KR101108968B1 - Stress measuring device for structure member using a fiber bragg grating fiber optical sensor and stress measuring method using the same - Google Patents

Stress measuring device for structure member using a fiber bragg grating fiber optical sensor and stress measuring method using the same Download PDF

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KR101108968B1
KR101108968B1 KR1020100094228A KR20100094228A KR101108968B1 KR 101108968 B1 KR101108968 B1 KR 101108968B1 KR 1020100094228 A KR1020100094228 A KR 1020100094228A KR 20100094228 A KR20100094228 A KR 20100094228A KR 101108968 B1 KR101108968 B1 KR 101108968B1
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김옥진
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금호이엔씨 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A stress measurement device for a building component using a FBG optical fiber sensor and a stress measurement method using the same are provided to measure the stress generated in the building component and to prevent damage to the FBG optical fiber. CONSTITUTION: A stress measurement device for a building component using a FBG optical fiber sensor comprises a device body(10) and a FBG optical fiber sensor. The device body is holographic shape. The sealed interior volume is formed inside the device body. The device body is the internal space filled with light weight gas The FBG optical fiber sensor is arranged in the three-way spatial axis of the device inner part of the main body.

Description

ＦＢＧ 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치 및 이를 이용한 응력측정방법{STRESS MEASURING DEVICE FOR STRUCTURE MEMBER USING A FIBER BRAGG GRATING FIBER OPTICAL SENSOR AND STRESS MEASURING METHOD USING THE SAME}STRENGTH DEVICE FOR STRUCTURE MEMBER USING A FIBER BRAGG GRATING FIBER OPTICAL SENSOR AND STRESS MEASURING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치 및 이를 이용한 응력측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FBG 광섬유 센서를 이용하여 건축부재 내에서 발생하는 응력을 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a stress measuring device for a building member using the FBG optical fiber sensor and a stress measuring method using the same, and more particularly to an apparatus and method for measuring the stress generated in the building member using the FBG optical fiber sensor. will be.

최근에는 교량, 문화시설, 물류창고, 할인매장, 극장 및 주차장 등과 같이 기둥 사이의 보의 길이를 증가시키려는 건축 수요가 증가하고 있다. 이러한 장경간 PC 철골 구조 시스템은 PC 기둥과 기둥 사이에 긴장된 프리스트레스 PC 보를 삽입하여 PC 골조 구조 시스템의 경간의 길이가 길어지도록 한다.Recently, there is an increasing demand for construction to increase the length of beams between columns such as bridges, cultural facilities, warehouses, discount stores, theaters and parking lots. The long span PC steel structure system inserts a tensioned prestressed PC beam between the PC column and the column to lengthen the span of the PC frame structure system.

그러나, PC 철골 구조 시스템의 경간 길이가 길어짐에 따라 장경간 보나 슬래브가 받는 응력은 매우 다양해지고, 그에 따라 하중에 의한 안전 문제가 중요시되고 있다.However, as the span length of PC steel structure system becomes longer, the stress of long span beam or slab becomes very diverse and accordingly, the safety problem by load becomes important.

이러한, 장경간 PC 철골 구조 시스템의 안전 문제를 해결하기 위하여, 장경간 보나 슬래브에 가해지는 응력을 측정하기 위한 시스템이나 장치가 개시되어 있다.In order to solve such a safety problem of a long span PC steel structure system, a system or apparatus for measuring stress applied to a long span beam or slab is disclosed.

특히, FBG 광섬유 센서는 구조물에 가해지는 응력을 측정하기 위한 센서로서 매우 다양한 형태로 이용되고 있다. FBG 광섬유 센서는 광케이블에 특정 파장을 반사시키는 브래그 격자를 생성시켜 인장-압축 또는 온도변화에 따라서 반사되는 파장의 변화를 계측하여 물리변화를 측정하기 위한 센서를 의미한다. In particular, the FBG optical fiber sensor is used in a wide variety of forms as a sensor for measuring the stress applied to the structure. The FBG optical fiber sensor refers to a sensor for measuring physical change by generating a Bragg grating reflecting a specific wavelength to an optical cable and measuring a change in the reflected wavelength according to tensile-compression or temperature change.

