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JPH1020017A - Displacement measuring system and displacement measuring device using ultrasonic wave - Google Patents

Displacement measuring system and displacement measuring device using ultrasonic wave

Info

Publication number
JPH1020017A
JPH1020017A JP17458896A JP17458896A JPH1020017A JP H1020017 A JPH1020017 A JP H1020017A JP 17458896 A JP17458896 A JP 17458896A JP 17458896 A JP17458896 A JP 17458896A JP H1020017 A JPH1020017 A JP H1020017A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
displacement
signal
monitored
receivers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17458896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshisuke Funazaki
好助 船崎
Akiji Nagayama
暁司 長山
Susumu Hibi
進 日比
Kageyoshi Katakura
景義 片倉
Akihisa Fukami
明久 深見
Yoshinobu Kanda
義信 神田
Hitoshi Fushimi
仁志 伏見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP17458896A priority Critical patent/JPH1020017A/en
Publication of JPH1020017A publication Critical patent/JPH1020017A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】落石、崖崩れの災害等を防止するために、超音
波技術を利用して、岩石等被監視対象の微小な変位を計
測する場合、気温、湿度、気圧、風、降雨、降雪、霧な
どの気象条件に左右されることなく常時高精度な観測を
保持する。 【解決手段】2個以上の小型の超音波受信器3,4を被
監視対象物例えば岩石1上に設置し、一定距離離れた点
に置かれた超音波送信器2から超音波を送信する。この
時、送信信号と受信信号との位相差を検出し、この検出
された送信信号と受信信号との位相差から各超音波受信
器間での位相差比較を行い、被監視対象物の微小な傾き
及び変位量を検出し、検出された送信信号との各位相差
から各超音波受信器間での位相差比較を行うことによ
り、気象条件の影響をキャンセルする。
(57) [Summary] (Modified) [Problem] To prevent minute disasters such as falling rocks and landslides, use ultrasonic technology to measure minute displacements of rocks and other monitored objects. It always keeps high-precision observations without being affected by weather conditions such as humidity, atmospheric pressure, wind, rainfall, snowfall, and fog. SOLUTION: Two or more small ultrasonic receivers 3 and 4 are installed on an object to be monitored, for example, a rock 1, and ultrasonic waves are transmitted from an ultrasonic transmitter 2 placed at a point separated by a certain distance. . At this time, the phase difference between the transmission signal and the reception signal is detected, and the phase difference between the respective ultrasonic receivers is compared based on the detected phase difference between the transmission signal and the reception signal, and the minute difference of the monitored object is determined. The influence of the weather condition is canceled by detecting the inclination and the displacement amount, and comparing the phase difference between the ultrasonic receivers based on the phase difference with the detected transmission signal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超音波により岩石や
岩盤あるいは橋脚等の構造物の計測を行う変位計測装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement measuring device for measuring a structure such as a rock, a bedrock or a pier by using ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】災害の予知、事前警報のため、落石、防
護壁等の被監視対象物の微小な動きを計測する技術とし
て、レーザ技術を利用した測距装置がある。この技術
は、監視する対象物にレーザを反射する反射鏡を設置
し、計測点からこの反射鏡に向けてレーザを発射し、反
射レーザ光を受信して、発射レーザとの時間差により距
離を計測するもので、極めて高精度な計測が可能であ
る。しかし、この装置は価格が高く、降雨、霧等の気象
の影響を受けやすい等の欠点がある。
2. Description of the Related Art As a technique for measuring a minute movement of an object to be monitored such as a falling rock or a protective wall for predicting a disaster and giving an advance warning, there is a distance measuring apparatus using a laser technique. In this technology, a reflector that reflects the laser is installed on the object to be monitored, the laser is emitted from the measurement point toward this reflector, the reflected laser light is received, and the distance is measured by the time difference from the emitted laser. This enables extremely high-precision measurement. However, this device has disadvantages such as high price and susceptibility to weather such as rainfall and fog.

【0003】その他の計測装置として、空中超音波技術
が利用されている。この計測方法は、対象物に向けて超
音波を送信し、被監視対象物からの反射音を受信して、
送信、受信の時間差を計測し、それより距離を計測する
ものである。超音波は空気中では気象条件の影響を受け
やすく、気象条件の計測による音速補正の手段が必要と
なってくる。また、被監視対象物表面が平面でない場合
には、反射音の散乱が生じることによる計測精度の劣化
も生じる。
Aerial ultrasonic technology is used as another measuring device. This measurement method transmits ultrasonic waves toward the object, receives the reflected sound from the monitored object,
The time difference between transmission and reception is measured, and the distance is measured therefrom. Ultrasonic waves are easily affected by weather conditions in the air, and require a means of sound velocity correction by measuring weather conditions. Further, when the surface of the monitored object is not flat, the measurement accuracy is deteriorated due to the scattering of the reflected sound.

【0004】このように一般には送信、受信での時間
差、位相差を計測し、距離測定、微小変位計測などがな
されているが、従来技術では気象条件の影響を受けやす
いので、全天候型の微小3次元変位観測は実現が困難で
ある。
As described above, in general, a time difference and a phase difference in transmission and reception are measured, and a distance measurement, a minute displacement measurement, and the like are performed. However, the conventional technology is easily affected by weather conditions. Observation of three-dimensional displacement is difficult to realize.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】超音波技術を利用し、
被監視対象の微小な変位を計測する場合、気温、湿度、
気圧、風、降雨、降雪、霧などの気象条件が超音波の伝
搬に影響を及ぼす。これらの条件に左右されることなく
常時高精度な観測を保持するためには、気象条件の計測
による音速等の補正手段が必要である。また、実際の被
監視対象物の変位は3次元的なものであり、非常に微小
な変位であるため、これらの動きを常時高精度に検出で
きるようにする必要性がある。
SUMMARY OF THE INVENTION Utilizing ultrasonic technology,
When measuring minute displacement of the monitored object, temperature, humidity,
Weather conditions such as air pressure, wind, rainfall, snowfall, and fog affect the propagation of ultrasonic waves. In order to maintain high-precision observation at all times without being affected by these conditions, it is necessary to provide a means for correcting a sound speed or the like by measuring weather conditions. Further, since the actual displacement of the monitored object is three-dimensional and very small, it is necessary to constantly detect these movements with high accuracy.

