Mutiplexed Fiber Optic Pressure Sensor Embedded in a Reinforced Concrete Structure

철근 콘크리트 구조물에 매설된 다중화 광섬유 압력 센서

Single mode fiber optic interferometers using the Fabry-Perot configuration were embedded in a reinforced concrete structure. These interferometers investigated the character of phase shift and strain for internal loads. The 10 mm length of FFPI in the continuous length of single mode fiber (SMF) were produced with two pieces of SMF coated were $TiO_2$ dielectric film utilizing the fusion splicing technique. The fabricated fiber optic Fabry-Perot interferometer(FFPI) and the 6 mm length of steel bar were buried with specimen ($100{\times}100{\times}50\;mm^3$) which was made of concrete structure. The resin protects FFPI and fiber leads from squeezed concrete. Sensors at different point in the structure were multiplexed by TDM (Time Division Multiplexing) method and the deformation to the external loads at each point could be monitored simultaneously. The output signals were proportional to the external loads applied to the structure and the sensitivity of the sensors were $1.03^{\circ}/kg$ and $0.76^{\circ}/kg$ respectively.

페브리-페롯 간섭계 원리를 이용한 광섬유 센서를 철근 콘크리트 구조물에 매설하고 구조물에 압력을 가했을 때 위상변화와 스트레인과의 특성 관계를 조사하였다. 단일모드 광섬유 (SMF) 내에 $TiO_2$ 유전체 박막을 용융 접합하여 공극의 길이가 10 mm인 광섬유 페브리-페롯 간섭계를 제작하였다. 제작한 페브리-페롯 간섭계와 6 mm의 철근을 $100{\times}100{\times}500\;mm^3$ 크기의 철근 콘크리트 구조물에 매설하였다. 광섬유 간섭계 및 광섬유 리드선은 접착제로 광섬유를 보호하였으며, 여러 지점에서 구조물이 받는 압력의 크기를 측정하기 위해 TDM 방식의 다중화 방법을 이용하였다. 제작한 광섬유 간섭계 센서의 광출력 특성은 인가한 하중에 따라 선형적으로 변화하였으며, 제작된 센서의 감도는 각각 $1.03^{\circ}/kg$와 $0.76^{\circ}/kg$이였다.