料が沈降することにより、表面に上昇してきた水をいう。 The disconnection check resistor 6 is used to detect disconnection of the wiring 4 . The disconnection detection mechanism will be described with reference to FIG. 2, taking concrete filling into a space as an example. In this case, the magnitude relationship of the electrical resistance values is air>disconnection check resistor>concrete>bleeding water. Here, bleeding water (hereinafter simply referred to as "water") refers to water that rises to the surface due to sedimentation of solid materials such as stone and cement inside concrete.

抵抗式センサ３では、一対の電極３ａ間の抵抗値（正確には、電流一定条件下の電位差）をモニタリングし、抵抗値の変化から物質を識別している。一対の電極３ａ間には断線チェック抵抗体６が配置されているため、コンクリートの充填前には、断線チェック抵抗体６の抵抗値Ｒ２そのものが検出される。この抵抗値Ｒ２は、コンクリートの抵抗値Ｒ１と空気の抵抗値Ｒ３（Ｒ３＞Ｒ１）との間の中間値である。コンクリートの充填中において、一対の電極３ａ間に水が介在し始めると、抵抗式センサ３の抵抗値が増加し、その後コンクリートの接触により抵抗値が更に増加する。これに対して、配線４の断線が生じた場合、断線チェック抵抗体６を通電せず、空気を介して別の電極３ａとの間の抵抗値が検知される。その結果、断線チェック抵抗体６の抵抗値Ｒ２より大きな本来の空気の抵抗値Ｒ３が検出され、これによって、配線４が断線したものと判断できる。 The resistance sensor 3 monitors the resistance value between the pair of electrodes 3a (more precisely, the potential difference under constant current conditions), and identifies the substance from the change in the resistance value. Since the disconnection check resistor 6 is arranged between the pair of electrodes 3a, the resistance value R2 of the disconnection check resistor 6 itself is detected before the concrete is filled. This resistance value R2 is an intermediate value between the resistance value R1 of concrete and the resistance value R3 of air (R3>R1). When water begins to intervene between the pair of electrodes 3a during filling of concrete, the resistance value of the resistive sensor 3 increases, and then the resistance value further increases due to contact with the concrete. On the other hand, when disconnection of the wiring 4 occurs, the disconnection check resistor 6 is not energized, and the resistance value between it and another electrode 3a is detected through the air. As a result, an original air resistance value R3 larger than the resistance value R2 of the disconnection check resistor 6 is detected, and it can be determined that the wiring 4 is disconnected.

図３は、抵抗式センサアレイ１Ａに取り付けられる外部計測システムの概念的な回路図である。この計測システムは、交流電圧源７と、抵抗８と、電圧計９とを含む。交流電圧源７によって生成された電圧は、抵抗８を介して、抵抗式センサ３を構成する一方の電極３ａに印加され、他方の電極３ａとの間に電位差が生じる。この電位差は、抵抗式センサ３の抵抗値、すなわち、一対の電極３ａ間に介在する物質の状態に応じて変化する。電圧計９は、一対の電極３ａ間の電位差を検知し、この電位差に基づいて、検知エリアＣＨにおける物質の状態が検知・識別される。それぞれの検知エリアＣＨ１～ＣＨ３に介在する物質の状態は、電圧を印加すべき配線４を時系列的に順次選択することによって、検知エリアＣＨ毎に逐次的に検出される。 FIG. 3 is a conceptual circuit diagram of an external measurement system attached to the resistive sensor array 1A. This measurement system includes an alternating voltage source 7 , a resistor 8 and a voltmeter 9 . A voltage generated by an AC voltage source 7 is applied to one electrode 3a constituting the resistive sensor 3 via a resistor 8, and a potential difference is generated between the other electrode 3a. This potential difference changes according to the resistance value of the resistive sensor 3, that is, the state of the substance interposed between the pair of electrodes 3a. The voltmeter 9 detects the potential difference between the pair of electrodes 3a, and the state of the substance in the detection area CH is detected and identified based on this potential difference. The state of the substance intervening in each of the detection areas CH1 to CH3 is sequentially detected for each detection area CH by sequentially selecting the wiring 4 to which the voltage is to be applied in chronological order.