FBG 광섬유 센서는 여러 개의 센서를 동시에 설치할 수 있으므로 멀티 플레싱이 가능하고, 케이블의 길이 증가에 따라 노이즈나 왜곡이 발생하지 않으며, 증폭기를 사용하지 않고도 신호를 장거리로 전송할 수 있는 이점이 있다.FBG fiber optic sensors can be installed simultaneously with multiple sensors, enabling multiple flashing, no noise or distortion as the cable length increases, and the ability to transmit signals over long distances without the use of amplifiers.

그러나, 건축물 내부의 응력을 측정하기 위한 종래의 FBG 광섬유 센서는 단순히 구조물 내에 삽입된 상태로 외부에서 응력 변화량을 측정하거나 건축 부재 간의 연결지점, 즉 보나 기둥의 연결지점에만 한정적으로 설치됨으로써, 3차원적이고 종합적인 응력 측정이 불가능한 문제점이 있다.However, the conventional FBG optical fiber sensor for measuring the stress inside the building is simply inserted into the structure to measure the amount of stress change from the outside, or limitedly installed only at the connection point between the building members, that is, the connection point of the beam or column, thereby three-dimensional There is a problem that a comprehensive and comprehensive stress measurement is impossible.

그리고, FBG 광섬유 센서는 과도한 응력이 가해지면 파괴될 우려가 있다. 따라서, 건축 부재 내에 FBG 광섬유 센서를 직접 설치하는 경우, 외부에서 가해지는 응력에 의해 FBG 광섬유 센서가 파괴되는 문제점이 있다.
In addition, the FBG optical fiber sensor may be destroyed when excessive stress is applied. Therefore, when directly installing the FBG optical fiber sensor in the building member, there is a problem that the FBG optical fiber sensor is destroyed by the stress applied from the outside.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 건축 부재 내의 응력을 3차원적이고 종합적으로 측정하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to three-dimensionally and comprehensively measure the stress in a building member.

본 발명의 다른 목적은 건축 부재에 삽입되는 FBG 광섬유 센서의 파손을 방지하는 것이다.
Another object of the present invention is to prevent breakage of the FBG optical fiber sensor inserted into the building member.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정센서는 건축부재 내부에 삽입되어 응력을 측정하는 센서에 있어서, 입체형상을 가지고, 내부에 밀폐된 내부공간이 형성되고, 외력이 가해지면 변형이 발생하고 외력이 제거되면 최초 형상을 유지하는 센서 본체와, 상기 장치 본체 내부의 3방향 공간축(X축, Y축, Z축)에 배치되는 FBG 광섬유 센서를 포함하는 것이 바람직하다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the stress measuring sensor for building members using the FBG optical fiber sensor of the present invention has a three-dimensional shape in the sensor that is inserted into the building member to measure the stress, A closed inner space is formed, and when the external force is applied, deformation occurs and when the external force is removed, the sensor main body maintains its original shape, and is disposed on three-way space axes (X, Y, and Z axes) inside the main body of the device. It is preferred to include an FBG optical fiber sensor.

본 발명의 센서 본체는 구형상으로 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the sensor main body of this invention is formed in spherical shape.

본 발명의 센서 본체는 내부의 내부 공간에 주입되는 경량 기체를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the sensor main body of this invention contains the lightweight gas injected into the internal space inside.

본 발명의 경량 기체는 헬륨 또는 수소인 것이 바람직하다.Preferably, the lightweight gas of the present invention is helium or hydrogen.

본 발명의 장치 본체는 상기 장치 본체의 외주면을 형성하고, 발포성 소재로 구성되는 외주연부와, 상기 장치 본체의 내주면을 형성하고, 탄성 소재로 구성되는 내주연부를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the apparatus main body of this invention forms the outer peripheral surface of the said apparatus main body, the outer peripheral part comprised from a foamable material, and the inner peripheral surface of the said apparatus main body, and includes the inner peripheral part comprised from an elastic material.

본 발명의 장치 본체는 일정 강도를 가지는 탄성 소재로 구성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the apparatus main body of this invention is comprised from the elastic material which has a certain strength.

본 발명의 외주연부는 스티로폼으로 구성되고, 상기 내주연부는 고무로 구성되는 것이 바람직하다.The outer peripheral portion of the present invention is preferably composed of styrofoam, the inner peripheral portion is preferably composed of rubber.

본 발명의 장치 본체는 니트릴 부타디엔 고무(Nitrile Butadiene Rubber(NBR))로 구성되는 것이 바람직하다.The device body of the present invention is preferably composed of nitrile butadiene rubber (NBR).

