KR101106975B1 - Fbg sensor package - Google Patents

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KR101106975B1
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sensor
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유영준
박기태
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한국건설기술연구원
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Abstract

PURPOSE: An optical fiber sensor package capable of measuring a large deformation using an optical fiber sensor is provided to measure a strain of a structural material without damage to an optical fiber sensor. CONSTITUTION: An optical fiber sensor package capable of measuring a large deformation using an optical fiber sensor comprises a sensor fixing device(10) and an optical fiber sensor(20). A first spring member(11) and a second spring member(12) are continuously integrated along the longitudinal direction of the sensor fixing device. The first spring member has the first rigidity. The second spring member has the second rigidity smaller than the first rigidity. A measurement target structural material(2) is fixed to the outer end of the first spring member and the outer end of the second spring member. One end of the optical fiber sensor measures the strain of the structural material and is attached to the terminating position of the first spring member.

Description

광섬유 센서를 이용하여 대변형의 측정이 가능한 광섬유 센서 패키지{FBG Sensor Package}Optical fiber sensor package that can measure large deformation using optical fiber sensor {FBG Sensor Package}

본 발명은 광섬유 센서를 이용하여 구조재의 변형률 등을 측정하는데 사용되는 광섬유 센서 패키지에 관한 것으로서, 구체적으로는 강성이 다른 스프링 부재의 조합으로 이루어진 센서 고정구에 광섬유 센서가 결합된 구성을 가지고 있어, 구조재에 대변형이 발생하더라도, 광섬유 센서의 손상 없이도 작은 변형률 측정범위를 가지는 광섬유 센서를 이용하여 구조재의 대변형을 측정할 수 있는 광섬유 센서 패키지에 관한 것이다.
The present invention relates to an optical fiber sensor package that is used to measure the strain, etc. of the structural member using the optical fiber sensor, specifically, the optical fiber sensor is coupled to a sensor fixture made of a combination of spring members having different rigidity, Even if a large deformation occurs, the present invention relates to an optical fiber sensor package that can measure a large deformation of a structural member using an optical fiber sensor having a small strain measurement range without damaging the optical fiber sensor.

강봉이나 철근, 기타 여러 가지 구조재의 변형률(strain)을 측정하기 위하여 광섬유 센서를 이용하려는 시도가 이루어지고 있다. 이러한 변형률 측정용 광섬유 센서의 대표적인 예로는 광섬유 브래그 격자 센서(Fiber Bragg Grating 센서/ 이하, "FBG 센서"라고 약칭함)가 있다. Attempts have been made to use fiber optic sensors to measure the strain of steel bars, rebars and other structural materials. A representative example of such a strain measurement optical fiber sensor is an optical fiber Bragg grating sensor (hereinafter, abbreviated as "FBG sensor").

일반적인 FBG 센서의 변형률 측정범위는 약 10,000με 정도로 작은 편이다. 그런데 구조재로서 강연선의 경우, 그 변형률이 20,000με 정도가 될 수 있다. 만일 작은 변형률 측정범위를 가지는 FBG 센서를 강연선 등의 구조재에 설치한 상태에서, FBG 센서의 변형률 측정범위를 초과하는 큰 변형률이 구조재에 발생하는 경우, FBG 센서 자체가 손상되기 때문에 구조재의 정확한 변형률을 측정할 수 없게 된다. The strain measurement range of a typical FBG sensor is as small as about 10,000 με. However, in the case of the stranded wire as a structural material, the strain may be about 20,000 με. If an FBG sensor having a small strain measuring range is installed in a structural member such as a stranded wire, and a large strain exceeding the strain measuring range of the FBG sensor occurs in the structural member, the FBG sensor itself will be damaged. It cannot be measured.