抵抗式センサアレイ１Ａの使用例として、図４に示すように、山岳用のトンネルにおける覆工コンクリートの打設を例に説明する。トンネルの構築に際しては、掘削されたトンネル内壁面に吹付けコンクリート１０が施工され（鋼アーチ部材が支保工として併用）、その表面に防水シートが貼設される。そして、地山側壁面との間に距離を空けて、周方向に沿ったセントル（覆工コンクリート用移動型枠）の型枠１１が設置される。そして、地山側壁面と型枠１１との間に設けられた充填空間１２内にコンクリートが打設される。その際、コンクリートの充填状況を的確に把握するために、本実施形態に係る抵抗式センサアレイ１Ａを用いることができる。抵抗式センサアレイ１Ａは、トンネルの周方向に延在するように、充填空間１２内の表面に取り付けられ、１つの検知エリアＣＨの長さは、例えば１ｍに設定される。これにより、充填空間１２内におけるコンクリートの充填状況を検知エリアＣＨの分解能で連続的に検出することが可能になる。なお、トンネルの周方向全体を１つの抵抗式センサアレイ１Ａでカバーする必要はなく、例えば、トンネルを左右に２分割し、それぞれに対して抵抗式センサアレイ１Ａを個別に取り付けてもよい。 As an example of use of the resistive sensor array 1A, as shown in FIG. 4, the placement of lining concrete in a mountain tunnel will be described as an example. When constructing a tunnel, shotcrete 10 is applied to the inner wall surface of the excavated tunnel (steel arch members are also used as shoring), and a waterproof sheet is attached to the surface thereof. Then, the formwork 11 of the center (movable formwork for lining concrete) along the circumferential direction is installed with a distance from the side wall of the natural ground. Concrete is poured into the filling space 12 provided between the side wall of the natural ground and the formwork 11 . At that time, the resistive sensor array 1A according to the present embodiment can be used in order to accurately grasp the filling state of the concrete. The resistive sensor array 1A is attached to the surface within the filling space 12 so as to extend in the circumferential direction of the tunnel, and the length of one detection area CH is set to 1 m, for example. As a result, it becomes possible to continuously detect the filling state of concrete in the filling space 12 with the resolution of the detection area CH. It should be noted that it is not necessary to cover the entire circumferential direction of the tunnel with one resistive sensor array 1A. For example, the tunnel may be divided into left and right halves, and the resistive sensor array 1A may be individually attached to each of the halves.

このように、本実施形態によれば、帯状の基材２の延在方向に間隔を空けて複数の電極１ａを配置することによって、基材２の延在方向に沿って、それぞれの抵抗式センサ３の検知エリアＣＨ１～ＣＨ３が規定される。これにより、基材２の延在方向において、非検知エリア（不感帯）を実質的に生じさせることなく、検知エリアＣＨ１～ＣＨ３の連続性を確保できる。 Thus, according to the present embodiment, by arranging a plurality of electrodes 1a at intervals in the extending direction of the strip-shaped base material 2, each resistance type Sensing areas CH1-CH3 of the sensor 3 are defined. As a result, the continuity of the detection areas CH1 to CH3 can be ensured without substantially generating non-detection areas (dead zones) in the extending direction of the base material 2 .

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る抵抗式センサアレイ１Ｂの要部平面図であり、抵抗式センサアレイ１Ｂ上に存在する複数の抵抗式センサ３のうちの一つを示す。本実施形態の特徴は、抵抗式センサ３の構成にあり、それ以外の点については、上述した第１の実施形態と同様なので、同一の符号を付して、ここでの説明を省略する（後述する第３の実施形態についても同様）。(Second embodiment)
FIG. 5 is a fragmentary plan view of a resistive sensor array 1B according to the second embodiment, showing one of the plurality of resistive sensors 3 present on the resistive sensor array 1B. The feature of this embodiment resides in the configuration of the resistive sensor 3, and other points are the same as those of the first embodiment described above, so the same reference numerals are given and the description here is omitted ( The same applies to the third embodiment described later).