【0006】本特許は、これらの問題点を解決するため
の技術に関するものであり、気象条件による影響を受け
にくい全天候型の計測と、被監視対象物の3次元微小変
位計測手段を提供することを目的としている。
The present invention relates to a technique for solving these problems, and provides an all-weather type measurement which is hardly affected by weather conditions and a means for measuring a three-dimensional minute displacement of an object to be monitored. It is an object.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】目的を達成するために、
本発明では、先の発明(特願 平8-49172号)で示した、
送信信号と受信信号の位相差を検出し、位相差と音速の
関係より被監視対象物の変位を計測する方法の代わり
に、複数の受信信号の当該位相差の差を取ることによ
る、被監視対象物の3次元微小変位を観測するための変
位計測方法を提案する。本方式によると、超音波送信器
から送信された超音波が複数の超音波受信器で受信され
るまでの音波伝搬経路の音速差がキャンセルできるた
め、気象条件による影響を受けにくくなる。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the object,
In the present invention, as described in the previous invention (Japanese Patent Application No. 8-49172),
Instead of detecting the phase difference between the transmitted signal and the received signal and measuring the displacement of the monitored object from the relationship between the phase difference and the sound speed, the monitored object is obtained by taking the difference between the phase differences of a plurality of received signals. A displacement measurement method for observing three-dimensional minute displacement of an object is proposed. According to this method, since the difference in sound speed in the sound wave propagation path until the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic transmitter is received by the plurality of ultrasonic receivers can be canceled, the system is less affected by weather conditions.

【0008】請求項1、2では、被監視対象物に設置さ
れた2個以上の超音波受信器と、一定の距離だけ離れた
安定した場所に設置された1個の超音波送信器におい
て、超音波送信器の送信信号と、超音波受信器の受信信
号の位相差を検出し、さらに各超音波受信器間でその位
相差の差を求め、変位量および傾きを検出する。また
は、被監視対象物に設置された1個の超音波送信器と、
一定の距離だけ離れた安定した場所に設置された2個の
超音波受信器において、同様の原理により、各超音波受
信器間でその位相差の差を求め、変位量および傾きを検
出する。
According to the first and second aspects, two or more ultrasonic receivers installed on an object to be monitored and one ultrasonic transmitter installed at a stable place separated by a predetermined distance, The phase difference between the transmission signal of the ultrasonic transmitter and the reception signal of the ultrasonic receiver is detected, the difference between the phase differences between the ultrasonic receivers is obtained, and the displacement and the inclination are detected. Or, one ultrasonic transmitter installed on the monitored object,
In two ultrasonic receivers installed at a stable place separated by a certain distance, the difference between the phase differences between the respective ultrasonic receivers is obtained by the same principle, and the displacement and the inclination are detected.

【0009】請求項3では、被監視対象物に設置された
2個以上の超音波受信器と、一定の距離だけ離れた安定
した場所に設置された1個以上の超音波送信器におい
て、上述の各超音波受信器間でその位相差の差を求め、
変位量および傾きを検出する。または、被監視対象物に
設置された1個以上の超音波送信器と、一定の距離だけ
離れた安定した場所に設置された2個の超音波受信器に
おいて、同様の原理により、各超音波受信器間でその位
相差の差を求め、変位量および傾きを検出する。
According to a third aspect of the present invention, there are provided two or more ultrasonic receivers installed on an object to be monitored and one or more ultrasonic transmitters installed on a stable place separated by a predetermined distance. Find the difference of the phase difference between each ultrasonic receiver of
Detect the displacement and tilt. Alternatively, in one or more ultrasonic transmitters installed on the monitored object and two ultrasonic receivers installed in a stable place separated by a fixed distance, each ultrasonic wave is transmitted according to the same principle. The difference between the phase differences between the receivers is obtained, and the displacement and the inclination are detected.

【0010】請求項4では、被監視対象物に設置された
2個以上の超音波送信器により超音波を干渉させ、干渉
波を一定の距離だけ離れた安定した場所に設置された1
個以上の超音波受信器で検出し、被監視対象物の変位方
向または変位量を検出する。
According to a fourth aspect of the present invention, the ultrasonic waves are caused to interfere by two or more ultrasonic transmitters installed on the monitored object, and the interference waves are installed at a stable place separated by a predetermined distance.
More than one ultrasonic receiver detects the displacement direction or displacement amount of the monitored object.

【0011】請求項5では、被監視対象物に設置された
1個以上の超音波受信器と、一定の距離だけ離れた安定
した場所に設置された2個以上の超音波送信器により、
請求項4と同様の原理で干渉波を検出し、被監視対象物
の変位方向または変位量を検出する。
According to the fifth aspect, one or more ultrasonic receivers installed on the monitored object and two or more ultrasonic transmitters installed on a stable place separated by a certain distance,
The interference wave is detected based on the same principle as in claim 4, and the displacement direction or the displacement amount of the monitored object is detected.

【0012】請求項6では、上述の超音波を干渉させる
手段において、1個以上の超音波送信器の送信信号の位
相を任意に変化させる手段を設け、あらかじめ設定され
ている検出閾値、または時々事刻記録されている記録信
号と、検出された超音波の干渉波の振幅値あるいは任意
に変化させた位相値を比較し、被監視対象物の変位方向
または変位量を検出する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the means for interfering with the ultrasonic wave, means for arbitrarily changing the phase of the transmission signal of one or more ultrasonic transmitters is provided, and a predetermined detection threshold value or sometimes a detection threshold value is set. The recording signal recorded in the moment is compared with the amplitude value or the arbitrarily changed phase value of the detected interference wave of the ultrasonic wave, and the displacement direction or the displacement amount of the monitored object is detected.

【0013】請求項7では、上述の手段によって得られ
た位相差、振幅値あるいは任意に変化させた位相値よ
り、被監視対象物の変位量および傾きを検出する。
According to a seventh aspect of the present invention, the displacement amount and the inclination of the monitored object are detected from the phase difference, the amplitude value or the arbitrarily changed phase value obtained by the above means.

【0014】請求項8は複数個の超音波受信器あるいは
超音波送信器の被監視対象物に対する配置を変化させる
ことで、被監視対象物の微小変位を3次元で高精度に計
測する。
According to an eighth aspect of the present invention, the arrangement of the plurality of ultrasonic receivers or ultrasonic transmitters with respect to the object to be monitored is changed to measure the minute displacement of the object to be monitored in three dimensions with high accuracy.

【0015】請求項9では、上述の手段により得られた
各超音波受信器間での位相差の差により、変位量および
傾きを検出し、あるいは出力し、あるいは記録し、ある
いは表示する。
According to the ninth aspect, the displacement and the inclination are detected, output, recorded, or displayed based on the phase difference between the ultrasonic receivers obtained by the above-described means.

【0016】請求項10では、上述の手段により得られ
た超音波の干渉波の振幅値、あるいは任意に変化させた
位相値より、被監視対象物の変位量および傾きを検出
し、あるいは出力し、あるいは記録し、あるいは表示す
る。
According to a tenth aspect of the present invention, the displacement and inclination of the object to be monitored are detected or output from the amplitude value of the ultrasonic interference wave obtained by the above means or the phase value arbitrarily changed. Or record or display.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】具体的な実施例として、図1に落
石監視システムの事例を示す。このシステムは、例え
ば、被監視対象物である岩石1上に超音波受信器3、4
を固定設置し、一定距離離れた安定した地盤上に超音波
送信器2を設置する。超音波送信器2から送信した超音
波信号を超音波受信器3、4にて受信するような構成と
なっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a concrete example of a falling rock monitoring system as a specific embodiment. This system includes, for example, ultrasonic receivers 3 and 4 on a rock 1 to be monitored.
Is fixedly installed, and the ultrasonic transmitter 2 is installed on a stable ground separated by a certain distance. The ultrasonic signal transmitted from the ultrasonic transmitter 2 is received by the ultrasonic receivers 3 and 4.

