구조 건전성 모니터링을 위한 광섬유 브래그 격자 센서와 차동법을 적용한 로드셀 개발

국문 초록 (Abstract)

광섬유 센서 기술은 기존의 상용 센서의 어려움을 극복할 수 있어 전자기학 잡음과 전기 쇼크의 영향이 강한 폭발환경에서도 충분히 사용이 가능하다. 최근 이러한 장점들로 인해 여러 종류의 광섬유 센서들이 활발히 연구 개발되고 있다. 또한 비파괴검사/평가 분야로써 구조 건전성 감시를 위한 광섬유 센서의 다양한 적용 연구 분야가 존재한다. 그러나 로드셀과 같은 종류의 센서들은 상대적으로 상용화가 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 광섬유 브래그 격자 센서를 사용한 광섬유 로드셀을 보여준다. 본 로드셀의 형상은 링크 타입이고, 세 개의 광섬유 브래그 격자 센서를 사용하여 세 지점의 변형률을 각기 측정한다. 특히 이들 변형률은 온도와 같은 동상 잡음을 제거하기 위해 차동법을 사용하여 신호처리 된다. 더 나아가 본 로드셀의 감도, 선형성 그리고 해상도를 인장실험을 통해 성공적으로 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Emerging fiber optic sensor technologies have shown great potential to overcome the difficulties associated with conventional sensors. Fiber optic sensors are immune to EM noise and electric shock and thus can be used in explosion-prone areas. Several kinds of fiber optic sensors have been developed over the last two decades to take advantage of these merits. There have also been many field applications of fiber optic sensors for structural health monitoring as NDT/NDE. However, very few sensors, particularly a load cell have been successfully commercialized. This paper presents a load cell using fiber Bragg grating (FBG) sensors. The shape of the load cell is a link type, and three FBG sensors are used for measuring strains at three different points. Especially, these strains are processed with a differential method in order to exclude common mode noise such as temperature. Moreover, the sensitivity, the linearity and the resolution of the load cell were successfully verified from the experiment of tension test.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 광섬유 브래그 격자 센서 시스템
• 3. 단축 로드셀의 설계 및 제작
• 4. 로드셀의 보정 실험
• 5. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

• 1 A. T. Othonos, 32 : 2841-2845, 1993
• 2 김대현, "Vibration-Monitoring of a Real Bridge by Using a Moir'e-Fringe-Based Fiber Optic Accelerometer" 한국비파괴검사학회 27 (27): 556-562, 2007
• 3 류치영, "The strain monitoring of smart composite structures using fiber Bragg grating sensors by multiplexing method" 2001
• 4 D.-H. Kim, "Simultaneous monitoring of crack signals and strain of composites using a stabilized EFPI sensor system" 270-273 : 2146-2151, 2004
• 5 R. M. Measures, "Fiber optic sensors focus on smart systems" 8 (8): 37-46, 1992
• 6 D. Kersey, "Fiber grating sensors" 15 (15): 1442-1462, 1997
• 7 E. Udd, "Fiber Optic Smart Structures" John Wiley and Sons 1995
• 8 D.-H. Kim, "Damage detection of composite structures using a stabilized extrinsic fabry-perot interferometric sensor system" 13 (13): 593-598, 2004
• 9 K. O. Hill, "Bragg gratings fabricated in monomode photosensitive optical fiber by UV exposure through a phase mask" 62 (62): 1035-1037, 1993