抵抗式センサ３は、上述した一対の電極３ａの他に、複数のフローティング電極３ｂを有する。それぞれのフローティング電極３ｂは、一対の電極３ａ間に間隔を空けて配置されており、固定電圧が印加されない状態、すなわち、電気的にフローティングした状態となっている。断線チェック抵抗体６は、基材２の幅方向の中央に配置された電極３ａ，３ｂの並びに対応して、線状に配置されている。 The resistive sensor 3 has a plurality of floating electrodes 3b in addition to the pair of electrodes 3a described above. Each floating electrode 3b is arranged with a gap between the pair of electrodes 3a and is in a state where no fixed voltage is applied, that is, in an electrically floating state. The disconnection check resistors 6 are linearly arranged corresponding to the alignment of the electrodes 3a and 3b arranged in the center of the substrate 2 in the width direction.

抵抗式センサ３にフローティング電極３ｂを設けた場合、抵抗式センサ３の抵抗値が離散化し、介在する物質の状態に応じて抵抗値が特徴的な値を示す傾向が高くなる。例えば、図６に示すように、一部にコンクリート、一部に水、そして、残りの部分に空気が介在する場合、コンクリートの抵抗が１００Ω、水の抵抗が１０Ω、空気の抵抗が１ｋΩとすると、コンクリートの領域の抵抗分（２００Ω）と、水の領域の抵抗分（２０Ω）と、空気の領域の抵抗分（１ｋΩ）との直列合成抵抗である１２２０Ωが抵抗式センサ３の抵抗値となる。このことから、抵抗式センサ３の抵抗値が１２２０Ω（特徴値）近傍である場合、コンクリートと、水と、空気とが混在した状態であると判別できる。 When the floating electrode 3b is provided in the resistive sensor 3, the resistance value of the resistive sensor 3 becomes discrete, and the resistance value tends to show a characteristic value depending on the state of the intervening substance. For example, as shown in FIG. 6, when concrete is partially included, water is partially included, and air is included in the remaining portion, the resistance of concrete is 100 Ω, the resistance of water is 10 Ω, and the resistance of air is 1 kΩ. , the resistance of the resistive sensor 3 is 1220 Ω, which is the series combined resistance of the resistance of the concrete region (200 Ω), the resistance of the water region (20 Ω), and the resistance of the air region (1 kΩ). . Therefore, when the resistance value of the resistance sensor 3 is around 1220Ω (characteristic value), it can be determined that concrete, water, and air are mixed.

図７に示すように、一部にコンクリートが介在し、残りの部分に空気が介在する場合、コンクリートの領域の抵抗分（２００Ω）と、空気の領域の抵抗分（３ｋΩ）との直列合成抵抗である３．２ｋΩが抵抗式センサ３の抵抗値となる。３．２ｋΩは、他の特徴値とは異なる本状態固有の特徴的な値である。よって、抵抗式センサ３の抵抗値が３．２ｋΩ（特徴値）近傍である場合、コンクリートと、空気とが混在した状態であると判別できる。 As shown in FIG. 7, when concrete intervenes in part and air intervenes in the remaining part, the series combined resistance of the resistance of the concrete region (200 Ω) and the resistance of the air region (3 kΩ) 3.2 kΩ is the resistance value of the resistive sensor 3 . 3.2 kΩ is a characteristic value unique to this state that is different from other characteristic values. Therefore, when the resistance value of the resistance sensor 3 is around 3.2 kΩ (characteristic value), it can be determined that concrete and air are mixed.

図８に示すように、水のみが介在する場合、水の領域の抵抗分（５０Ω）が抵抗式センサ３の抵抗値となる。５０Ωは、他の特徴値とは異なる本状態固有の特徴的な値である。よって、抵抗式センサ３の抵抗値が５０Ω（特徴値）近傍である場合、水のみが介在した状態であると判別できる。 As shown in FIG. 8, when only water is present, the resistance of the resistive sensor 3 is the resistance of the water region (50Ω). 50Ω is a characteristic value peculiar to this state that is different from other characteristic values. Therefore, when the resistance value of the resistance sensor 3 is around 50Ω (characteristic value), it can be determined that only water is present.