【0018】図2に示すように、超音波送信器2からの
送信信号13を基準とすると、超音波受信器3、4での
受信信号14、15と送信信号13との位相差はθ1、
θ2となる。この位相差θ1、θ2は超音波送信器2と
超音波受信器3、4間の距離が変化すると変化するの
で、この変化を計測することで岩石1の微小な変位を検
出するのが、従来の方法である。本発明においてはθ
1、θ2そのものではなく、θ1とθ2の差の変化と超
音波受信器3と超音波受信器4の距離等から、岩石1の
微小な傾き及び変位量を検出する方法を取る点に特徴が
ある。
As shown in FIG. 2, when the transmission signal 13 from the ultrasonic transmitter 2 is used as a reference, the phase difference between the reception signals 14, 15 and the transmission signal 13 in the ultrasonic receivers 3, 4 is θ1,
θ2. Since the phase differences θ1 and θ2 change when the distance between the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receivers 3 and 4 changes, it is conventional to detect a minute displacement of the rock 1 by measuring the change. This is the method. In the present invention, θ
1. The method is characterized in that a method of detecting a small inclination and displacement of the rock 1 is obtained from the change of the difference between θ1 and θ2 and the distance between the ultrasonic receiver 3 and the ultrasonic receiver 4, etc., not from θ2 itself. is there.

【0019】ここで、任意の計測時間において、超音波
送信器2と超音波受信器3との間の距離をL1、超音波
送信器2と超音波受信器4との間の距離をL2とし、こ
のときの音速をc0とする。次に任意時間後の計測時に
おいて、岩石1が元の位置より変動していたとすると、
超音波送信器2と超音波受信器3との間の距離はL1か
らL1+△ L1へ、超音波送信器2と超音波受信器4
との間の距離はL2からL2+△ L2へと変化し、そ
のときの音速が前回計測時より、音速変動分△cだけ変
化したとすると、 音速c1= c0+△cとなる。用い
る周波数をfとすると、上記の送信信号13と受信信号
14、15との位相差θ1、θ2の時間的変化量を、θ
1、θ2として表すと次式となる。
Here, at an arbitrary measurement time, the distance between the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 3 is L1, and the distance between the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 4 is L2. The sound speed at this time is assumed to be c0. Next, when the rock 1 fluctuated from the original position at the time of measurement after an arbitrary time,
The distance between the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 3 is changed from L1 to L1 + △ L1, and the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 4
Is changed from L2 to L2 + △ L2, and assuming that the sound speed at that time has changed by the sound speed variation Δc from the previous measurement, the sound speed becomes c1 = c0 + △ c. Assuming that the frequency to be used is f, the temporal change amount of the phase difference θ1, θ2 between the transmission signal 13 and the reception signals 14, 15 is θ
When expressed as 1, θ2, the following equation is obtained.

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【0021】超音波受信器3での受信信号と超音波送信
器2による送信信号との位相差θ1、θ2を計測するこ
とで、岩石1の微小変位を求めることができるが、θ
1、θ2は右辺第2項で示すように、音速の変動分△c
が超音波送信器2と超音波受信器3との間の距離L1あ
るいは超音波送信器2と超音波受信器4との間の距離L
2のオーダーで大きく変化する。
By measuring the phase differences θ1 and θ2 between the signal received by the ultrasonic receiver 3 and the signal transmitted by the ultrasonic transmitter 2, the minute displacement of the rock 1 can be obtained.
As shown in the second term on the right side, 1, θ2 is a variation of sound velocity Δc
Is the distance L1 between the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 3 or the distance L between the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 4
It changes greatly in the order of 2.

【0022】ここで、上記で求めた送信信号13と受信
信号14、15との位相差θ1、θ2から、その差θ1
−θ2を求めると、次式のようになる。
Here, from the phase differences θ1 and θ2 between the transmission signal 13 and the reception signals 14 and 15 obtained above, the difference θ1
When −θ2 is obtained, the following expression is obtained.

【0023】[0023]

【数2】 (Equation 2)

【0024】最初、超音波受信器3、4が超音波送信器
2から等距離、すなわちL1= L2であるとすると、
右辺第2項はキャンセルされる。あるいは、右辺第2項
で表される音速変動による変化分は、L1−L2のオー
ダーで変化することから、無視し得るほど小さくなる。
また、θ1−θ2を用いることで、使用周波数付近より
低い周波数の外来ノイズの影響を受けにくくなる。
First, assuming that the ultrasonic receivers 3 and 4 are equidistant from the ultrasonic transmitter 2, that is, L1 = L2,
The second term on the right side is cancelled. Alternatively, the change due to the sound speed fluctuation represented by the second term on the right-hand side changes in the order of L1−L2, and thus becomes negligibly small.
In addition, the use of θ1−θ2 makes it less likely to be affected by external noise having a frequency lower than the vicinity of the used frequency.

【0025】このθ1−θ2の値から、岩石1の微小な
変位量および傾きを求めると、例えば、岩石1の傾き△
ψは次式で表される。
From the value of θ1−θ2, a minute displacement amount and inclination of the rock 1 can be obtained.
ψ is represented by the following equation.

【0026】[0026]

【数3】 (Equation 3)

【0027】ここで、dは超音波受信器3、4間の距離
である。式中の右辺の音速c0+△cの影響は、上述の
式より、計測して求められたθ1−θ2に含まれる音速
c0+△cの影響分とキャンセルすることになるので、
音速等の気象条件の補正を行う必要がなくなる。
Here, d is the distance between the ultrasonic receivers 3 and 4. The effect of the sound speed c0 + △ c on the right side of the expression is canceled by the effect of the sound speed c0 + △ c included in θ1−θ2 obtained by measurement from the above expression.
There is no need to correct weather conditions such as sound speed.

【0028】図3は請求項1、2において、岩石1上に
超音波受信器を取り付け、そこより一定の距離だけ離れ
た安定した場所に、超音波送信器を取り付けたときの実
施例を組み合わせたものを示す。
FIG. 3 shows a combination of the first and second embodiments wherein the ultrasonic receiver is mounted on the rock 1 and the ultrasonic transmitter is mounted on a stable place at a certain distance from the ultrasonic receiver. Are shown.

