Abstract
There are to be some cracks on the material degradation part or the stress concentration parts of the main members, which carry on over-loads, of structures. Because these cracks can be used to evaluate the structural health status, it is important to monitor the crack growth for maintaining the structural safety. In this study, the fiber Bragg grating sensor with a drop ball was developed as a sensor for crack growth detection of an existing crack. The crack growth detection sensor was constructed with three parts: a probe part, a wavelength controling light source and receiver part, and an impact part. The probe part was just formed with a fiber Bragg grating optical fiber The wavelength controling light source part was composed of a current supplying circuit, a DFB laser diode, and a TEC controling circuit for wavelength control. Also, the impact part was just implemented by dropping a steel ball. The performance of this sensor was confirmed by the experiments of the crack detection with an aluminum plate having one existing crack. According to these experiments, the difference of the sensor signal outputs was correlated with the crack length. So, it was confirmed that this sensor could be applied to monitor the crack growth.
구조물의 주요 부재들은 임의의 부분에 과대 하중이 작용하거나 반복 하중을 받아서 재료가 열화되면 균열이 발생한다. 이러한 균열은 구조물의 안전성을 평가할 수 있는 중요한 인자이며 균열의 진전 여부가 구조물의 안전성을 평가하기 위한 중요한 지표로 사용할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 구조물의 기존 균열이 진전하는지를 감시하기 위하여 광섬유 브래그 격자 센서를 개발하였다. 이 센서 시스템은 탐촉자, 파장제어 광원부 및 광수신부, 그리고 가진부로 구성된다. 센서 탐촉자 부분은 광섬유 브래그 격자 소자만으로 구성된다. 파장제어 광원부는 전류공급회로와 DFB(distributed feedback) 레이저 다이오드로 구성되고 파장 제어 회로는 레이저 다이오드의 온도를 바꾸어 파장을 제어한다. 또한 가진부는 강체 낙하구에 의하여 구현한다. 이렇게 구성된 센서의 성능은 알루미늄판에 임의의 균열을 만들고 센서를 작동시키면서 출력 신호를 검토하면서 확인하였다. 광섬유 브래그 격자 센서의 출력 신호의 변화는 균열 길이 변화에 따라서 크게 변화되어 나타나므로 균열 진전 탐지 가능성이 충분함을 확인할 수 있었다.