본 발명의 장치 본체는 상기 장치 본체의 어느 하나 이상의 공간축(X축, Y축, Z축)에 연장되어 설치되고, 상기 FBG 광섬유 센서를 가지는 광섬유 센싱부를 포함하는 것이 바람직하다.The apparatus main body of the present invention preferably includes an optical fiber sensing unit which extends and extends in any one or more space axes (X, Y, Z axes) of the apparatus main body and has the FBG optical fiber sensor.

본 발명의 광섬유 센싱부는 상기 광섬유 센싱부의 양단에 구비되어, 상기 장치 본체의 외부로 돌출되는 커넥터와, 상기 FBG 광섬유 센서가 내부에 내장되고, 상기 커넥터 사이에 연결되는 센싱부 바디를 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the optical fiber sensing unit includes a connector provided at both ends of the optical fiber sensing unit and protrudes to the outside of the apparatus main body, and a sensing unit body having the FBG optical fiber sensor embedded therein and connected between the connectors. Do.

본 발명의 장치 본체는 상기 장치 본체의 내부 중심에 위치하는 중심체; 상기 중심체와 상기 장치 본체를 연결하고, 어느 하나 이상의 공간축(X축, Y축, Z축)의 양의 방향을 따라 연장되는 제1 광섬유 센싱부;및 상기 중심체와 상기 장치 본체를 연결하고, 어느 하나 이상의 공간축(X축, Y축, Z축)의 음의 방향을 따라 연장되는 제2 광섬유 센싱부를 포함하는 것이 바람직하다.The apparatus main body of the present invention comprises a central body located at the inner center of the apparatus main body; A first optical fiber sensing unit which connects the center body and the device body and extends along a positive direction of one or more space axes (X, Y, and Z axes); and connects the center body and the device body, It is preferable to include a second optical fiber sensing unit extending along the negative direction of any one or more space axes (X-axis, Y-axis, Z-axis).

본 발명의 장치 본체는 상기 장치 본체의 내주연부의 원주를 따라 배치되는 다수개의 광섬유 센싱부를 포함하는 것이 바람직하다.The device body of the present invention preferably includes a plurality of optical fiber sensing units disposed along the circumference of the inner circumference of the device body.

본 발명의 장치 본체는 상기 장치 본체의 내주연부에 그물망 형태로 배치되는 다수개의 광섬유 센싱부를 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the apparatus body of the present invention includes a plurality of optical fiber sensing units arranged in a mesh form at an inner circumference of the apparatus body.

본 발명의 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치를 이용한 응력측정방법은 건축부재 내부에 삽입되어 응력을 측정하고, 상기 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치를 포함하는 응력측정시스템을 이용하여 응력을 측정하는 방법에 있어서, 상기 중앙처리부는 3방향 공간축(X축, Y축, Z축)에 배치되는 상기 제1 광섬유 센싱부 및 상기 제2 광섬유 센싱부의 압축력 또는 인장력을 측정하여 공간벡터 P(x1, y1, z1)를 구성하여 건축부재에 가해지는 응력을 산출하는 것이 바람직하다.The stress measuring method using the stress measuring device for building members using the FBG optical fiber sensor of the present invention is inserted into the building member to measure the stress, the stress measuring system comprising a stress measuring device for building members using the FBG optical fiber sensor In the method for measuring the stress by using, the central processing unit by measuring the compressive force or tensile force of the first optical fiber sensing unit and the second optical fiber sensing unit disposed in the three-way space axis (X-axis, Y-axis, Z-axis) It is preferable to calculate the stress applied to the building member by constructing the space vectors P (x 1 , y 1 , z 1 ).

본 발명의 중앙처리부는 상기 제1 광섬유 센싱부에서 측정되는 인장력의 크기를 양의 값으로 설정하고 압축력의 크기를 음의 값으로 설정하고, 상기 제2 광섬유 센싱부에서 측정되는 인장력의 크기를 음의 값으로 설정하고 압축력의 크기를 양의 값으로 설정하고, 상기 제1 광섬유 센싱부에서 측정된 값과 상기 제2 광섬유 센싱부에서 측정되는 값을 서로 합산함으로써 각 축의 좌표를 설정하여 공간벡터 P(x1, y1, z1)를 구성하는 것이 바람직하다.The central processing unit of the present invention sets the magnitude of the tensile force measured by the first optical fiber sensing unit to a positive value, sets the magnitude of the compressive force to a negative value, and sets the magnitude of the tensile force measured by the second optical fiber sensing unit to be negative. Set the value of and set the magnitude of the compressive force to a positive value, and set the coordinates of each axis by summing the values measured by the first optical fiber sensing unit and the values measured by the second optical fiber sensing unit to set the space vector P. It is preferable to constitute (x 1 , y 1 , z 1 ).