【0029】超音波送信器2は超音波送波器201、超
音波送信回路202で構成されている。また、超音波受
信器3、4、5は超音波受波器301、401、501
と超音波受信回路302、402、502で構成されて
いる。請求項1では超音波送波器201より発した超音
波の送信信号13は、超音波受波器301、401にて
受信信号14、15として受信される。超音波受信器
3、4で得られた受信信号14、15は、受信信号ケー
ブル303、403を介して信号処理装置7に伝送され
る。請求項2(超音波受信器を3個とした場合)では上
記に加えて、超音波受信器5で得られた受信信号16
が、受信信号ケーブル503を介して信号処理装置7に
送られる。
The ultrasonic transmitter 2 comprises an ultrasonic transmitter 201 and an ultrasonic transmission circuit 202. Also, the ultrasonic receivers 3, 4, 5 are ultrasonic receivers 301, 401, 501.
And ultrasonic receiving circuits 302, 402, and 502. According to the first aspect, the transmission signal 13 of the ultrasonic wave emitted from the ultrasonic wave transmitter 201 is received as the reception signals 14 and 15 by the ultrasonic wave receivers 301 and 401. The reception signals 14 and 15 obtained by the ultrasonic receivers 3 and 4 are transmitted to the signal processing device 7 via the reception signal cables 303 and 403. In claim 2 (when three ultrasonic receivers are used), in addition to the above, the reception signal 16 obtained by the ultrasonic receiver 5 is added.
Is sent to the signal processing device 7 via the reception signal cable 503.

【0030】また、超音波送信器2からは送信信号13
に同期した送信同期信号17が同期ケーブル203を通
して変位計測装置7に伝送される。上記においては、変
位計測装置7への信号の伝送は、受信信号ケーブル30
3、403、503や同期ケーブル203などの有線ケ
ーブルを用いているが、これに代わり、公知技術である
無線技術を利用することもできる。
The transmission signal 13 is transmitted from the ultrasonic transmitter 2.
Is transmitted to the displacement measuring device 7 through the synchronous cable 203. In the above, the transmission of the signal to the displacement measuring device 7 is performed by the reception signal cable 30.
Although a wired cable such as 3, 403, 503 or the synchronization cable 203 is used, a wireless technology, which is a known technology, can be used instead.

【0031】変位計測装置7に伝送された各信号は変位
計測装置7内の信号処理回路9に入力されて、送信同期
信号17と受信信号14、15、16との位相差検出、
各超音波受信器3、4、5間での位相差比較及び岩石1
の微小な傾き、変位量の検出が行われた後、各データが
一時記憶装置11に格納されるとともに、例えば、被監
視対象物の位相差や変位量やあるいは傾きや干渉縞の時
間的変化等をデータ表示装置12に表示させる。このと
き、一時記憶装置11内にある前回測定したデータとの
比較が行われる。また、得られたデータはデータ伝送ケ
ーブル10を介して記憶装置8に伝送され、格納され
る。
Each signal transmitted to the displacement measuring device 7 is input to a signal processing circuit 9 in the displacement measuring device 7 to detect a phase difference between the transmission synchronization signal 17 and the reception signals 14, 15, and 16;
Comparison of phase difference between each of the ultrasonic receivers 3, 4, 5 and rock 1
After the detection of the minute inclination and the displacement of the object, the respective data are stored in the temporary storage device 11 and, for example, the temporal change of the phase difference and the displacement of the monitored object or the inclination and the interference fringe. Are displayed on the data display device 12. At this time, comparison with the previously measured data in the temporary storage device 11 is performed. The obtained data is transmitted to the storage device 8 via the data transmission cable 10 and stored.

【0032】図4には請求項9の変位計測装置の実施例
を示す。変位計測装置7内での岩石1の変位量計測の処
理フローを示す。変位計測装置7での処理フローは、ま
ず、入力信号から、図2で示したように送信同期信号1
7と受信信号14、15、16との位相差θ1、θ2、
θ3を検出するステップ1、次に各超音波受信器3、
4、5間での位相差比較を行うステップ2、ステップ2
で得た値と各超音波受信器3、4、5間の距離等から、
岩石1の微小な傾き及び変動を検出するステップ3、そ
の結果をデータ表示装置12に表示するステップ4、結
果を一時記憶装置11及び記憶装置8に伝送するステッ
プ5から成り立っている。このとき、ステップ2の操作
を行わずに位相差θ1、θ2、θ3から岩石1の微小な
傾き及び変位を求めると、気象条件の補正等の手段が必
要となってくる。そこで、ステップ2の操作を行うこと
で、位相差θ1、θ2、θ3に含まれる気象条件による
誤差分をキャンセルできるため、ステップ3での岩石1
の微小な傾き及び変位が、気象条件の補正を行わずに、
すなわち請求項7に示す気象条件に左右されずに常時計
測できることになる。また、ステップ2でθ1とθ2、
θ1とθ3のように位相差を比較することで、ステップ
3において岩石1の3次元的な変位量を求めることがで
きる。
FIG. 4 shows an embodiment of the displacement measuring apparatus according to the ninth aspect. 4 shows a processing flow of measuring the displacement amount of the rock 1 in the displacement measuring device 7. The processing flow in the displacement measuring device 7 is as follows. First, as shown in FIG.
7, and the phase differences θ1, θ2,
Step 1 for detecting θ3, then each ultrasonic receiver 3,
Step 2, Step 2 for comparing the phase difference between 4 and 5
From the value obtained in and the distance between the ultrasonic receivers 3, 4, and 5, etc.,
The method comprises: a step 3 for detecting a slight inclination and fluctuation of the rock 1; a step 4 for displaying the result on the data display device 12; and a step 5 for transmitting the result to the temporary storage device 11 and the storage device 8. At this time, if the minute inclination and displacement of the rock 1 are obtained from the phase differences θ1, θ2, and θ3 without performing the operation of Step 2, means for correcting weather conditions and the like are required. Therefore, by performing the operation in step 2, the error due to the weather conditions included in the phase differences θ1, θ2, and θ3 can be canceled.
The slight inclination and displacement of, without correcting the weather conditions,
That is, it is possible to always measure without being influenced by the weather condition. In step 2, θ1 and θ2,
By comparing the phase differences like θ1 and θ3, the three-dimensional displacement amount of the rock 1 can be obtained in step 3.

【0033】図5には、図3とは逆に、請求項1、2に
おいて、岩石1上に超音波送信器を取り付け、そこより
一定の距離だけ離れた安定した場所に、超音波受信器を
取り付けたときの実施例を組み合わせたものを示す。こ
のとき、装置の構成、処理フロー等は超音波送信器と超
音波受信器の配置が異なるのみで図3、4で示したもの
と同じである。
In FIG. 5, contrary to FIG. 3, the ultrasonic transmitter is mounted on the rock 1 according to claims 1 and 2, and the ultrasonic receiver is placed in a stable place at a certain distance from the ultrasonic transmitter. 1 shows a combination of the embodiments when the device is attached. At this time, the configuration of the apparatus, the processing flow, and the like are the same as those shown in FIGS. 3 and 4 except for the arrangement of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver.

