Multi-Point Optical Fiber Grating Strain Sensor System

광섬유 격자 다중화 스트레인 센서 시스템

An optical fiber sensor is capable of nondestructive measurement of a structure and it has an advantage of the immunity to electromagnetic interference because light is not affected by electromagnetic wave. In addition, if optical fibers are buried in an object like a concrete, this sensor tan analyze defects and physical status of the object without disassembling it. Especially, the fiber Bragg grating sensor is a promising optical fiber sensor capable of nondestructive test of such an object. A fiber Bragg grating has the characteristics of reflecting or blotting light of a specific wavelength. If we apply physical quantity like strain to the fiber Bragg grating, the center wavelength of the reflected light is shifted and then we can find the physical quantity applied to the fiber Bragg grating by measuring the center wavelength shift of the reflected light. The fiber Bragg grating sensor capable ot static and dynamic strain measurement is being used in health-monitoring of buildings, structures, etc. Recently increasing is interest in dynamic strain measurement inevitable to the civil structures such as roads and bridges. In this study we implemented the optical fiber sensor system which can measure dynamic strain at multiple points using Fabry-Perot wavelength demodulation. And we measured the static and dynamic strain using this sensor system with a test structure(cantilever). Measurement results were similar to those obtained with the conventional electrical measurement methods.

광섬유 센서는 구조물에 대한 비파괴적인 측정이 가능하고, 전자파에 의한 간섭이 발생하지 않으므로, 전자파 장애의 영향을 무시할 수 있는 장점이 있다. 또한 구조물 건조시 콘크리트 같은 대상체에 광섬유를 내장시킬 경우에는 검사시 대상체를 파괴시키지 않고서도 대상체의 손상여부와 역학적 거동을 측적 및 해석할 수 있는 비파괴 검사기술이다. 특히 광섬유 브래그 격자 센서는 그러한 대상체에 대한 비파괴 검사를 수행하는데 가장 적합한 센서이다. 광섬유 브래그 격자는 특정파장의 빛을 반사 또는 제거시키는 특성을 지니고 있으며, 스트레인 같은 물리량이 광섬유 브래그 격자에 가해지면, 반사되는 빛의 중심파장이 이동하여 이를 통해 물리량을 측정할 수 있다. 정 동적 스트레인을 측정할 수 있는 광섬유 브래그 격자 센서는 건축물이나 토목구조물 등의 안전 진단(health monitoring)을 위해 사용되고 있으며, 최근에는 도로나 교량과 같은 토목 구조물로의 응용에 있어서 필수적인 동적 스트레인의 측정에 대해 그 관심이 집중퇴고 있다. 본 연구에서는 패브리-페로(Fabry-Perot) 필터를 이용하여 다중점에서 동적 스트레인을 측정할 수 있는 센서 시스템을 제작하였으며, 제작된 센서 시스템을 모의 구조물(외팔보)에 적응하여 모의 구조물에 가해지는 정적, 동적 스트레인을 측정하였다. 측정 결과는 기존의 전기적 센서와 유사하였다.