図９に示すように、コンクリートのみが介在する場合、コンクリートの領域の抵抗分（５００Ω）が抵抗式センサ３の抵抗値となる。５００Ωは、他の特徴値とは異なる本状態固有の特徴的な値である。よって、抵抗式センサ３の抵抗値が５００Ω（特徴値）近傍である場合、コンクリートのみが介在した状態であると判別できる。 As shown in FIG. 9, when only concrete exists, the resistance of the resistance sensor 3 is the resistance (500Ω) of the concrete area. 500Ω is a characteristic value unique to this state that is different from other characteristic values. Therefore, when the resistance value of the resistance sensor 3 is around 500Ω (characteristic value), it can be determined that only concrete is present.

また、図１０に示すように、空気のみが介在する場合、空気の領域の抵抗分（５ｋΩ）が抵抗式センサ３の抵抗値となる。５ｋΩは、他の特徴値とは個なる本状態固有の特徴的な値である。よって、抵抗式センサ３の抵抗値が５ｋΩ（特徴値）近傍である場合、空気のみが介在した状態であると判別できる。 Further, as shown in FIG. 10, when only air is present, the resistance value of the resistance sensor 3 is the resistance of the air region (5 kΩ). 5 kΩ is a characteristic value peculiar to this state that is different from other characteristic values. Therefore, when the resistance value of the resistive sensor 3 is around 5 kΩ (characteristic value), it can be determined that only air is present.

このように、本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用効果を奏する他、抵抗式センサ３の抵抗値が介在する物質の状態に応じて特徴的な値を示す傾向が高くなるため、外部計測システム側において、物質の状態の判別をパターン化でき、判別精度の向上を図ることができる。 Thus, according to the present embodiment, in addition to the same effect as the first embodiment described above, the resistance value of the resistance sensor 3 tends to exhibit a characteristic value according to the state of the substance intervening. becomes higher, it is possible to pattern the determination of the state of the substance on the side of the external measurement system, and to improve the determination accuracy.

（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態に係る抵抗式センサアレイ１Ｃの要部平面図である。この抵抗式センサアレイ１Ｃは、上述した抵抗式センサアレイ１Ａ，１Ｂの構成に複数の圧電センサ１３を追加したものである。具体的には、基材２における抵抗式センサ３の配置面（表面）とは反対の面（裏面）において、抵抗式センサ３と位置的に対応して、複数の圧電センサ１３が設けられている。本実施形態では、抵抗式センサ３を構成する一対の電極３ａの中間に圧電センサ１３が配置されている。(Third embodiment)
FIG. 11 is a plan view of essential parts of a resistive sensor array 1C according to the third embodiment. This resistive sensor array 1C is obtained by adding a plurality of piezoelectric sensors 13 to the structure of the resistive sensor arrays 1A and 1B described above. Specifically, a plurality of piezoelectric sensors 13 are provided in positions corresponding to the resistive sensors 3 on the surface (back surface) of the substrate 2 opposite to the surface (front surface) on which the resistive sensors 3 are arranged. there is In this embodiment, a piezoelectric sensor 13 is arranged between a pair of electrodes 3a constituting the resistive sensor 3. As shown in FIG.

図１２は、圧電センサ１３の断面図である。この圧電センサ１３は、下部電極１３ａと、上部電極１３ｂと、これらの電極１３ａ，１３ｂによって挟まれた圧電性樹脂膜１３ｃとを主体に構成されている。圧電センサ１３は、検知エリアＣＨに加わった圧力に応じて、電極１３ａ，１３ｂ間に電位差を発生させる。したがって、この電位差をモニタリングすることで、検知エリアＣＨの圧力を検知することができる。 FIG. 12 is a cross-sectional view of the piezoelectric sensor 13. As shown in FIG. The piezoelectric sensor 13 is mainly composed of a lower electrode 13a, an upper electrode 13b, and a piezoelectric resin film 13c sandwiched between the electrodes 13a and 13b. The piezoelectric sensor 13 generates a potential difference between the electrodes 13a and 13b according to the pressure applied to the detection area CH. Therefore, by monitoring this potential difference, the pressure in the detection area CH can be detected.