【0034】図6には請求項3において、岩石1上に複
数個の超音波受信器を取り付け、そこより一定の距離だ
け離れた安定した場所に、複数個の超音波送信器を取り
付けたときの実施例を示す。逆に、岩石1上に複数個の
超音波受信器を取り付け、そこより一定の距離だけ離れ
た安定した場所に、複数個の超音波送信器を取り付けた
場合も、超音波送信器と超音波受信器の配置が異なるだ
けで同じである。これは請求項1、2の実施例、図3、
5で示したものと原理的には同じであるが、複数個の超
音波送信器を用いるため、送信周波数の異なる超音波送
信器を使用すると、様々なオーダーでの被監視対象物の
変位量を計測できる。
FIG. 6 shows a case in which a plurality of ultrasonic receivers are mounted on the rock 1 and a plurality of ultrasonic transmitters are mounted at a stable place at a fixed distance therefrom. The following shows an example. Conversely, when a plurality of ultrasonic receivers are mounted on the rock 1 and a plurality of ultrasonic transmitters are mounted at a stable location separated by a certain distance therefrom, the ultrasonic transmitter and the ultrasonic It is the same except that the arrangement of the receiver is different. This is the embodiment of claims 1 and 2, FIG.
Although the principle is the same as that shown in FIG. 5, since a plurality of ultrasonic transmitters are used, if ultrasonic transmitters having different transmission frequencies are used, the displacement amount of the monitored object in various orders Can be measured.

【0035】つぎに、超音波の干渉波を利用する場合に
は、2個以上の超音波送信器あるいは受信器を用いるの
で、音波伝搬経路での気象の影響が送信信号あるいは受
信信号に等しく影響するため、気象条件の影響を受けに
くくなる。例えば、2個の超音波送信器2、6の送信信
号をp1、p2、振幅をE、送信信号p1とp2の遅延
量をτ1とすると、送信信号p1、p2は次式で表され
る。
Next, when using an ultrasonic interference wave, since two or more ultrasonic transmitters or receivers are used, the influence of weather on the sound wave propagation path equally affects the transmission signal or the reception signal. Therefore, it is less affected by weather conditions. For example, if the transmission signals of the two ultrasonic transmitters 2 and 6 are p1 and p2, the amplitude is E, and the delay amount between the transmission signals p1 and p2 is τ1, the transmission signals p1 and p2 are represented by the following equations.

【0036】[0036]

【数4】 (Equation 4)

【0037】任意の計測時間において、超音波送信器2
と超音波受信器3との間の距離をL1、超音波送信器6
と超音波受信器3との間の距離をL2とし、このとき、
近接する音波伝搬経路での音速および伝搬損失は等しい
として、音速をc0とすると、超音波受信器3での受信
信号s1は、送信信号p1、p2の重ね合わせとなるの
で、次式で表される。
At an arbitrary measurement time, the ultrasonic transmitter 2
The distance between the ultrasonic transmitter 3 and the ultrasonic receiver 3 is L1, and the ultrasonic transmitter 6
And the distance between the ultrasonic receiver 3 and L2,
Assuming that the sound speed and the propagation loss in the adjacent sound wave propagation paths are equal and the sound speed is c0, the reception signal s1 at the ultrasonic receiver 3 is a superposition of the transmission signals p1 and p2, and is expressed by the following equation. You.

【0038】[0038]

【数5】 (Equation 5)

【0039】この受信信号s1の包絡線検波を行い、キ
ャリア成分を取り除くと、包絡線検波信号a1は次式と
なる。
When the envelope detection of the received signal s1 is performed and the carrier component is removed, the envelope detection signal a1 is expressed by the following equation.

【0040】[0040]

【数6】 (Equation 6)

【0041】この包絡線検波信号s2が0となるような
式中の送信信号p1とp2の遅延量τ1を検出すると次
式となる。
Detecting the delay amount τ1 of the transmission signals p1 and p2 in the expression such that the envelope detection signal s2 becomes 0, the following expression is obtained.

【0042】[0042]

【数7】 (Equation 7)

【0043】また、次に任意時間後の計測時において、
岩石1が元の位置より変動していたとすると、超音波送
信器2と超音波受信器3との間の距離はL1からL1+
△L1へ、超音波送信器2と超音波受信器4との間の距
離はL2からL2+△ L2へと変化し、そのときの音
速が前回計測時より、音速変動分△cだけ変化したとす
ると、 音速c1= c0+△cとなり、超音波送信器
2、6の送信信号p3、p4の振幅をE、遅延量をτ2
とすると、送信信号p3、p4と超音波受信器3での受
信信号s2は次式となる。
Next, at the time of measurement after an arbitrary time,
Assuming that the rock 1 has fluctuated from the original position, the distance between the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 3 is from L1 to L1 +
To ΔL1, the distance between the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 4 changes from L2 to L2 + △ L2, and the sound speed at that time changes by the sound speed fluctuation Δc from the previous measurement. Then, the sound speed c1 = c0 + △ c, the amplitude of the transmission signals p3 and p4 of the ultrasonic transmitters 2 and 6 is E, and the delay amount is τ2.
Then, the transmission signals p3 and p4 and the reception signal s2 at the ultrasonic receiver 3 are expressed by the following equation.

【0044】[0044]

【数8】 (Equation 8)

【0045】[0045]

【数9】 (Equation 9)

【0046】この受信信号s2の包絡線検波を行い、キ
ャリア成分を取り除くと、包絡線検波信号a2は次式と
なる。
When the envelope detection of the received signal s2 is performed to remove the carrier component, the envelope detection signal a2 is expressed by the following equation.

【0047】[0047]

【数10】 (Equation 10)

【0048】この包絡線検波信号a2が0となるような
式中の送信信号p3とp4の遅延量τ2を検出すると次
式となる。
When the delay amount τ2 of the transmission signals p3 and p4 in the equation where the envelope detection signal a2 becomes 0 is detected, the following equation is obtained.

【0049】[0049]

【数11】 [Equation 11]

【0050】ここで、各遅延量τ1、τ2の差をとると
次式となる。
Here, the difference between the delay amounts τ1 and τ2 is given by the following equation.

【0051】[0051]

【数12】 (Equation 12)

【0052】上式は、(数2)で示した式と同様な形と
なり、右辺第2項が十分小さくなって気象条件の影響を
受けにくくなる。
The above equation has the same form as the equation shown in (Equation 2), and the second term on the right-hand side becomes sufficiently small to be less affected by weather conditions.

【0053】請求項4と請求項10を組み合わせた実施
例を、1例として図7に示す。本実施例では岩石1に2
個の超音波送信器2と6を取付固定している。超音波受
信器3は、この2個の超音波送信器を結んだ直線に対す
る垂直2等分線の線上の任意の位置に設置する。
FIG. 7 shows an embodiment in which claims 4 and 10 are combined as an example. In this embodiment, the rock 1 is 2
The ultrasonic transmitters 2 and 6 are attached and fixed. The ultrasonic receiver 3 is installed at an arbitrary position on a line of a bisector perpendicular to a straight line connecting the two ultrasonic transmitters.

