• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2000년도 춘계학술대회논문집A
• /
• pp.411-414
• /
• 2000

Optical Triangulation Probes (OTPs) are widely used for their simple structure. high resolution, and long operating range. However, errors originating from speckle, inclination of the object, source power fluctuation, ambient light, and noise of the detector limit their usability. In this paper, we propose new design criteria for an error-reduced OTP. The light source module for the system consists of an incoherent light source and a multimode optical fiber for eliminating speckle and shaping a Gaussian beam Intensity profile. A diffuse-reflective white copy paper, which is attached to the object, makes the light intensity distribution on the change-coupled device(CCD). Since the peak positions of the intensity distribution are not related to the various error sources, a sub-pixel resolution signal processing algorithm that can detect the peak position makes it possible to construct an error-reduced OTP system

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
• /
• pp.10-14
• /
• 2006

FBG sensors are able to measure the strain of structures more easily and durable than electronic resistance gages and thus many researches are on the way to apply the FBG sensor for response monitering of infrastructures. This study investigates the deflection estimation technique using FBG sensors. Several FBG sensors are multiplexed in single optical fiber and installed. in parallel pairs along the length of the structure. The measured strains at the top and bottom of a cross section can be transferred to the curvature of the section which can be used to calculate its displacement. It has been demonstrated that the estimated deflections using the FBG sensor are compared well with the readings from displacement transducers. The results show that the proposed instrumentation technique is capable of estimating the vertical deflection of the structures for various loading conditions including impact and dynamic loads, which is crucial in the structural health monitoring.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제31권5호
• /
• pp.259-266
• /
• 2018

이 실험연구는 PSC 교량의 생애주기 프리스트레스 측정용 헤테로코어 광파이버 센서를 개발하기 위한 선행연구이며, 기존의 헤테로코어 변위센서의 정밀도를 향상하기 위한 실험이다. 실험결과 최대 $2{\mu}m$ 단위의 변위 변화량을 측정할 수 있었다. 즉, 변위측정 길이가 30cm의 센서모듈을 설계했을 때 설계기준압축강도(fck)가 40MPa인 경우 0.2MPa 단위의 응력변화를 측정이 가능함을 확인하였다. 따라서 본 실험의 결과는 향후 진행될 내부매립용 센서모듈 개발에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.35-43
• /
• 2012

일반적으로 교량의 하중저항능력인 내하력은 교량의 거동에 큰 영향을 줄 수 있는 심각한 손상, 결함, 재료적인 열화현상이 존재하지 않는다면 이론적인 방법으로 평가한 내하력보다 여유가 있다. 그러나 현재 내하력을 구하기위한 재하실험 및 구조해석 과정에서 이미 오차가 포함되어 있어 응답보정계수의 신뢰성이 떨어지고 있다. 이에 본 연구에서는 센서의 센싱 문제와 구조해석 모델의 적정성에 오차를 해결하기 위하여 센서부에서 기존의 전기저항식 변형률, 변위 센서의 문제점을 도출하여 성능이 우수한 스마트 센서인 광섬유 스마트 센서로의 변화를 추진하고자 한다. 또한, 다양한 구조해석 모델 해석을 통하여 최적의 적정 모델을 선정함으로서 응답보정계수의 정확성을 향상시키고자 하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.23-29
• /
• 2017