이와 같이 변형률 측정범위가 작은 FBG 센서를 이용해서는 강연선과 같이 큰 변형률이 발생하게 되는 구조재의 변형률을 측정할 수가 없다는 한계가 있는 것이다.
As described above, the FBG sensor having a small strain measurement range has a limitation in that it is impossible to measure the strain of a structural member such as a strand that causes a large strain.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 작은 변형률 측정범위를 가지는 광섬유 센서를 이용해서도 광섬유 센서의 손상없이 구조재에 발생한 큰 변형률(광섬유 센서의 변형률 측정범위를 넘어서는 변형률)을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. The present invention was developed to solve the above problems of the prior art, specifically, a large strain generated in the structural material without damaging the optical fiber sensor even when using the optical fiber sensor having a small strain measuring range (the strain measuring range of the optical fiber sensor It is an object to make it possible to accurately measure strain (over strain).

구체적으로는 광섬유 센서를 구조재에 견고하고 용이하게 설치할 수 있도록 하되, 광섬유 센서의 변형률 측정범위를 초과하는 큰 변형률이 구조재에 발생하더라도 광섬유 센서가 손상되지 않고 정확하게 구조재의 변형률을 측정할 수 있도록 구성된 광섬유 센서 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
Specifically, the optical fiber sensor can be installed firmly and easily on the structural member, but even if a large strain exceeding the strain measuring range of the optical fiber sensor occurs in the structural member, the optical fiber sensor is not damaged and the strain of the structural member can be accurately measured. It is an object to provide a sensor package.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 제1 강성을 가지는 제1 스프링 부재와, 상기 제1 강성보다 작은 제2 강성을 가지는 제2 스프링 부재가 길이 방향으로 서로 연속되어 일체화 되어 있는 부재로 이루어지고, 제1 스프링 부재의 외측 단부와 제2 스프링 부재의 외측 단부는 측정대상 구조재에 고정되는 센서 고정구와; 상기 센서 고정구의 표면에서 일단은 제1 스프링 부재의 시작 위치에 부착되어 고정되며, 광섬유 센서의 타단은 제1 스프링 부재의 종결 위치에 부착되어 고정되어 구조재의 변형률을 측정하는 광섬유 센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 광섬유 센서 패키지가 제공된다. In order to achieve the above object, in the present invention, the first spring member having a first rigidity and the second spring member having a second rigidity smaller than the first rigidity is formed of a member that is continuously integrated with each other in the longitudinal direction. A sensor fixture fixed to the structural object to be measured, the outer end of the first spring member and the outer end of the second spring member; One end of the surface of the sensor fixture is attached and fixed to the start position of the first spring member, the other end of the optical fiber sensor is attached to the fixed position of the first spring member fixed to include a fiber sensor configured to measure the strain of the structural member An optical fiber sensor package is provided.

이러한 본 발명의 광섬유 센서 패키지에서, 상기 제1 스프링 부재 및 제2 스프링 부재는, 판으로 이루어지진 금속 띠가 직각을 이루면서 지그재그 형상을 이루어진 구성을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 제2 스프링 부재는, 금속 띠의 지그재그 형상 간격이 제1 스프링 부재의 지그재그 형상 간격보다 더 넓게 구성되어 있거나 또는 금속 띠의 폭이 제1 스프링 부재의 금속 띠의 폭보다 더 작아서, 제2 스프링 부재가 제1 스프링 부재의 제1 강성보다 작은 제2 강성을 가질 수 있다.
In the optical fiber sensor package of the present invention, the first spring member and the second spring member may have a configuration in which a metal band made of a plate is formed at right angles and has a zigzag shape. In this case, the second spring member is configured such that the zigzag gap of the metal strip is wider than the zigzag gap of the first spring member or the width of the metal strip is smaller than the width of the metal strip of the first spring member. The second spring member may have a second rigidity less than the first rigidity of the first spring member.

본 발명의 광섬유 센서 패키지를 이용하면, 광섬유 센서의 변형률 측정범위를 초과하는 대변형이 구조재에 발생하더라도 광섬유 센서에 손상을 주지 않고 광섬유 센서를 이용하여 정확하게 구조재의 변형률을 측정할 수 있게 되는 효과가 발휘된다. Using the optical fiber sensor package of the present invention, even if a large deformation exceeding the strain measuring range of the optical fiber sensor occurs in the structural member, the strain of the structural member can be accurately measured using the optical fiber sensor without damaging the optical fiber sensor. Exerted.

