광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 복합재 구조물의 동적 모드 형상 측정

Abstract

파장 다중화 기법에 근거한 광섬유 브래그 격자 센서는 다점 측정이 가능한 광섬유 센서로서 이로 인해 구조물의 안전진단에 유리하다. 또한 광섬유 센서는 경량이며 질량 집중효과를 가지지 않으므로 구조물의 동적 특성에 영향을 끼치지 않는 장점을 가진다. 본 연구에서는 파장 이동 광섬유 레어즈를 광원으로 한 광섬유 센서 시스템에서 센서의 파장이동 즉 변형률을 정확히 측정하기 위해 외부적 회로를 개발하였으며, 이 것을 실시간으로 처리하고 출력하여주는 소프트웨어를 LabVIEW를 이용하여 구성하였다. 제작된 2채널의 센서 시스템은 10με 미만의 변형률 해상도를 가졌으며 140Hz의 샘플링 주파수로서 모든 센서를 실시간으로 모니터링 하는 것이 가능하였다. 센서 시스템의 성능을 평가하기 위해서 복합재 보를 자유진동 시키고 보의 여러 지점에서 변형률을 실시간으로 측정하는 실험을 수행하였다. 측정된 센서의 변형률로부터 복합재 보의 모드 형상과 고유진동수를 계산하였으며 이 결과를 FEM 상용코드인 ABAQUS를 이용한 해석결과와 비교하였다.