본 연구에서는 선박이송용 트레슬의 표면에 부착할 수 있는 광섬유센서 패키지를 설계하고 파장다중분할방식에 기초한 센서 네트워크를 설계한 후, 모의 트레슬 유닛을 이용한 실험을 통하여 트레슬의 구조적 건전 모니터링을 위한 스마트 트레슬의 가능성을 확인하였다. 광섬유 브래그 격자 센서는 알루미늄 관으로 만들어진 원통형으로 패키징 되었다. 또한, 패키징 된 광섬유 센서를 폴리머 튜브에 삽입 한 후, 튜브 내부에 에폭시를 충전하여 센서가 해수에 대한 부식저항과 내구성을 갖도록 하였다. 패키지 된 광섬유 센서는 0.2 MPa 하의 수압테스트를 통하여 해수에서의 사용에 대한 신뢰성도 검증되었다. 트레슬의 변형에 관한 유한 요소 해석에 의해 얻어진 트레슬 부재의 변위가 큰 곳을 중심으로 트레슬에 부착할 브래그 격자의 수와 위치를 결정하였다. 최대 하중이 가해지는 트레슬 부재의 변형은 ${\sim}1000{\mu}{\varepsilon}$의 변형율로 분석되었으며, 그 때 트레슬에 걸리는 최대 하중으로 인한 센서의 브래그 파장 변화는 ~1,200 pm으로 계산되었다. 유한 요소 해석에서 얻은 결과에 따라 센서의 브래그 파장 간격을 3~5 nm로 결정하여 트레슬에 하중이 가해 졌을 때 센서 사이의 브래그 격자 파장값이 겹치지 않도록 설계하였다. 5개의 광섬유센서 패키지로 구성된 센서 모듈 5개를 연결하면 브래그 격자 센서 50개가 네트워크 될 수 있으므로, 브래그 격자 파장 검출기의 광원 중심 파장이 1550 nm에서 150 nm 광학 창 내에서 모두 검출될 수 있도록 하였다. 모의 트레슬 유닛에 부착 된 5개의 광섬유 센서 패키지의 브래그 파장 이동은 광섬유 루프미러를 사용하는 브래그 격자 파장검출기에 의해 잘 검출되었으며, 그 때 검출된 브래그 격자 센서의 값은 최대 변형률이 약 $235.650{\mu}{\varepsilon}$로 측정되었다. 센서 패키징과 네트워킹의 모델링 결과는 실험 결과와 서로 잘 일치하였다.

• 센서학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.163-170
• /
• 2000

광주파수 변조 광섬유 간섭형 센서가 변위, 변형률 및 힘 등의 물리량을 측정하기 위하여 개발되어졌다. 일반적인 광섬유 간섭형 센서는 물리량에 따라 단지 정현파 형태의 신호를 보이기 때문에 물리량의 증감을 구별하는 것이 매우 어렵다. 본 연구에서는 물리량의 증감 방향을 구별하면서 물리량을 측정하기 위하여 단지 톱니파형으로 변조시킨 광원만을 사용하는 광섬유 마이켈슨 센서를 성하였다. 센서 출력은 일정한 정현파가 출력되도록 조절되어졌다. 출력신호는 일정 시간 간격동안 파형의 개수를 계수함에 의하여 처리되어졌다. 변형률은 파형 개수 변화량에 변형률을 구하기 위한 게이지 상수만을 곱함에 의하여 계산되었다. 이 센서의 변형률 측정 성능을 검토하기 위하여 광섬유 센서와 전기저항형 변형률 게이지가 부착된 알루미늄 시험편을 사용하여 만능시험기로 반복하중을 가하여 변형률의 증감을 측정하는 실험을 수행하였다. 이 실험으로부터 광섬유 센서에 의하여 측정된 변형률 변화량이 전기저항형 변형률 게이지의 변화량과 잘 일치하고 있음을 확인할 수 있었다.

• Journal of Magnetics
• /
• 제7권4호
• /
• pp.151-155
• /
• 2002

In situ stress changes at interfaces of ultrathin magnetic films were measured by means of a non-contact optical fiber bundle displacement detector. A bending of the substrate due to stress of a deposited film was detected in cantilever geometry. The highest sensitivity of 134 mV/$\mu$m for the displacement detector was realized with a help of computer simulation. The detector was applied to in situ stress measurements of Co/Pt and Ni/Pd magnetic multilayer films prepared on the glass substrates by dc magnetron sputtering. The detector turned out to have a submonolayer sensitivity that enables to observe coherent-to-incoherent transition in these mismatched multilayers and even detect the stress changes within the monoatomic coverage. This highly sensitive detector paves new way to probe the stress relaxation at an interface in ultrathin films.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2000년도 가을 학술발표회논문집(I)
• /
• pp.517-522
• /
• 2000