또한, 본 광섬유 센서 패키지를 이용하면, 구조재의 변형률보다 더 큰 값을 가지는 구조재의 변위도 측정할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.
In addition, by using the optical fiber sensor package, the effect of being able to measure the displacement of the structural member having a value larger than the strain of the structural member is exerted.

도 1은 본 발명에 따른 광섬유 센서 패키지의 구성을 설명하기 위한 단순화된 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광섬유 센서 패키지의 일 실시예가 구조재에 결합되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 센서 패키지의 변형률 측정 원리를 설명하기 위한 개념도이다.1 is a simplified schematic diagram for explaining a configuration of an optical fiber sensor package according to the present invention.
Figure 2 is a schematic perspective view showing a state in which an embodiment of the optical fiber sensor package according to the present invention is coupled to the structural material.
3 is a conceptual diagram illustrating a principle of measuring strain of an optical fiber sensor package according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is described as one embodiment, whereby the technical spirit of the present invention and its core configuration and operation are not limited.

도 1에는 본 발명에 따른 광섬유 센서 패키지의 구성을 설명하기 위한 단순화된 개략도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 광섬유 센서 패키지의 일 실시예가 구조재에 결합되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. Figure 1 is a simplified schematic diagram for explaining the configuration of the optical fiber sensor package according to the present invention, Figure 2 is a schematic perspective view showing a state in which an embodiment of the optical fiber sensor package according to the present invention is coupled to the structural member Is shown.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 광섬유 센서 패키지(1)는, 서로 다른 강성(k1, k2)을 가지는 두 종류의 스프링 부재가 연속되어 일체화되어 있고 양단부는 측정대상 구조재(2)에 고정되는 센서 고정구(10)와, 상기 센서 고정구(10)의 표면에 양단이 고정되어 구조재(2)의 변형률을 측정하는 광섬유 센서(20)를 포함하여 구성된다. As shown in the figure, in the optical fiber sensor package 1 according to the present invention, two types of spring members having different stiffnesses k1 and k2 are continuously integrated and both ends thereof are fixed to the structure to be measured 2. Both ends of the sensor fixture 10 and the optical fiber sensor 20 is fixed to the surface of the sensor fixture 10 to measure the strain of the structural member (2).

구체적으로, 상기 센서 고정구(10)는, 제1 강성(k1)을 가지는 제1 스프링 부재(11)(도 2에서 L1 구간)와, 상기 제1 강성(k1)보다 작은 제2 강성(k2)을 가지는 제2 스프링 부재(12)(도 2에서 L2 구간)가 길이 방향으로 서로 연속되어 일체화되어 있는 부재로 이루어진다. 상기 센서 고정구(10)는 그 양단 즉, 제1 스프링 부재(11)의 외측 단부와 제2 스프링 부재(12)의 외측 단부가 각각 구조재(2)에 일체로 결합됨으로써, 구조재(2)의 외부에서 구조재(2)의 변형 발생 방향과 센서 고정구(10)의 길이 방향이 일치되도록 설치된다. In detail, the sensor fixture 10 may include a first spring member 11 having a first rigidity k1 (section L1 in FIG. 2) and a second rigidity k2 smaller than the first rigidity k1. The second spring member 12 (in the L2 section in FIG. 2) having a plurality is formed of a member that is continuously integrated with each other in the longitudinal direction. Both ends of the sensor fixture 10, that is, the outer end of the first spring member 11 and the outer end of the second spring member 12 are integrally coupled to the structural member 2, respectively, so that the exterior of the structural member 2 is provided. In the deformation direction of the structural member 2 and the longitudinal direction of the sensor fixture 10 is installed to match.