【0054】超音波送信器2と6の送信波形は最初、図
8で示すように同位相で同振幅で、ある一定間隔の不連
続信号18と19を送信している。設置位置の関係よ
り、図7の超音波受信器2に到達する受信波形は、図8
の20の波形となる。受信信号は超音波送信器3と4と
超音波受信器2の距離より、一定時間後t1において受
信波形20のat1の振幅値を得る。
As shown in FIG. 8, the transmission waveforms of the ultrasonic transmitters 2 and 6 initially transmit discontinuous signals 18 and 19 having the same phase and the same amplitude and at certain intervals. From the relationship of the installation position, the reception waveform reaching the ultrasonic receiver 2 in FIG.
20 is obtained. The reception signal obtains the amplitude value of at1 of the reception waveform 20 at a time t1 after a predetermined time from the distance between the ultrasonic transmitters 3 and 4 and the ultrasonic receiver 2.

【0055】ここで、図9のように、岩石1が元あった
位置AよりBに移動すると、1例として、超音波送信器
2と6の送信波形を変化させなくとも、超音波受信器2
に到達する受信波形は見かけ上、図10の21および2
2の波形が合成された波形23になる。受信信号は超音
波送信器2と6と超音波受信器3の移動後の距離より、
一定時間後t2において受信波形23の振幅値at2を
得る。
Here, as shown in FIG. 9, when the rock 1 moves from the original position A to the position B, as an example, the ultrasonic wave receivers 2 and 6 can receive the ultrasonic wave without changing the transmission waveforms. 2
Are apparently received at 21 and 2 in FIG.
The waveform 23 becomes the synthesized waveform 23. The received signal is obtained from the distance after the ultrasonic transmitters 2 and 6 and the ultrasonic receiver 3 have moved.
After a certain time t2, the amplitude value at2 of the received waveform 23 is obtained.

【0056】図7および図9の変位計測装置7は、超音
波受信器3が受信するこの不連続信号の最初に到達する
振幅値at1、およびat2を検出し、一時記憶装置1
1またはデータ記憶装置8に記憶し、一時記憶装置11
またはデータ記憶装置8に記憶されている干渉パターン
による振幅値と変位方向または変位量の関係を、信号処
理回路9により比較、照合し、得られた変位方向または
変位量をデータ記憶装置8、あるいはデータ表示装置1
2へ出力する。
The displacement measuring device 7 shown in FIGS. 7 and 9 detects the amplitude values at1 and at2 that reach the beginning of the discontinuous signal received by the ultrasonic receiver 3, and temporarily stores the amplitude values at1 and at2.
1 or the data storage device 8 and the temporary storage device 11
Alternatively, the signal processing circuit 9 compares and compares the relationship between the amplitude value and the displacement direction or the displacement amount based on the interference pattern stored in the data storage device 8 and compares the obtained displacement direction or displacement amount with the data storage device 8 or Data display device 1
Output to 2.

【0057】請求項5と請求項6を組み合わせた実施例
を図11に示す。この実施例では超音波受信器3を岩石
に1個取付け、超音波送信器2と6を結ぶ直線の垂直2
等分線の線上に、超音波受信器3を設置しているだけ
で、後は上述の実施例と全く同一である。
FIG. 11 shows an embodiment in which the fifth and sixth aspects are combined. In this embodiment, one ultrasonic receiver 3 is attached to a rock, and a vertical line 2 connecting the ultrasonic transmitters 2 and 6 is formed.
The only difference is that the ultrasonic receiver 3 is installed on the line of equal lines, and the rest is exactly the same as the above-described embodiment.

【0058】請求項4と請求項10を組み合わせた実施
例に請求項6を加えた実施例を図12に示す。本実施例
では、変位計測装置7によって、検出、記憶される不連
続信号の最初に到達する振幅値at1、およびat2を
信号処理回路9によって比較検出し、信号処理回路9は
この振幅値の差を検出すると送信波形制御装置24に送
信波形の位相を変化させるよう命令を出す。送信波形制
御装置24は超音波送信器2または6の片方、あるいは
超音波送信器2と6の両方の送信波形の位相を時間と共
に変化させる。一時記憶装置11に記憶されているat
1の振幅値と検出、記憶を継続しているat2の振幅値
を比較し、at1とat2が再び同一振幅となったら信
号処理回路9は、送信波形制御装置24に送信波形の位
相の変化を止めるよう命令を出す。このとき、送信波形
制御装置24は自動的あるいは信号処理回路9の要求に
より送信波形の位相情報を信号処理回路9に出力する。
信号処理回路9は送信波形制御装置24より入力された
位相情報および、一時記憶装置11またはデータ記憶装
置8に記憶している振幅値at1および過去のat2の
値より変位方向または変位量を検出し、得られた変位方
向または変位量をデータ記憶装置8、あるいはデータ表
示装置12へ出力する。
FIG. 12 shows an embodiment in which claim 6 is added to an embodiment in which claims 4 and 10 are combined. In the present embodiment, the displacement measurement device 7 compares and detects the amplitude values at1 and at2 that reach the beginning of the discontinuous signal detected and stored by the signal processing circuit 9, and the signal processing circuit 9 determines the difference between the amplitude values. Is detected, a command is issued to the transmission waveform controller 24 to change the phase of the transmission waveform. The transmission waveform controller 24 changes the phase of the transmission waveform of one of the ultrasonic transmitters 2 or 6, or both of the ultrasonic transmitters 2 and 6, with time. At stored in the temporary storage device 11
The signal processing circuit 9 compares the amplitude value of at1 with the amplitude value of at2 that has been continuously detected and stored, and when at1 and at2 have the same amplitude again, the signal processing circuit 9 notifies the transmission waveform control device 24 of the change in the phase of the transmission waveform. Command to stop. At this time, the transmission waveform controller 24 outputs the phase information of the transmission waveform to the signal processing circuit 9 automatically or at the request of the signal processing circuit 9.
The signal processing circuit 9 detects a displacement direction or a displacement amount from the phase information input from the transmission waveform control device 24, the amplitude value at1 stored in the temporary storage device 11 or the data storage device 8, and the past value of at2. Then, the obtained displacement direction or displacement amount is output to the data storage device 8 or the data display device 12.