In the past few years, the nondestructive inspection technology has greatly developed due to the increased necessity to gain a complete understanding of the bridge behavior. Especially, the deformations of bridges contain a lot of informations about its health state. By measuring these deformations it is possible to analyze the loading and aging behavior of the structure. However, the current methods (such as LVDT, dial gage, optical displacement tranceducer, etc) are often of changeable application on site and have the limitations of installation. In this paper, the classical beam theory was reviewed and the deflections of structure are estimated using measured strain which is easy to acquire. The applicability of this algorithm is verified by a preliminary steel beam test and two types of concrete beam tests. Also fiber optic sensors as well as resistive strain gages were installed in the concrete beams to establish the applicability of fiber optic sensors in the field of civil engineering.

• 지질공학
• /
• 제19권1호
• /
• pp.63-70
• /
• 2009

한국원자력연구원 내에 위치하는 지하연구시설의 안정적인 운영을 위하여 터널 내 벽면과 주변 사면의 지반변위 및 온도 변화를 실시간 감시할 수 있는 시스템을 구축하였다. 이 시스템은 광섬유센서케이블의 센서 기능을 활용하여 케이블 전체가 하나의 센서 기능을 하는 분포개념의 온도 및 변형을 측정기법을 이용한 것으로서 기존의 특정지점 계측방법과는 확연하게 차별된다. 이 기법은 구조물의 특성에 따라 선택적으로 탄력적 적용이 가능하여, 최대 매 1 m 간격으로 총연장 30 km까지 하나의 운영체계로 감시할 수 있는 기능을 가지고 있다. 변형특성의 계측 범위는 1 m 당 1 mm 변위 크기까지 계측이 가능하며, 변위 발생 위치와 변위가 진행하는 방향까지 계측 가능하다. 온도는 $0.01^{\circ}C$ 해상도를 가지며 케이블 종류에 따라 $-160{\sim}600^{\circ}C$까지 계측이 가능하다. 지하연구시설에서 1년 간의 모니터링 결과, 터널 벽면 및 주변 사면에서 뚜렷한 변위 혹은 거동은 확인할 수 없었으나, 지하수 누출에 의해 점진적으로 영향이 미칠 것으로 예상되는 징후를 확인하였다. 이로서 숏크리트로 처리한 터널 벽면의 균열변형 및 붕괴/낙반사고를 사전에 감지하고, 암반 내 지하수위의 등락과 함께 연구 터널내 환기상태를 감시, 관리할 수 있는 시스템을 구축하게 되었다. 이 외에도 이 시스템은 복잡한 구조를 갖는 플랜트의 변형은 물론 장대 구조물과 고층빌딩, 대형선박, 장대 교량, 댐과 송수관로 및 지하철 등의 안전 유지상태 및 누수 등의 감시에도 적용 가능하다. 특히 온도 변화 감시 기능은 목재 건조물에도 효과적으로 이용할 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제5권3호
• /
• pp.173-180
• /
• 2001

In the past few years, the nondestructive inspection technology has greatly developed due to the increased necessity to gain a complete understanding of the bridge behavior. Especially, the deformations of bridges contain a lot of informations about its health state. By measuring these deformations it is possible to analyze the loading and aging behavior of the structure. However, the current, methods (such as LVDT, dial gage, optical displacement transducer, etc) are often of changeable application on site and have the limitations of installation. In this paper, the classical beam theory was reviewed and the deflections of structure are estimated using measured strain which is easy to acquire. The applicability of this algorithm is verified by laboratory(simple reinforced concrete beam) and field test. By this test, we proposed correction factor to estimate deflection of reinforced concrete beam after cracking, and analyze about the generation of correction factor. Also fiber optic sensors as well as resistive strain gages were installed in the concrete beams to establish the applicability of fiber optic sensors in the field of civil engineering.