Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.3
no.3
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pp.237-243
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1999
Recently, there has been considerable interest in the development of fiber-optic sensors based on fiber Bragg gratings (FBGs), which can be made into Ge-doped fiber's core by UV phase mask or holographic methods. A good sensitivity and small size of this sensor make it an ideal candidate for distributed sensing in smart structures or other structural monitoring applications. In this study, fiber optic Bragg grating sensor, which could be applied to measure the absolute strains, was constructed and the strain sensitivity of this sensor was investigated in order to apply to the structural health monitoring. Fiber Fabry-Perot (FFP) filter has been used to detect the optical signals instead of optical spectrum analyzer. It has been convenient to determine the structural strains from the output signal of FBGs. The fiber optic Bragg grating sensor was attached on the aluminum beam near the electrical strain gage to measure the same strain. The relationship between strain and fiber signal was linearly fitted. The strain sensitivity of the fiber optic Bragg grating sensor was determined as $l.57{\mu}{\varepsilon}/{\mu}sec$ from the aluminum beam test.
Pipelines play an important role in urban water supply and drainage, oil and gas transmission, etc. This paper presents a technique for pattern recognition of fiber optic vibration signals collected by a distributed vibration sensing (DVS) system using a deep learning residual network (ResNet). The optical fiber is laid on the pipeline, and the signal is collected by the DVS system and converted into a 64 × 64 single-channel grayscale image. The grayscale image is input into the ResNet to extract features, and finally the K-nearest-neighbors (KNN) algorithm is used to achieve the classification and recognition of pipeline damage.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.05a
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pp.81-84
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2007
In this paper, fiber optic sound and vibration monitoring sensor which is latticed shape structure based on Sagnac interferometer is fabricated and tested in laboratory conditions. To detect external vibrations surface mounted fibers on the latticed steel wire fence with a dimension of 170cm by 180cm is used. To detect external sound frequency the tightened fiber optic itself wire netting fence with a dimension of 50cm by 50cm is used. Experiments for the detection of the excited vibration and sound signals were performed. A small vibrator induced external vibration signal and it is applied to the latticed structure in the range of 100Hz to several kHz. External sound signal applied to the fiber optic sensor net using non-directional sound speaker. The detected optical signals were compared and analyzed to the detected both accelerometer and microphone signals in the time and frequency domain. Based on the experimental results, distributed fiber optic sensor using Sagnac interferometer detected effectively external vibration and sound signal and had a good performance. This system can be expanded to the monitoring of a significant system and to the structural health monitoring system.
A methodology based on distributed fiber optic sensors is proposed to detect the lateral buckling for subsea pipelines in this study. Uncontrolled buckling may lead to serious consequences for the structural integrity of a pipeline. A simple solution to this problem is to control the formation of lateral buckles among the pipeline. This firms the importance of monitoring the occurrence and evolution of pipeline buckling during the installation stage and long-term service cycle. This study reports the experimental investigations on a method for distributed detection of lateral buckling in subsea pipelines with Brillouin fiber optic sensor. The sensing scheme possesses the capability for monitoring the pipeline over the entire structure. The longitudinal strains are monitored by mounting the Brillouin optical time domain analysis (BOTDA) distributed sensors on the outer surface of the pipeline. Then the bending-induced strain is extracted to detect the occurrence and evolution of lateral buckling. Feasibility of the method was validated by using an experimental program on a small scale model pipe. The results demonstrate that the proposed approach is able to detect, in a distributed manner, the onset and progress of lateral buckling in pipelines. The methodology developed in this study provides a promising tool for assessing the structural integrity of subsea pipelines.
The buried fiber optic cable as a distributed intrusion sensor for detecting and locating intruders along the long perimeters is proposed. Phase changes resulting from either the pressure of the intruder on the ground immediately above the buried fiber or from seismic disturbances in the vicinity are sensed by a phase-sensitive optical time-domain reflectometer. Light pulses from a Er:fiber cw laser with a narrow, <3kHz-range, spectral width and a frequency drift of < 1 MHz/min are injected into one end of the fiber, and the backscattered light from the fiber is monitored with a photodetector. Results of preliminary studies, measurement of phase changes produced by pressure and seismic disturbances in buried fiber optic cables and simulation of ${\varphi}-OTDR$ response over long fiber paths, to establish the feasibility of the concept are described. The field experiments indicate adequate phase changes, more than 1t-rad, are produced by intruders on foot and vehicle for burial depths in the 0.2 m to 1 m range in sand, clay and fine gravel soils. The simulations predict a range of 10 km with 35 m range resolution and 30 km with 90 m range resolution. This technology could in a cost-effective manner provide enhanced perimeter security.