また、基材２の裏面には、１本の共通配線１４と、圧線センサ１３の個数に対応した複数の個別配線１５とが設けられており、それぞれは基材２の延在方向に延在している。共通配線１４は、複数の圧電センサ１３（上下の電極１３ａ，１３ｂの一方）に共通接続されている。また、それぞれの個別配線１５は、これが対応する圧電センサ１３（上下の電極１３ａ，１３ｂの他方）に個別的に接続されている。これらの配線１４，１５の端部は、コネクタ５に集約されている。 In addition, one common wiring 14 and a plurality of individual wirings 15 corresponding to the number of pressure wire sensors 13 are provided on the back surface of the base material 2 , each extending in the extending direction of the base material 2 . exist. The common wiring 14 is commonly connected to a plurality of piezoelectric sensors 13 (one of the upper and lower electrodes 13a and 13b). Each individual wiring 15 is individually connected to the corresponding piezoelectric sensor 13 (the other of the upper and lower electrodes 13a and 13b). The ends of these wirings 14 and 15 are brought together in the connector 5 .

このように、本実施形態によれば、上述した第１または第２の実施形態と同様の作用効果を奏する他、抵抗式センサアレイ１Ｃとして、抵抗式センサ３（検知エリアＣＨ）と位置的に対応した複数の圧電センサ１３を追加することで、複数種のセンサ情報を検知エリアＣＨ毎に取得でき、より多様な計測・判別が可能になる。 As described above, according to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the first or second embodiment described above, the resistive sensor array 1C can be positioned relative to the resistive sensor 3 (detection area CH). By adding a plurality of corresponding piezoelectric sensors 13, it is possible to acquire a plurality of types of sensor information for each detection area CH, enabling more diverse measurements and determinations.

なお、図１１に示したように、抵抗式センサアレイ１Ｃにおいて、物体の温度を検知する温度センサ１６を追加してもよい（接続配線の図示は省略）。温度センサ１６としては、チューブ状やフィルム状の接触型のものが入手可能であり、適宜のものが組み込まれる。また、抵抗式センサ３（検知エリアＣＨ）と位置的に対応した複数の温度センサ１６を設ければ、検知エリアＣＨ毎に物体の温度を検知することができる。 As shown in FIG. 11, a temperature sensor 16 for detecting the temperature of an object may be added to the resistive sensor array 1C (illustration of connection wiring is omitted). As the temperature sensor 16, a tube-shaped or film-shaped contact type is available, and an appropriate one is incorporated. Further, if a plurality of temperature sensors 16 are provided in positions corresponding to the resistive sensors 3 (detection areas CH), the temperature of the object can be detected for each detection area CH.

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 抵抗式センサアレイ
２ 基材
３ 抵抗式センサ
３ａ 電極
３ｂ フローティング電極
４ 配線
５ コネクタ
６ 断線チェック抵抗体
７ 交流電圧源
８ 抵抗
９ 電圧計
１０ 吹付けコンクリート
１１ 型枠
１２ 充填空間
１３ 圧電センサ
１３ａ 下部電極
１３ｂ 上部電極
１３ｃ 圧電性樹脂膜
１４ 共通配線
１５ 個別配線
１６ 温度センサ

1A, 1B, 1C resistive sensor array 2 substrate 3 resistive sensor 3a electrode 3b floating electrode 4 wiring 5 connector 6 disconnection check resistor 7 AC voltage source 8 resistor 9 voltmeter 10 shotcrete 11 formwork 12 filling space 13 Piezoelectric sensor 13a Lower electrode 13b Upper electrode 13c Piezoelectric resin film 14 Common wiring 15 Individual wiring 16 Temperature sensor

Claims (8)

コンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステムにおいて、
抵抗式センサアレイと、
前記抵抗式センサアレイに取り付けられる計測システムとを有し、
前記抵抗式センサアレイは、
可撓性を有し、帯状に延在する基材と、
前記基材の延在方向に間隔を空けて配置された複数の電極によって、前記延在方向に沿ったそれぞれの検知エリアが規定され、前記検知エリアにおいて、互いに隣り合った一対の電極間に介在する物質に応じて抵抗値が変化する複数の抵抗式センサと、
前記複数の電極のそれぞれに接続された複数の配線とを有し、
互いに隣り合った一対の前記抵抗式センサは、前記電極を共用しており、これによって、前記検知エリアは、前記延在方向において不感帯を介することなく連続しており、
前記計測システムは、
交流電圧源と、
電圧計とを有し、
前記交流電圧源によって生成された電圧は、時系列的に順次選択される前記配線を介して、特定の抵抗式センサの電極に供給され、当該特定の抵抗式センサの電極間に生じる電位差を、時系列的に順次選択される前記配線を介して、前記電圧計によって検知することで、打設されたコンクリートの充填状況を前記検知エリア毎に逐次的に検出することを特徴とするコンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステム。 In a resistive sensor array system for concrete placement ,
a resistive sensor array;
a measurement system attached to the resistive sensor array;
The resistive sensor array includes:
a substrate that is flexible and extends in a strip;
Each detection area along the extension direction is defined by a plurality of electrodes spaced apart in the extension direction of the base material, and interposed between a pair of electrodes adjacent to each other in the detection area. a plurality of resistive sensors whose resistance value changes according to the substance to be applied;
and a plurality of wires connected to each of the plurality of electrodes,
A pair of the resistive sensors adjacent to each other share the electrodes, whereby the detection areas are continuous in the extending direction without intervening a dead zone,
The measurement system is
an alternating voltage source;
and a voltmeter;
The voltage generated by the AC voltage source is supplied to the electrodes of a specific resistive sensor through the wiring that is sequentially selected in time series, and the potential difference generated between the electrodes of the specific resistive sensor is Concrete placing characterized in that the charging state of placed concrete is sequentially detected for each of the detection areas by detecting with the voltmeter via the wiring sequentially selected in time series. Resistive sensor array system for 前記電極は、前記延在方向において一定の間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項１に記載されたコンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステム。 2. The resistive sensor array system for placing concrete according to claim 1, wherein said electrodes are spaced apart in said extension direction. 前記抵抗式センサアレイは、前記検知エリアのそれぞれにおいて、前記一対の電極に接続され、所定の抵抗値を有する断線チェック抵抗体をさらに有することを請求項１または２に記載されたコンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステム。 3. The sensor for placing concrete according to claim 1 , wherein said resistive sensor array further comprises a disconnection check resistor connected to said pair of electrodes in each of said detection areas and having a predetermined resistance value. resistive sensor array system . 前記抵抗式センサアレイは、前記検知エリアのそれぞれにおいて、前記一対の電極間に間隔を空けて配置され、固定電圧が印加されない複数のフローティング電極をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載されたコンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステム。 3. The resistive sensor array according to claim 1, further comprising a plurality of floating electrodes spaced apart between the pair of electrodes in each of the sensing areas and to which no fixed voltage is applied. A resistive sensor array system for concrete placement as described. 前記抵抗式センサアレイは、前記基材における前記抵抗式センサの配置面とは反対の面において、前記抵抗式センサと位置的に対応して配置された複数の圧電センサをさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載されたコンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステム。 The resistive sensor array further comprises a plurality of piezoelectric sensors arranged in positional correspondence with the resistive sensors on a surface of the substrate opposite to the surface on which the resistive sensors are arranged. 3. A resistive sensor array system for placing concrete according to claim 1 or 2. 前記抵抗式センサアレイは、物体の温度を検知する少なくとも一つの温度センサをさらに有することを特徴とする請求項５に記載されたコンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステム。 6. The resistive sensor array system for placing concrete according to claim 5, wherein said resistive sensor array further comprises at least one temperature sensor for sensing the temperature of an object. 前記抵抗式センサアレイは、前記基材の一端側に設けられ、前記複数の配線の端部が集約されたコネクタをさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載されたコンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステム。 3. The concrete placing device according to claim 1 , wherein the resistive sensor array is provided on one end side of the base material, and further has a connector in which ends of the plurality of wirings are gathered. resistive sensor array system . 前記計測システムは、前記交流電圧源の一端と、前記特定の抵抗式センサにおける一方の電極との間に設けられた抵抗をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載されたコンクリート打設用の抵抗式センサアレイシステム。3. The concrete placing apparatus according to claim 1, wherein the measuring system further comprises a resistor provided between one end of the AC voltage source and one electrode of the specific resistive sensor. Resistive sensor array system for industrial applications.
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