본 발명의 중앙처리부는 상기 제1 광섬유 센싱부에서 측정되는 압축력의 크기를 양의 값으로 설정하고, 상기 제2 광섬유 센싱부에서 측정되는 압축력의 크기를 음의 값으로 설정하고, 상기 제1 광섬유 센싱부의 측정값과 상기 제2 광섬유 센싱부의 측정값을 합산함으로써 각 축의 좌표를 설정하여 공간벡터 P(x1, y1, z1)를 구성하는 것이 바람직하다.The central processing unit of the present invention sets the magnitude of the compression force measured by the first optical fiber sensing unit to a positive value, sets the magnitude of the compression force measured by the second optical fiber sensing unit to a negative value, and the first optical fiber By summing the measured values of the sensing unit and the measured values of the second optical fiber sensing unit, it is preferable to set the coordinates of each axis to configure the space vector P (x 1 , y 1 , z 1 ).

본 발명의 중앙처리부는 상기 제1 광섬유 센싱부에서 측정되는 압축력의 크기와 상기 제2 광섬유 센싱부에서 측정되는 압축력의 크기를 합산하고, 상기 제1 광섬유 센싱부에서 측정되는 압축력의 크기가 상기 제2 광섬유 센싱부에서 측정되는 압축력의 크기보다 크면, 합산된 값의 부호를 양의 값으로 설정하고, 상기 제1 광섬유 센싱부에서 측정되는 압축력의 크기가 상기 제2 광섬유 센싱부에서 측정되는 압축력의 크기보다 작으면, 합산된 값의 부호를 음의 값으로 설정함으로써 각 축의 좌표를 설정하여 공간벡터 P(x1, y1, z1)를 구성하는 것이 바람직하다.The central processing unit of the present invention sums the magnitude of the compressive force measured by the first optical fiber sensing unit and the magnitude of the compressive force measured by the second optical fiber sensing unit, and the magnitude of the compressive force measured by the first optical fiber sensing unit is the first. If the compression force measured by the optical fiber sensing unit is greater than the magnitude of the compression force, the sign of the summed value is set to a positive value, and the magnitude of the compression force measured by the first optical fiber sensing unit is equal to the compression force measured by the second optical fiber sensing unit. If it is smaller than the magnitude, it is preferable to set the coordinates of each axis by setting the sign of the summed value to a negative value to configure the space vector P (x 1 , y 1 , z 1 ).

본 발명의 중앙처리부는 건축부재에 가해지는 응력의 크기를 상기 공간벡터 P(x1, y1, z1)의 크기인 |P| = √(x1 2 + y1 2 + z1 2) 로 산출하여 나타내는 것이 바람직하다.
The central processing unit of the present invention is the magnitude of the stress applied to the building member | P | which is the magnitude of the space vector P (x 1 , y 1 , z 1 ). = √ (x 1 2 + y 1 2 + z 1 It is preferable to calculate and display by 2 ).

이와 같은 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치 및 이를 이용한 응력측정방법에 의하면, 장치 부재에 가해지는 응력을 3차원 공간벡터로 나타냄으로써 보다 정확한 응력측정이 가능하고, 장치 부재는 탄성있는 소재로 구성되므로 외부 응력에 의한 FBG 광섬유 센서의 파손을 방지하는 이점이 있다.
According to the stress measuring device for building members using the FBG optical fiber sensor and the stress measuring method using the same according to the present invention, the stress applied to the device member can be represented as a three-dimensional space vector, which enables more accurate stress measurement. Since it is made of an elastic material, there is an advantage of preventing damage to the FBG optical fiber sensor by external stress.