도 2에 도시된 실시예에서는, 상기 제1 스프링 부재(11) 및 제2 스프링 부재(12)는, 얇은 판으로 이루어지진 금속 띠가 직각을 이루면서 지그재그 형상을 이루어진 구성을 가지고 있다. 그러나 본 발명에서 제1 스프링 부재(11) 및 제2 스프링 부재(12)는 그 형상이 도면에 예시된 것에 한정되지 아니하며, 각각 제1 강성(k1)과 제2 강성( k2)을 가지면서 신축할 수 있는 스프링을 이룬다면 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 제1 강성(k1) 및 제2 강성(k2)의 절대값은 매우 작기 때문에 센서 고정구(10)의 설치는 구조재(2)의 변형에 실질적인 영향을 미치지 않는다. In the embodiment shown in FIG. 2, the first spring member 11 and the second spring member 12 have a configuration in which a metal strip made of a thin plate forms a zigzag shape while forming a right angle. However, in the present invention, the shape of the first spring member 11 and the second spring member 12 is not limited to those illustrated in the drawings, and the first spring member 11 and the second spring member 12 are stretched while having the first rigidity k1 and the second rigidity k2, respectively. If the spring can be made can be configured in a variety of shapes. Since the absolute values of the first stiffness k1 and the second stiffness k2 are very small, the installation of the sensor fixture 10 has no substantial effect on the deformation of the structural member 2.

본 발명에서 상기 제1 스프링 부재(11)의 제1 강성(k1)은 제2 스프링 부재(12)의 제2 강성(k2) 보다 크다. 도면에 도시된 실시예에서는, 제2 스프링 부재(12)를 이루는 지그재그 형상의 간격을 넓게 함으로써, 제2 스프링 부재(12)의 제2 강성(k2)을 제1 스프링 부재(11)의 제1 강성(k1)보다 작게 만들 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 제1 스프링 부재(11)와 제2 스프링 부재(12)의 지그재그 형상 간격을 동일하게 하면서 재질의 강성을 바꾸거나 금속 띠의 굵기(두께) 또는 금속 띠의 폭을 변경함으로써 위와 같은 강성 차이를 실현할 수도 있다. In the present invention, the first rigidity k1 of the first spring member 11 is greater than the second rigidity k2 of the second spring member 12. In the embodiment shown in the drawing, by increasing the zigzag intervals of the second spring member 12, the second rigidity k2 of the second spring member 12 is reduced to the first of the first spring member 11. It can be made smaller than the rigidity (k1). However, the present invention is not limited thereto, and the stiffness of the material is changed or the thickness (thickness) of the metal band or the width of the metal band is changed while the zigzag intervals between the first spring member 11 and the second spring member 12 are the same. The above stiffness difference can also be realized.

이러한 센서 고정구(10)는 그 길이 방향이 구조재의 변형률을 측정하고자 하는 방향과 일치되도록 구조재 위에 배치되어 그 양단이 구조재(2)에 일체로 견고하게 고정된다. 즉, 제1 스프링 부재(11)의 외측 단부와 제2 스프링 부재(12)의 외측 단부가 구조재(2)에 각각 일체로 견고하게 고정되는 것이다. 도면에서 부재번호 13은 센서 고정구(10)를 용접이나 접착제 등을 이용하여 구조재의 표면에 일체로 용이하게 부착할 수 있도록 미리 센서 고정구(10)의 양단에 구비되어 있는 결합부재(13)이다. 이러한 결합부재(13)는 필요할 때 구비하는 것으로서, 경우에 따라서는 결합부재(13) 없이 스프링 부재의 양단이 직접 구조재의 표면 등에 부착될 수도 있다. The sensor fixture 10 is disposed on the structural member so that its longitudinal direction coincides with the direction in which the strain of the structural member is to be measured, and both ends thereof are firmly fixed to the structural member 2. That is, the outer end of the first spring member 11 and the outer end of the second spring member 12 are firmly fixed to the structural member 2, respectively. In the drawing, the member number 13 is a coupling member 13 provided at both ends of the sensor fixture 10 in advance so that the sensor fixture 10 can be easily attached to the surface of the structural member by using welding or adhesive. Such a coupling member 13 is provided when necessary, and in some cases, both ends of the spring member may be directly attached to the surface of the structural member and the like without the coupling member 13.

