진동측정용 광섬유 격자센서 패키지 개발 = Development and application of fiber bragg grating sensor package for the measurement of vibration.
저자
발행사항
서울 : 홍익대학교 대학원, 2011
학위논문사항
학위논문(석사)-- 홍익대학교 대학원 : 세라믹공학과 2011. 2
발행연도
2011
작성언어
한국어
DDC
621.3692 판사항(22)
발행국(도시)
서울
형태사항
viii, 50장 : 삽도 ; 26 cm.
일반주기명
지도교수: 김기수
참고문헌(46 - 47장) 수록.
DOI식별코드
소장기관
평탄하지 못한 도로를 자동차가 고속으로 주행하게 되면, 자동차의 속도에 의한 도로와의 마찰이 발생하여 자동차에는 매우 큰 흔들림이 발생하고 이에 따라 진동이 도로표면에 전달되어져 오는데, 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating, FBG)를 이용한 진동센서를 개발하여 이를 측정하는 것이 가능한지 검토하였다.
본 연구는 FBG진동센서패키지 개발과 현장적용으로 진행되었으며 그 결과는 다음과 같다.
첫째, 진동센서를 도로에 설치하려면 도로의 콘크리트를 깨고 매립을 하는 것이 가장 좋은 방법이다. 하지만, 도로를 훼손하는 것은 좋은 접근이 아닌 것으로 판단하여 갓길의 차선에 근접한 곳에 줄눈형태의 얇은 공간을 확보하여 매설하는 방법으로 그 속에 내장이 가능하도록 얇은 두께의 광섬유 진동센서를 초기 디자인 하였다.
둘째, 질량체(mass)를 광섬유의 격자부분에 직접 인가하여 진동 시 질량체의 움직임에 의해 변하는 광섬유의 변형률을 이용하여 진동을 측정 하였다.
셋째, 변형률을 이용하는 스트레인 센서는 통상적으로 온도에 민감하기 때문에 온도변화를 상쇄해 줄 수 있는 디자인이 되어야 한다. 이를 위하여 질량체(mass)의 양쪽에 상하로 광섬유를 부착하여 상호 온도보정을 해주었다.
넷째, FBG 진동센서에 1000 με의 Pre-strain을 부가하여 분해능을 향상시켜 민감하게 측정할 수 있도록 개발하였다.
다섯째, 가진장치를 이용한 실내테스트 결과, 충격을 주는 패턴에 따라 신호의 크기가 변화됨을 확인할 수 있었다. 또한, 진동센서 내의 상부의 FBG에서부터 오는 데이터와 하부의 FBG에서부터 오는 데이터를 합산하여 온도보상된 데이터를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
여섯째, 현장적용 결과, 도로의 평탄성에 따른 패턴을 구분하기 위하여 평탄성 상·하의 도로에서 측정 비교하였으며, 도로상의 문제가 있는 부위를 집중적으로 모니터링하고, 관리하는 진동센서로의 활용가능성을 확인하였다.
Is not even the automobile travelled the road with a high speed and when, rubbing with the road in compliance with the speed of the automobile occurred and to the automobile it is big it shook very and this it occurred and it followed hereupon and the vibration came to be delivered back in the surface and it comes, it developed the vibrating sensor which uses the optical fiber Bragg grating (fiber Bragg grating and FBG) and measuring this investigated the possible region.
The research which it sees the result to be advanced with FBG vibration sensor development and site application with afterwords is same.
First, when it establishes the vibrating sensor in the road, it awakes the concrete of the road and it is a method where the thing which it does is best a reclamation. But, damaging the road judged with the fact that the good approach is not and a thin space and the masonry joint form which will decrease in the place which gets near newly to the lane of route it secured in order for with the method which it lays the internal organs to be possible in the inside the optical fiber vibrating sensor of thin thickness initially, design it did.
Second, directness it authorized the mass body in lattice part of the optical fiber and vibrating at the time of quality and the body it moved and in compliance with the strain of the optical fiber which changes and the vibration it used it measured.
The strain sensor which uses a third, strain must become the design which is the possibility to offset a change of temperature because normally is sensitive to a temperature. For this in the both sides of quality and the body (mass) the optical fiber to attach under at, to do a trade name correction for temperature.
It adds 1000με Pre-strain in the fourth, FBG vibrating sensors and it improves sensitively, a resolution and it will be able to measure in order, it developed.
The interior test result which uses the system which fifth, it has, according to the pattern which gives a shock the size of signal changing, it will be able to confirm. Also, a possibility of getting the data temperature compensation it added up the data which comes from FBG of the data which comes from FBG of vibrating sensor undergarment tops and lower part there was it will be able to confirm.
Sixth, site application result, in order to divide the pattern which it follows in surface roughness of the road surface roughness as a matter of Measurement it compared from the road under, back it drove the ring to do, it manages the application possibility with the vibrating sensor which it confirmed the region which is coat problem intensively.
The research which it sees it leads and development of the vibrating sensor which uses the optical fiber Bragg grating (fiber Bragg grating and FBG) which forms the refractive index distribution which is periodic in the optical fiber high durability, high sensitivity, the nature which in electromagnetic waves interference (EMI) does not undergo an influence, low price, strong point of multiplexing possibility and high reliability the road it is continuous and long-term with character and it drives and not only the ring the degree the building bending, also the application possibility is expected vibrating grasp of earthquake diagnosis and the bridge.
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