【0059】図13に請求項8の実施例を示す。被監視
対象物に対して、正面方向の超音波送信器と超音波受信
器の配置Cとそれと直交する超音波送信器と超音波受信
器の配置Dにより構成されている。正面方向の超音波送
信器と超音波受信器の配置Cでは被監視対象物のずれに
よる前後方向の変位に対して測定が困難であるが、超音
波送信器と超音波受信器の配置Cと直行する超音波送信
器と超音波受信器の配置Dを用いた計測を行うことで、
上記の前後方向のずれを計測することが可能である。ま
た、他の方向に対しても超音波送信器と超音波受信器の
配置を変えることで同様なことがいえる。
FIG. 13 shows an eighth embodiment. An arrangement C of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver in the front direction and an arrangement D of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver orthogonal to the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver are provided for the monitored object. With the arrangement C of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver in the front direction, it is difficult to measure the displacement in the front-rear direction due to the displacement of the monitored object, but the arrangement C of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver is difficult. By performing the measurement using the arrangement D of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver that are orthogonal,
It is possible to measure the above-mentioned longitudinal displacement. The same can be said for other directions by changing the arrangement of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明にて提供する技術によって、従来
技術と比較して、気温、湿度、気圧、風、降雨、降雪、
霧の気象条件の影響を受けにくいので、全天候型の観測
を行うことができる。また、被監視対象物の3次元微小
変位計測を簡単な構成により実現できるため、低価格な
システムの実現が可能である。
According to the technology provided by the present invention, the temperature, humidity, pressure, wind, rainfall, snowfall,
Because it is hardly affected by fog weather conditions, all-weather observations can be performed. Further, since the three-dimensional minute displacement measurement of the monitored object can be realized with a simple configuration, a low-cost system can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例で、落石監視システムの概念
図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a rockfall monitoring system according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した送信超音波信号と受信超音波信号
との関係を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a transmission ultrasonic signal and a reception ultrasonic signal shown in FIG.

【図3】本発明の一実施例である。FIG. 3 is an embodiment of the present invention.

【図4】本発明における信号処理回路を有する変位計測
装置内の処理フローである。
FIG. 4 is a processing flow in a displacement measuring device having a signal processing circuit according to the present invention.

【図5】図3で示した超音波送信器と超音波受信器の配
置を換えた場合の一実施例である。
FIG. 5 is an embodiment in which the arrangement of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver shown in FIG. 3 is changed.

【図6】図3に関連し、複数個の超音波送信器と超音波
受信器を用いる場合の一実施例である。
FIG. 6 relates to FIG. 3 and shows an embodiment in which a plurality of ultrasonic transmitters and ultrasonic receivers are used.

【図7】本発明で、超音波の干渉波を利用する場合の一
実施例である。
FIG. 7 is an embodiment of the present invention in which an ultrasonic interference wave is used.

【図8】図7での送信超音波信号と受信超音波信号との
関係を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between a transmission ultrasonic signal and a reception ultrasonic signal in FIG. 7;

【図9】本発明で、超音波の干渉波を利用する場合の一
実施例である。
FIG. 9 is an embodiment of the present invention where an ultrasonic interference wave is used.

【図10】図9での送信超音波信号と受信超音波信号と
の関係を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a relationship between a transmission ultrasonic signal and a reception ultrasonic signal in FIG. 9;

【図11】本発明で、超音波の干渉波を利用する場合の
一実施例である。
FIG. 11 is an embodiment of the present invention in which an ultrasonic interference wave is used.

【図12】本発明で、超音波の干渉波を利用する場合の
一実施例である。
FIG. 12 is an embodiment of the present invention where an ultrasonic interference wave is used.

【図13】本発明で被監視対象物に対する超音波送信器
と超音波受信器の配置を変えた場合の一実施例である。
FIG. 13 shows an embodiment in which the arrangement of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver with respect to the monitored object is changed in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:被監視対象物 2:超音波送信器 201:超音波送波器 202:超音波送信回路 203:同期ケーブル 3、4、5:超音波受信器 301、401、501:超音波受波器 302、402、502:超音波受信回路 303、403、503:受信信号ケーブル 6:超音波送信器 601:超音波送波器 602:超音波送信回路 603:同期ケーブル 7:変位計測装置 8:データ記憶装置 9:信号処理回路 10:データ伝送ケーブル 11:一時記憶装置 12:データ表示装置 13、18、19、21、22:送信信号 14、15、16、20、23:受信信号 17:同期信号 24:送信波形制御装置 θ1、θ2:送信信号と受信信号との位相差 at1、at2;受信信号の振幅値 A、B:岩石1の位置 C、D:超音波送信器と超音波受信器の被監視対象物に
対する位置 t、t1、t2:時間 c0、c1:音速、△c:音速変動分 L1:超音波送信器2と超音波受信器3間の距離 △ L1:超音波送信器2と超音波受信器3間の距離の
変化分 L2:超音波送信器2と超音波受信器4間の距離 △ L2:超音波送信器2と超音波受信器4間の距離の
変化分 f:周波数、E:振幅値、d:超音波受信器3、4間の
距離 p1、p2、p3、p4:送信信号 s1、s2:受信信号、a1、a2:包絡線検波信号 τ1、τ2: 送信信号p1とp2の遅延量
1: Object to be monitored 2: Ultrasonic transmitter 201: Ultrasonic transmitter 202: Ultrasonic transmission circuit 203: Synchronous cable 3, 4, 5: Ultrasonic receiver 301, 401, 501: Ultrasonic receiver 302, 402, 502: Ultrasonic receiving circuit 303, 403, 503: Received signal cable 6: Ultrasonic transmitter 601: Ultrasonic transmitter 602: Ultrasonic transmitting circuit 603: Synchronous cable 7: Displacement measuring device 8: Data Storage device 9: signal processing circuit 10: data transmission cable 11: temporary storage device 12: data display device 13, 18, 19, 21, 22: transmission signal 14, 15, 16, 20, 23: reception signal 17: synchronization signal 24: Transmission waveform controller θ1, θ2: Phase difference between transmission signal and reception signal at1, at2; Amplitude value of reception signal A, B: Position of rock 1 C, D: Ultrasonic transmitter and supersonic Position of wave receiver with respect to monitored object t, t1, t2: time c0, c1: sound speed, Δc: sound speed fluctuation L1: distance between ultrasonic transmitter 2 and ultrasonic receiver 3 △ L1: ultrasonic wave L2: distance between the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 4 ΔL2: change in the distance between the ultrasonic transmitter 2 and the ultrasonic receiver 4 Minute f: frequency, E: amplitude value, d: distance between the ultrasonic receivers 3, 4 p1, p2, p3, p4: transmission signal s1, s2: reception signal, a1, a2: envelope detection signal τ1, τ2 : Delay amount of transmission signals p1 and p2

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片倉 景義 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 深見 明久 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 神田 義信 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 伏見 仁志 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式 会社日立製作所情報通信事業部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Keiyoshi Katakura 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Information and Communications Division of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yoshinobu Kanda, 216 shares in Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture In-house Hitachi, Ltd. Hitachi, Ltd. Information and Communication Division

