Output Characteristics of Cable Sensor for Vibration Detection and its Application

岩盤斜面や地下空洞の壁面における破壊音や小規模の崩壊音の発生位置を2次元的に標定する方法の一つとして, ケーブルセンサの利用が考えられる. しかしながら既存のケーブルセンサについては, 詳細な計測原理が公表されていないためその応用が遅れていると考えられる. この研究ではケーブルセンサの基礎的な原理と特性について研究し次の事項を明らかにした. (1) ケーブルセンサの信号源は心線とそれを取り巻く絶縁材料の接触部にある. 絶縁材料に四フッ化エチレンと六フッ化プロピレン (FEP) を用いている今の場合, 両者の接触時, 仕事関数が小さい心線側から仕事関数の大きいFEP側に電子が流れ, 分離時には逆流する. この電荷の移動と接触部にできた電気容量を時間で微分した関数が計測回路への入力信号になっている. 出力電圧はこの微分関数を入力とした微分方程式を解くことで得られる. (2) ケーブルセンサの出力電圧は加速度測定値とべキ関数的な関係を持ち, 高い精度が要求されない場合にはケーブルセンサを加速度計の代替センサとして使用できる. (3) ケーブルセンサ複数本を床面に格子状に敷設することにより衝撃による震源位置を2次元的に位置標定できる. 以上, ケーブルセンサは岩盤料面における崩壊の前兆となる破壊音や小崩壊音や覆道, トンネル巻き出しへの落石衝撃を計測するのに利用できる可能性が高いといえる.