도 1은 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치의 바람직한 실시예를 보인 사시도.
도 2a는 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치의 내부구조의 제1 실시예를 보인 단면도.
도 2b는 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치이 내부구조의 제2 실시예를 보인 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치의 광섬유 센싱부의 배치구조의 제1 실시예를 보인 투명 사시도.
도 4는 도 3의 제1 실시예에 의한 응력측정장치에 외력이 가해진 상태를 보인 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치의 광섬유 센싱부의 배치구조의 제2 실시예를 보인 투명 사시도.
도 6은 도 4의 제2 실시예에 의한 응력측정장치에 외력이 가해진 상태를 보인 단면도.
도 7은 도 6에 의한 상태를 공간벡터로 나타낸 구성도.
도 8은 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치의 광섬유 센싱부의 배치구조의 제3 실시예를 보인 단면도.
도 9는 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치의 광섬유 센싱부의 배치구조의 제4 실시예를 보인 단면도.1 is a perspective view showing a preferred embodiment of a stress measuring device for a building member using the FBG optical fiber sensor according to the present invention.
Figure 2a is a cross-sectional view showing a first embodiment of the internal structure of the stress measuring device for building members using the FBG optical fiber sensor according to the present invention.
Figure 2b is a cross-sectional view showing a second embodiment of the internal structure of the stress measuring device for a building member using the FBG optical fiber sensor according to the present invention.
Figure 3 is a transparent perspective view showing a first embodiment of the arrangement structure of the optical fiber sensing unit of the stress measuring device for building members using the FBG optical fiber sensor according to the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a state in which an external force is applied to the stress measuring apparatus according to the first embodiment of FIG.
5 is a transparent perspective view showing a second embodiment of the arrangement structure of the optical fiber sensing unit of the stress measuring device for building members using the FBG optical fiber sensor according to the present invention.
6 is a cross-sectional view showing a state in which an external force is applied to the stress measuring apparatus according to the second embodiment of FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a state of FIG. 6 as a space vector. FIG.
8 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the arrangement structure of the optical fiber sensing unit of the stress measuring device for building members using the FBG optical fiber sensor according to the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the arrangement structure of the optical fiber sensing unit of the stress measuring device for building members using the FBG optical fiber sensor according to the present invention.

이하에서는 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치 및 이를 이용한 응력측정방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the stress measuring device for a building member using the FBG optical fiber sensor and the stress measuring method using the same according to the present invention will be described in detail.

도 1 내지 도 9에는 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.1 to 9 show a preferred embodiment of the stress measuring device for building members using the FBG optical fiber sensor according to the present invention.

본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 응력측정장치는 건축물의 보, 기둥 및 슬래브 등과 같은 건축물 내력부재 내에 매설되어 일체로 형성되는 것으로서, 내력부재의 외부에서 가해지는 응력에 의해 응력측정장치 내의 FBG 광섬유 센서가 이동하거나 변형됨으로써 발생하는 광량손실, 즉 입사된 펄스광이 후방산란되어 되돌아 올 때 그 펄스광의 손실량을 측정하여 응력을 측정하는 센서이다.
보다 상세하게는 내부에 중공부재를 포함하여 일체로 시공되는 IPC(Incrementally Prestressed Concrete Girder) 거더와 같은 건축부재에 설치되는 것으로서, 상기 중공부재 내부에 센서가 구비되어 거더에 가해지는 응력을 측정함으로써 거더에 대한 추가적인 보수가 가능하도록 하는 것이다.The stress measuring apparatus using the FBG optical fiber sensor according to the present invention is embedded in a building bearing member such as a beam, a column, and a slab of a building, and is integrally formed. It is a sensor that measures the stress by measuring the amount of light loss caused by the movement or deformation of the sensor, that is, the amount of loss of the pulsed light when the incident pulsed light is backscattered back.
More specifically, it is installed in a building member such as an IPC (Incrementally Prestressed Concrete Girder) girder which is integrally constructed by including a hollow member therein, and a sensor is provided in the hollow member to measure the stress applied to the girder. It is to allow additional repair for.

도 1에는 본 발명에 의한 FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 본 발명의 응력측정장치는 입체형상의 장치본체(10)를 포함하는데, 외부로부터 가해지는 응력에 의한 내부 부피 변화를 고려하면 구형상으로 형성되는 것이 바람직하다.1 shows a stress measuring device for a building member using the FBG optical fiber sensor according to the present invention. As shown, the stress measuring apparatus of the present invention includes a three-dimensional device main body 10, in consideration of the internal volume change due to the stress applied from the outside is preferably formed in a spherical shape.