이와 같은 구성의 센서 고정구(10)에는 광섬유 센서(20)가 설치되는데, 본 발명에서, 광섬유 센서(20)는 상기 제1 스프링 부재(11)에 부착된다. 즉, 광섬유 센서(20)의 일단은 제1 스프링 부재(11)의 시작 위치에 부착되어 고정되며, 광섬유 센서(20)의 타단은 제1 스프링 부재(11)의 종결 위치에 부착되어 고정되는 것이다. 앞서 예시한 것처럼, 제1 스프링 부재(11)가 판형 띠부재로 이루어진 경우, 광섬유 센서(20)의 양단은 판형 띠부재로 이루어진 제1 스프링 부재(11)의 표면에 접착제 등의 다양한 방법에 의해 일체로 부착되어 고정된다. The optical fiber sensor 20 is installed in the sensor fixture 10 having such a configuration. In the present invention, the optical fiber sensor 20 is attached to the first spring member 11. That is, one end of the optical fiber sensor 20 is attached and fixed at the start position of the first spring member 11, and the other end of the optical fiber sensor 20 is attached and fixed at the end position of the first spring member 11. . As illustrated above, when the first spring member 11 is made of a plate-shaped band member, both ends of the optical fiber sensor 20 may be formed on the surface of the first spring member 11 made of the plate-shaped band member by various methods such as adhesive. It is integrally attached and fixed.

도 3에는 위와 같은 본 발명에 따른 광섬유 센서 패키지(1)의 변형률 측정 원리를 설명하기 위한 개념도가 도시되어 있다. 3 is a conceptual diagram for explaining the principle of measuring the strain of the optical fiber sensor package 1 according to the present invention as described above.

제1 스프링 부재(11)의 길이를 L1이라고 하고, 제2 스프링 부재(12)의 길이를 L2라고 하면, 광섬유 센서 패키지(1)를 이루는 센서 고정구(10)의 스프링 부재 전체 길이 L은 L1과 L2의 합이 된다. 구조재(2)에 변형이 발생하여 구조재의 길이 L에 대해 변형량 ΔL이 발생한 경우, 이 구조재(2)에 발생한 변형량 ΔL은 아래의 수학식 1과 같다.
When the length of the first spring member 11 is referred to as L1 and the length of the second spring member 12 is referred to as L2, the total length L of the spring member of the sensor fixture 10 constituting the optical fiber sensor package 1 is equal to L1. Is the sum of L2. When deformation occurs in the structural member 2 and a deformation amount ΔL occurs with respect to the length L of the structural member, the deformation amount ΔL generated in the structural member 2 is expressed by Equation 1 below.

Figure 112010045514307-pat00001
Figure 112010045514307-pat00001

상기 수학식 1에서 ΔL1은 제1 스프링 부재(11)에서 발생한 변형량이며, ΔL2는 제2 스프링 부재(12)에서 발생한 변형량이다.
In Equation 1, ΔL1 is a deformation amount generated in the first spring member 11, and ΔL2 is a deformation amount generated in the second spring member 12.

한편, 스프링 부재의 변형량은 강성에 반비례하므로, 제1 스프링 부재(11)의 변형량 ΔL1과 제2 스프링 부재(12)의 변형량 ΔL2는 아래의 수학식 2의 관계를 가진다.
On the other hand, since the deformation amount of the spring member is inversely proportional to the rigidity, the deformation amount ΔL1 of the first spring member 11 and the deformation amount ΔL2 of the second spring member 12 have a relationship of the following equation (2).

Figure 112010045514307-pat00002
Figure 112010045514307-pat00002

본 발명의 광섬유 센서 패키지(1)에서 제1 스프링 부재(11) 및 제2 스프링 부재(11)의 강성(k1, k2)은 기지의 값이므로, 제1 스프링 부재(11)에서 발생한 변형량 ΔL1을 제1 스프링 부재(11)의 상면에 설치된 광섬유 센서(20)에 의해 측정하게 되면, 위의 수학식 1 및 수학식 2에 따라 구조재의 변형량 ΔL 및 변형률을 측정할 수 있게 된다. In the optical fiber sensor package 1 of the present invention, since the rigidity k1 and k2 of the first spring member 11 and the second spring member 11 are known values, the deformation amount ΔL1 generated in the first spring member 11 is determined. When measured by the optical fiber sensor 20 provided on the upper surface of the first spring member 11, it is possible to measure the deformation amount ΔL and strain of the structural member according to the above equation (1) and (2).