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】監視を要する対象物(岩石、防護壁、岩
盤、橋梁等の構造物)の表面に、2個の超音波受信器を
取り付け、そこより一定の距離だけ離れた安定した場所
に、1個の超音波送信器を取り付ける。そのとき、2個
の超音波受信器で得られる受信信号と送信信号との位相
差を検出し、比較することで被監視対象物の微小な傾き
および変位量を計測する。あるいは逆に1個の超音波送
信器を被監視対象物に取り付け、2個の超音波受信器を
一定の距離だけ離れた安定した場所に設置して被監視対
象物の微小な傾きおよび変位量を計測する、超音波を利
用した変位計測システム。
1. Two ultrasonic receivers are mounted on the surface of an object (a structure such as a rock, a protective wall, a bedrock, a bridge, etc.) which needs to be monitored, and the ultrasonic receiver is placed in a stable place at a fixed distance from the ultrasonic receiver. Attach one ultrasonic transmitter. At this time, the phase difference between the reception signal and the transmission signal obtained by the two ultrasonic receivers is detected and compared to measure the minute tilt and displacement of the monitored object. Or, conversely, one ultrasonic transmitter is attached to the monitored object, and two ultrasonic receivers are installed at a stable place separated by a certain distance, and the minute tilt and displacement amount of the monitored object are set. , A displacement measurement system that uses ultrasonic waves.
【請求項2】被監視対象物に、複数個の超音波受信器を
取り付け、そこより一定の距離だけ離れた安定した場所
に、1個の超音波送信器を取り付ける。あるいは逆に1
個の超音波送信器を被監視対象物に取り付け、複数個の
超音波受信器を一定の距離だけ離れた安定した場所に設
置して、被監視対象物の微小な3次元の傾き及び変位量
を計測する、請求項1の超音波を利用した変位計測シス
テム。
2. A plurality of ultrasonic receivers are attached to an object to be monitored, and one ultrasonic transmitter is attached to a stable place separated by a predetermined distance therefrom. Or 1
Attach the ultrasonic transmitters to the object to be monitored, and install a plurality of ultrasonic receivers in a stable place at a fixed distance away from each other. The displacement measuring system using ultrasonic waves according to claim 1, wherein the displacement is measured.
【請求項3】被監視対象物に、複数個の超音波受信器を
取り付け、そこより一定の距離だけ離れた安定した場所
に、複数個の超音波送信器を取り付けて、被監視対象物
の微小な傾き及び変位量を計測する、請求項1、2の超
音波を利用した変位計測システム。
3. A plurality of ultrasonic receivers are mounted on a monitored object, and a plurality of ultrasonic transmitters are mounted on a stable place at a fixed distance from the plurality of ultrasonic receivers. The displacement measuring system using ultrasonic waves according to claim 1, wherein the displacement measuring system measures minute inclination and displacement.
【請求項4】被監視対象物に、2個以上の超音波送信器
を取り付け、そこより一定の距離だけ離れた安定した場
所に、超音波受信器を1箇所以上取り付ける。その時、
各々の超音波送信器より送信され合成された超音波の干
渉波の振幅値信号を検出することで、被監視対象物の微
少な変位方向または変位量を計測し、記録する超音波を
利用した変位計測システム。
4. At least two ultrasonic transmitters are attached to the object to be monitored, and one or more ultrasonic receivers are attached to a stable place separated by a certain distance therefrom. At that time,
By detecting the amplitude value signal of the interference wave of the ultrasonic wave transmitted and synthesized from each ultrasonic transmitter, the minute displacement direction or displacement amount of the monitored object is measured, and the recorded ultrasonic wave is used. Displacement measurement system.
【請求項5】被監視対象物に、1個以上の超音波受信器
を取り付け、そこより一定の距離だけ離れた安定した場
所に、超音波送信器を2箇所以上取り付ける。その時、
各々の超音波送信器より送信され合成された超音波の干
渉波の振幅値信号を検出することで、被監視対象物の微
小な変位方向または変位量を計測し、記録する、請求項
4の超音波を利用した変位計測システム。
5. One or more ultrasonic receivers are attached to the object to be monitored, and two or more ultrasonic transmitters are attached to a stable place at a fixed distance therefrom. At that time,
The minute displacement direction or displacement amount of the monitored object is measured and recorded by detecting the amplitude value signal of the interference wave of the ultrasonic wave transmitted and synthesized from each ultrasonic transmitter. A displacement measurement system using ultrasonic waves.
【請求項6】請求項4又は5の変位計測システムにおい
て、2個またはそれ以上の、超音波送信器にて送信され
る送信信号の位相を任意に変化させる手段を有し、超音
波受信器で得られた超音波の干渉波の振幅値信号とあら
かじめ設定された検出閾値、または時々刻々記録されて
いる記録信号とを比較する手段を有し、被監視対象物の
変位方向または変位量を計測し、記録することを特徴と
する変位計測システム。
6. The displacement measuring system according to claim 4, further comprising means for arbitrarily changing two or more transmission signal phases transmitted by the ultrasonic transmitter, and comprising: Has a means for comparing the amplitude value signal of the interference wave of the ultrasonic wave obtained in the above with a preset detection threshold, or a recording signal that is recorded moment by moment, the displacement direction or displacement amount of the monitored object A displacement measuring system characterized by measuring and recording.
【請求項7】時々刻々変化する気温、湿度、気圧、風、
降雨、降雪、霧等の気象の影響を受けにくく、全天候型
の計測を可能とすることを特徴とする、請求項1、2、
3、4、5、6のいずれかの超音波を利用した変位計測
システム。
7. The air temperature, humidity, pressure, wind,
The method according to claim 1, wherein the apparatus is hardly affected by weather such as rainfall, snowfall, and fog, and enables all-weather measurement.
A displacement measurement system using any of the ultrasonic waves of 3, 4, 5, and 6.
【請求項8】超音波送信器および超音波受信器の被監視
対象物に対する配置を変化させることで、被監視対象物
の3次元的変位を観測することを特徴とする、請求項
1、2、3、4、5、6、7のいずれかの変位計測シス
テム。
8. The three-dimensional displacement of the monitored object is observed by changing the arrangement of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver with respect to the monitored object. A displacement measurement system according to any one of 3, 4, 5, 6, and 7.
【請求項9】超音波受信器にて受信された受信信号を入
力信号とし、送信信号と受信信号との位相差を求め、超
音波受信器間での位相差を比較することで、気象条件の
影響を受けずに、被監視対象物の微少な傾き及び変位量
を検出、出力、記録、表示することを特徴とする変位計
測装置。
9. A weather condition is obtained by taking a received signal received by an ultrasonic receiver as an input signal, determining a phase difference between the transmitted signal and the received signal, and comparing the phase difference between the ultrasonic receivers. A displacement measuring device characterized by detecting, outputting, recording, and displaying a slight inclination and displacement amount of a monitored object without being affected by the object.
【請求項10】超音波受信器にて受信された受信信号を
入力信号とし、その振幅値信号と、あらかじめ設定され
た検出閾値、または時々刻々記録されている記録信号と
を比較する手段を有し、被監視対象物の変位方向また変
位量を検出し、出力、記録、表示することを特徴とす
る、請求項9の変位計測装置。
10. A means for receiving a received signal received by an ultrasonic receiver as an input signal and comparing the amplitude value signal with a predetermined detection threshold value or a recorded signal recorded every moment. The displacement measuring apparatus according to claim 9, wherein the displacement direction and the displacement amount of the monitored object are detected, output, recorded, and displayed.
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