상기 장치 본체(10)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 내부 구조에 따라 2가지 형태로 분류될 수 있다. 도 2a에 도시된 바에 의하면, 상기 장치 본체(10) 내부에 내부공간(11)이 형성되고, 상기 장치 본체(10)의 외주면에는 스티로폼과 같은 소재로 구성되는 외주연부(13)가 구비되고, 상기 장치 본체(10)의 내주면에는 고무와 같은 탄성소재로 구성되는 내주연부(15)가 구비된다.The apparatus main body 10 may be classified into two types according to its internal structure as shown in FIGS. 2A and 2B. As shown in FIG. 2A, an inner space 11 is formed inside the apparatus main body 10, and an outer peripheral portion 13 formed of a material such as styrofoam is provided on an outer circumferential surface of the apparatus main body 10, The inner circumferential surface of the apparatus main body 10 is provided with an inner circumferential portion 15 made of an elastic material such as rubber.

상기 외주연부(13)는 스티로폼과 같은 발포성 소재로 구성되며, 거더나 보 내부에 삽입되는 일종의 중공부재와 같은 역할을 한다. 즉, 상기 외주연부(13)는 건축부재 내부에 매립설치됨으로써 건축부재 자체의 하중을 경감시키고, 건축부재 성형시 타설되는 콘크리트에 의해 장치의 외형이 변형되는 것을 방지한다.The outer periphery 13 is composed of a foam material such as styrofoam, and serves as a kind of hollow member inserted into the girder or the beam. That is, the outer circumferential edge portion 13 is embedded in the building member to reduce the load of the building member itself, and prevents the appearance of the device from being deformed by the concrete poured during the building member molding.

그리고, 상기 내주연부(15)는 고무와 같은 탄성소재로 구성되며, 일종의 벌룬(balloon)과 같은 역할을 한다. 즉, 건축부재 내부에 삽입된 상태에서 외부에 응력이 가해지면 형상이 변형되고, 응력이 제거되면 원래의 형상으로 되돌아오는 역할을 한다.In addition, the inner peripheral portion 15 is composed of an elastic material such as rubber, and serves as a kind of balloon (balloon). That is, when the stress is applied to the outside in the state inserted into the building member, the shape is deformed, when the stress is removed serves to return to the original shape.

상기 내주연부(15) 내부에는 일반 대기보다 비중이 가벼운 헬륨이나 수소와 같은 경량기체가 주입된다. 따라서, 상기 경량기체에 의해 상기 장치 본체(10)의 형상이 유지되고, 외부에서 가해지는 응력에 의해 장치 본체(10)가 영구적으로 변형되는 것을 방지하며, 추가적으로 일반 대기보다 가벼운 비중으로 인해 상기 장치 본체(10)가 삽입되는 건축구조물 자체의 하중을 경감시키는 역할을 한다.Inside the inner circumferential edge 15, a light gas such as helium or hydrogen, which is lighter in specific gravity than the normal atmosphere, is injected. Therefore, the shape of the device main body 10 is maintained by the light gas, and the device main body 10 is prevented from being permanently deformed by externally applied stress, and the device is additionally lighter than the general atmosphere due to its specific gravity. The body 10 serves to reduce the load of the building structure itself is inserted.

도 2b에 도시된 바에 의하면, 상기 장치 본체(10) 구조의 다른 실시예는 상기 장치 본체(10)가 일정 강도를 가지면서 탄성있는 소재로 구성될 수도 있다. 즉, 상기 장치 본체(10)는 니트릴 부타디엔 고무 (Nitrile Butadiene Rubber(NBR))와 같이 일정 강도를 가짐과 동시에 탄성을 가짐으로써 건축부재에 매립설치될 때 타설되는 콘크리트에 의해 장치의 형상이 변형되는 것을 방지하고, 건축부재에 매립설치된 후 응력이 가해지면 일정한 변형이 발생하고 응력이 제거되면 본래의 형상으로 되돌아 오는 특성을 가진다.As shown in FIG. 2B, another embodiment of the structure of the apparatus main body 10 may be made of an elastic material while the apparatus main body 10 has a certain strength. That is, the device main body 10 has a certain strength and elasticity, such as Nitrile Butadiene Rubber (NBR), so that the shape of the device is deformed by concrete poured when embedded in a building member. It is prevented, and when the stress is applied after being buried in the building member has a certain deformation and when the stress is removed has a characteristic of returning to the original shape.