Recently great efforts and investment have been made in order to develop a structural health monitoring technology using fiber optic sensors. Therefore, in this study, we have focused on the development of a fiber optic BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis) sensor system in order to measure strains distributed on large structures by an optical fiber. The fiber optic BOTDA sensor was constructed simply, with only two electro-optic modulators. The results of strain measurement tests of an optical fiber showed that the strain can be determined accurately from the Brillouin frequency shift measurement on the strain induced range of 10 m in the total fiber length of 4.8 kIn using 200 averaged signals. Also, the strain sensitivity of Samsung single mode fiber was 4.81 MHz/O.Ol % under the test. test.
In this study, the feasibility of using telecommunication single-mode optical fiber (SMF) as a distributed fiber optic strain and crack sensor was evaluated in concrete pavement monitoring. Tensile tests on various sensors indicated that the $SMF-28e^+$ fiber revealed linear elastic behavior to rupture at approximately 26 N load and 2.6% strain. Six full-scale concrete panels were prepared and tested under truck and three-point loads to quantify the performance of sensors with pulse pre-pump Brillouin optical time domain analysis (PPP-BOTDA). The sensors were protected by precast mortar from brutal action during concrete casting. Once air-cured for 2 hours after initial setting, half a mortar cylinder of 12 mm in diameter ensured that the protected sensors remained functional during and after concrete casting. The strains measured from PPP-BOTDA with a sensitivity coefficient of $5.43{\times}10^{-5}GHz/{\mu}{\varepsilon}$ were validated locally by commercial fiber Bragg grating (FBG) sensors. Unlike the point FBG sensors, the distributed PPP-BOTDA sensors can be utilized to effectively locate multiple cracks. Depending on their layout, the distributed sensors can provide one- or two-dimensional strain fields in pavement panels. The width of both micro and major cracks can be linearly related to the peak strain directly measured with the distributed fiber optic sensor.
In order to do continuous health monitoring of large structures, it is necessary that the distributed sensing of strain and temperature of the structures be measured. So, we present the temperature compensation of a signal from a fiber optic BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis) sensor. A fiber optic BOTDA sensor has good performance of strain measurement. However, the signal of a fiber optic BOTDA sensor is influenced by strain and temperature. Therefore, we applied an optical fiber on the beam as follows: one part of the fiber, which is sensitive to the strain and the temperature, is bonded on the surface of the beam and another part of the fiber, which is only sensitive to the temperature, is located nearby the strain sensing fiber. Therefore, the strains can be determined from the strain sensing fiber while compensating for the temperature from the temperature sensing fiber. These measured strains were compared with the strains from electrical strain gages. After temperature compensation, it was concluded that the strains from the fiber optic BOTDA sensor had good coincidence with those values of the conventional electrical strain gages.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.5
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pp.142-148
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2004
In this paper, to detect exciting frequency on the latticed fence structure, fiber optic sensor using Sagnac interferometer was fabricated and tested. The latticed structure fabricated with dimension of 180 cm wide and 180 cm high, the optical fiber, 50 m in length, distributed and fixed on the latticed structure. Single mode fiber, a laser with 1,550 m wavelength, and $3{\times}3$ coupler were used. Excited vibration signal applied to the latticed structure from 200 Hz to 1 KHz. The detected optical signals were compared to the detected acceleration signals and analyzed on the time and frequency domain. Based on the experimental results, fiber optic sensor using Sagnac interferometer detected exciting frequency, effectively. This system can be applied to the structural health monitoring system.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2006.03a
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pp.1100-1109
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2006
In this study, two different technologies which can measure temperature simultaneously at many points are introduced. One is to use a thermal sensor cable that is comprised of addressable thermal sensors connected in parallel within a single cable. The other is to use an optic fiber with Distributed Temperature Sensing (DTS) system. The difference between two technologies can be summarized as follows. A thermal sensor cable has a concept of 'point sensing' that can measure temperature at accurate position of a thermal sensor. So the accuracy and resolution of temperature measurement are up to the ability of the thermal sensor. Whereas optic fiber sensor has a concept of 'distributed sensing' because temperature is measured by ratio of Stokes and anti-Stokes component intensities of Raman backscatter that is generated when laser pulse travels along an optic fiber. It's resolution is determined by measuring distance, measuring time and spatial resolution. The purpose of this study is that application targets of two temperature measurement techniques are checked in technical and economical phases by examining the strength and weakness of them. Considering the functions and characteristics of two techniques, the thermal sensor cable will be suitable to apply to the assessment of groundwater flow, geothermal distribution and grouting efficiency within 300m distance. It is expected that the optic fiber sensor can be widely utilized at various fields (for example: pipe line inspection, tunnel fire detection, power line monitoring etc.) which need an information of temperature distribution over relatively long distance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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