앞서 언급한 것처럼, 예를 들어 구조재로서 강연선의 경우, 그 변형률이 광섬유 센서(20)가 측정할 수 있는 변형률 범위를 넘어 설 수 있다. 이러한 경우 구조재에 과도한 변형이 발생하는 경우, 본 발명의 광섬유 센서 패키지(1)에서는 강성이 상대적으로 큰 제1 스프링 부재(11) 보다는 강성이 상대적으로 작은 제2 스프링 부재(12)에서 구조재에 발생한 변형의 많은 부분이 발생하게 된다. 즉, 광섬유 센서(20)가 설치되어 있는 제1 스프링 부재(11)에서는 광섬유 센서(20)의 변형률 측정범위 이내의 변형이 발생하게 되는 것이다. As mentioned above, for example, in the case of a stranded wire as a structural material, its strain may exceed the strain range that the optical fiber sensor 20 can measure. In this case, when excessive deformation occurs in the structural member, in the optical fiber sensor package 1 of the present invention, the structural member is formed in the second spring member 12 having a relatively small rigidity than the first spring member 11 having a relatively large rigidity. Many of the deformations will occur. That is, in the first spring member 11 in which the optical fiber sensor 20 is installed, deformation within the strain measurement range of the optical fiber sensor 20 occurs.

따라서 광섬유 센서(20)의 변형률 측정범위를 초과하는 대변형이 구조재에 발생하더라도 광섬유 센서(20)에 손상을 주지 않고 광섬유 센서(20)를 이용하여 정확하게 구조재의 변형률을 측정할 수 있게 된다. Therefore, even if a large deformation exceeding the strain measurement range of the optical fiber sensor 20 occurs in the structural member, the strain of the structural member can be accurately measured using the optical fiber sensor 20 without damaging the optical fiber sensor 20.

이와 같이 본 발명의 광섬유 센서 패키지(1)는 작은 변형률 측정범위를 가지는 광섬유 센서를 이용해서 구조재의 대변형을 측정할 수 있는 바, 이를 이용하면 구조재의 변형률보다 더 큰 값을 가지는 구조재의 변위도 측정할 수 있게 된다.
As described above, the optical fiber sensor package 1 of the present invention can measure a large deformation of a structural member using an optical fiber sensor having a small strain measurement range, and when using the optical fiber sensor package 1, the displacement of the structural member having a larger value than the strain of the structural member is also used. You can measure it.

1: 광섬유 센서 패키지 10: 센서 고정구 20: 광섬유 센서1: optical fiber sensor package 10: sensor fixture 20: optical fiber sensor

Claims (5)

