大規模な構造動力学とSHMの非接触遠隔測定に向けて
橋梁のたわみと振動の正確な監視は、構造性能、疲労挙動、長期安全性を理解するために不可欠です。ひずみゲージ、加速度計、変位トランスデューサーなどの従来の方法は局所的な情報を提供しますが、接触設置、表面準備が必要で、しばしば交通を妨げます。
Ommatidia LiDARでは、非接触橋梁モニタリングを通じてQ-シリーズレーザードップラー振動計を進化させています。このシステムは、マルチチャンネルコヒーレントセンシングと先進的な光集積技術を組み合わせ、安全な遠隔地から橋梁全体にわたる振動と変位の3D測定を同時に実現します。
OmmatidiaのQ-シリーズレーザードップラー振動計による橋梁たわみのモニタリングにより、エンジニアは運用を中断することなく、実地規模での精密な干渉測定を実現できるようになりました。
技術的洞察：光コヒーレンスから構造動力学まで
システムの中核には、周波数掃引光源を通じて絶対距離とドップラー速度を測定するレーザーベースの技術である周波数変調連続波（FMCW）干渉法があります。
大規模並列フォトニック集積回路（PIC）を使用し、Q-シリーズセンサーはリアルタイムで128の光チャンネルを分析します。各チャンネルは干渉測距と振動測定を同時に実行します。
このアーキテクチャにより、システムは以下を実現します：
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50メートルを超える範囲でのサブミリメートル変位分解能
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コヒーレント位相安定性を持つ数百点の同時測定
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モーダルおよび過渡応答解析に適したマルチキロヘルツサンプリングレート
これらの機能により、Qシリーズレーザードップラー振動計は連続または荷重試験橋梁たわみ監視に理想的です。
フィールドテスト：多径間道路橋でのたわみ測定
最近の実地試験では、スペインのトレス・カントス、カジェ・デ・ラ・イエルバブエナにある多径間道路橋の下にQ1s FMCW レーザードップラー振動計を設置しました（図1）。
三脚に取り付けたセンサーヘッド、コンピュータ、バッテリーのみを使用して、数分で設置を完了しました。128のレーザーチャンネルを橋桁の軸に沿って配置し、実際の交通時のたわみプロファイルを記録しました。
Googleマップビュー（左）と橋梁の画像（右）。OmmatidiaのQシリーズレーザードップラー振動計を使用した橋梁たわみ監視セットアップ。
データ収集を合理化するため、Ommatidiaは橋梁たわみのリアルタイム監視用に設計されたソフトウェアスイートDeflection Guard™を開発しました。最大精度のためにレーザーレーダー（距離）とレーザードップラー速度計（速度）モードを組み合わせています。 Deflection Guard™の動作原理： ユーザーはQ1sユニットから橋脚までの距離と三脚の高さを入力します。 50msごとに測定が行われ、後で完全なデータまたはビデオ再構成が可能になります。 最初のスキャンで各測定点での絶対距離と高さのベースラインを定義します。 その後、システムは速度計モードに切り替わり、10 nm/sまでの速度とピコメートル範囲の変位を検出できます。 橋のたわみは、作業員を危険にさらすことなく、安全かつ遠隔で数分以内に測定できます。リアルタイム監視のためのDeflection Guard™ソフトウェア
測定の構成。点線の緑色の線は目安です。OmmatidiaのQシリーズレーザードップラー振動計を使用した橋梁たわみ監視セットアップ。
結果：リアルタイム橋梁たわみと振動データ
実際の交通試験中、Deflection Guard™はトラックが上を通過する際の橋のたわみプロファイルを捕捉しました。
記録された最大垂直たわみは約0.3 mmでした。
40 kHzで取得された動的データにより、詳細なモード解析と過渡振動解析も可能となります。
無負荷時と負荷時の橋の状態を示すDeflection Guard™インターフェース。
トラック通過前後の橋のたわみを表示するソフトウェアインターフェース。
荷重試験からデジタルツイン開発まで
収集されたデータセットは、橋梁のデジタルツインの基礎を形成します。
これらのデータを処理することで、エンジニアはモードパラメータ、周波数応答関数、減衰や剛性の指標を抽出できます。時間の経過とともに、この情報により、目に見える損傷が発生する遥か前に構造的な変化を可視化し、劣化を早期に検出することが可能となります。
最近の開発には以下が含まれます：
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大型または多径間橋梁のためのマルチユニット同期
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長期SHMのための連続無人監視
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リアルタイム洞察のための自動データ融合とダッシュボード統合
スケーラブルな構造ヘルス監視に向けて
この研究は、非接触光学振動測定が従来の橋梁計測を補完または置き換えることができることを実証しています。
センサー設置の必要性を排除することで、Q-シリーズレーザードップラー振動計は、現代のインフラ管理に理想的な、迅速な展開、最小限のメンテナンス、継続的なカバレッジを実現します。
構造動力学研究者にとって、これはモデルの検証とモード相互作用の分析のための新しい方法を提供します。
土木・橋梁エンジニアにとって、これはメンテナンス計画、寿命延長分析、事後評価のための効率的な実用的ツールを提供します。
Ommatidia LiDARが鉄道および高速道路監視に拡大する中、Qシリーズは早期異常検出、より安全な検査、よりスマートな資産管理により、光学構造ヘルス監視（SHM）を再定義し続けています。
Ommatidia LiDARについて
Ommatidia LiDAR S.L.は、フォトニック集積回路を搭載した先進的なFMCW LiDARシステムを設計・製造しています。
同社のQ-シリーズレーザーレーダープラットフォームは、産業検査、航空宇宙計測、土木インフラモニタリングのための高精度計測とスケーラブルなアーキテクチャを提供します。