제1 강성(k1)을 가지는 제1 스프링 부재(11)와, 상기 제1 강성(k1)보다 작은 제2 강성(k2)을 가지는 제2 스프링 부재(12)가 길이 방향으로 서로 연속되어 일체화 되어 있는 부재로 이루어지고, 제1 스프링 부재(11)의 외측 단부와 제2 스프링 부재(12)의 외측 단부는 측정대상 구조재(2)에 고정되는 센서 고정구(10)와;
상기 센서 고정구(10)의 표면에서 일단은 제1 스프링 부재(11)의 시작 위치에 부착되어 고정되며, 광섬유 센서(20)의 타단은 제1 스프링 부재(11)의 종결 위치에 부착되어 고정되어 구조재(2)의 변형률을 측정하는 광섬유 센서(20)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 광섬유 센서 패키지.
The first spring member 11 having the first rigidity k1 and the second spring member 12 having the second rigidity k2 smaller than the first rigidity k1 are continuously integrated with each other in the longitudinal direction. A sensor fixture (10) formed of a member, wherein an outer end of the first spring member (11) and an outer end of the second spring member (12) are fixed to the measurement target structural member (2);
One end of the surface of the sensor fixture 10 is fixed to the start position of the first spring member 11, the other end of the optical fiber sensor 20 is attached to the end position of the first spring member 11 is fixed And a fiber optic sensor (20) for measuring the strain of the structural material (2).
제1항에 있어서,
상기 제1 스프링 부재(11) 및 제2 스프링 부재(12)는, 판으로 이루어진 금속 띠가 직각을 이루면서 지그재그 형상을 이루어진 구성을 가지는 것을 특징으로 광섬유 센서 패키지.
The method of claim 1,
The first spring member (11) and the second spring member (12), the optical fiber sensor package, characterized in that the metal strip made of a plate made of a zigzag shape while forming a right angle.
제2항에 있어서,
상기 제2 스프링 부재(12)는, 금속 띠의 지그재그 형상 간격이 제1 스프링 부재(11)의 지그재그 형상 간격보다 더 넓게 구성되어 있어 제1 스프링 부재(11)의 제1 강성(k1)보다 작은 제2 강성(k2)을 가지는 것을 특징으로 광섬유 센서 패키지.
The method of claim 2,
The second spring member 12 has a zigzag spacing of the metal strip wider than the zigzag spacing of the first spring member 11, so that the second spring member 12 is smaller than the first rigidity k1 of the first spring member 11. And a second rigidity (k2).
제2항에 있어서,
상기 제2 스프링 부재(12)는, 금속 띠의 폭이 제1 스프링 부재(11)의 금속 띠 폭보다 더 작아서, 제1 스프링 부재(11)의 제1 강성(k1)보다 작은 제2 강성(k2)을 가지는 것을 특징으로 광섬유 센서 패키지.
The method of claim 2,
The second spring member 12 has a second rigidity smaller than the width of the metal band of the first spring member 11 and the width of the metal band is smaller than the first rigidity k1 of the first spring member 11. k2) optical fiber sensor package.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광섬유 센서는 광섬유 브래그 격자 센서인 것을 특징으로 광섬유 센서 패키지. 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The optical fiber sensor package, characterized in that the optical fiber Bragg grating sensor.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105157591A (en) * 2015-07-10 2015-12-16 同济大学 High-sensitivity high-resolution high-precision fiber Bragg grating array strain sensor
KR102169504B1 (en) 2019-09-24 2020-10-23 한국건설기술연구원 Apparatus for Measuring Strain of Pipe, and Method for Monitoring Leakage of Pipe Connection
KR102297331B1 (en) 2020-10-16 2021-09-03 한국건설기술연구원 Apparatus for Measuring Strain of Pipe, and Method for Monitoring Leakage of Pipe Connection

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007285938A (en) 2006-04-18 2007-11-01 Kyowa Electron Instr Co Ltd Strain gage for measuring large strain
KR20090046500A (en) * 2007-11-06 2009-05-11 이승재 Device attaching fiber bragg grating(fbg)sensors to ptfe membrane for monitoring of the movement of the spatial structure and method attaching fbg sensor to ptfe membrane
KR20100091398A (en) * 2009-02-10 2010-08-19 주식회사 두배시스템 Pipeline inspection apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007285938A (en) 2006-04-18 2007-11-01 Kyowa Electron Instr Co Ltd Strain gage for measuring large strain
KR20090046500A (en) * 2007-11-06 2009-05-11 이승재 Device attaching fiber bragg grating(fbg)sensors to ptfe membrane for monitoring of the movement of the spatial structure and method attaching fbg sensor to ptfe membrane
KR20100091398A (en) * 2009-02-10 2010-08-19 주식회사 두배시스템 Pipeline inspection apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105157591A (en) * 2015-07-10 2015-12-16 同济大学 High-sensitivity high-resolution high-precision fiber Bragg grating array strain sensor
CN105157591B (en) * 2015-07-10 2018-06-05 同济大学 A kind of Fiber Bragg Grating FBG array strain transducer of high sensitivity High Resolution
KR102169504B1 (en) 2019-09-24 2020-10-23 한국건설기술연구원 Apparatus for Measuring Strain of Pipe, and Method for Monitoring Leakage of Pipe Connection
KR102297331B1 (en) 2020-10-16 2021-09-03 한국건설기술연구원 Apparatus for Measuring Strain of Pipe, and Method for Monitoring Leakage of Pipe Connection

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