그리고, 구형상의 상기 장치 본체(10)의 X축, Y축 및 Z축에는 각각 광섬유 센싱부(20)가 구비된다. 상기 광섬유 센싱부(20)는 상기 장치 본체(10)의 각 축에서 발생하는 응력 변화량을 측정하기 위한 것으로서 상기 장치 본체(10)의 어느 일 축을 관통하여 설치된다.In addition, the X-, Y- and Z-axes of the spherical apparatus main body 10 are provided with optical fiber sensing units 20, respectively. The optical fiber sensing unit 20 measures the amount of change in stress generated in each axis of the device main body 10 and is installed through one axis of the device main body 10.

상기 광섬유 센싱부(20)의 양 단에는 외부의 측정장비(도시되지 않음)와 연결되는 커넥터(21)가 구비된다. 상기 커넥터(21)는 상기 장치 본체(10)의 표면으로부터 외측방향으로 돌출된 상태로 고정된다. 그리고, 양단에 구비되는 커넥터(21) 사이에는 탄성있는 소재로 구성되는 센싱부 바디(23)가 연장된다.Both ends of the optical fiber sensing unit 20 are provided with a connector 21 connected to an external measuring device (not shown). The connector 21 is fixed in a state of protruding outward from the surface of the apparatus main body 10. In addition, a sensing unit body 23 formed of an elastic material is extended between the connectors 21 provided at both ends.

상기 센싱부 바디(23)는 방수 및 절연 효과를 가지는 탄성있는 수지로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 센싱부 바디(23)의 내부에는 공간이 형성되어 FBG 광섬유 센서(25)가 삽입된다.The sensing unit body 23 may be made of an elastic resin having waterproof and insulation effects. In addition, a space is formed inside the sensing unit body 23 to insert the FBG optical fiber sensor 25.

상기 광섬유 센서(25)는 외부로부터 가해지는 응력에 의해 팽창하거나 수축하는 상기 센싱부 바디(23)와 일체로 팽창하거나 수축함으로써 응력의 변화량을 측정할 수 있다.The optical fiber sensor 25 may measure an amount of change in stress by expanding or contracting integrally with the sensing unit body 23 that expands or contracts by a stress applied from the outside.

상기 광섬유 센서(25)는 광케이블에 특정 파장을 반사시키는 브래그 격자를 생성시켜 인장-압축 또는 온도변화에 따라서 반사되는 파장의 변화를 계측하여 물리변화를 측정하는 센서로서, 광섬유를 통하여 광 펄스가 전송된 결과에 따라 산란과 반사에 의해 입력 측으로 되돌아오는 광을 시간의 함수로 하여 광 강도 변화를 측정함으로써 상기 센싱부 바디(23)에 가해지는 압축력 또는 인장력을 측정할 수 있다.The optical fiber sensor 25 generates a Bragg grating reflecting a specific wavelength to the optical cable to measure the change in the wavelength reflected by the tension-compression or temperature change to measure the physical change, the optical pulse is transmitted through the optical fiber According to the result, the compressive force or the tensile force applied to the sensing unit body 23 can be measured by measuring the light intensity change as a function of time of the light returning to the input side by scattering and reflection.

도 3에 도시된 광섬유 센서(25) 배치에 대한 제1 실시예는 X축, Y축 및 Z축에 각각 광섬유 센싱부(20)를 설치하고, 각 광섬유 센싱부(20)에서 측정되는 광 펄스의 산란 및 반사에 의한 광 강도 변화에 의한 압축력 및 인장력을 측정한다.In the first embodiment of the arrangement of the optical fiber sensor 25 shown in FIG. 3, the optical fiber sensing unit 20 is installed on the X, Y, and Z axes, respectively, and the optical pulses measured by each optical fiber sensing unit 20 are measured. The compressive force and the tensile force due to the change in light intensity due to scattering and reflection of are measured.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 장치 본체(10)에 응력이 가해지면, 응력에 의해 상기 장치 본체(10) 내부의 내부공간(11) 형태가 일부 변형되고, 상기 내부공간(11)의 변형으로 인해 각 축에 설치된 광섬유 센싱부(20)가 인장되거나 압축된다.That is, as shown in FIG. 4, when stress is applied to the apparatus main body 10, the internal space 11 inside the apparatus main body 10 is partially deformed by the stress, and the internal space 11 Due to the deformation of the optical fiber sensing unit 20 installed on each axis is tensioned or compressed.

상기 광섬유 센싱부(20)가 인장되거나 압축됨으로써 상기 광섬유 센싱부(20) 내의 광섬유 센서(25)에 인장력 또는 압축력이 발생되고, 이러한 인장력 또는 압축력은 상기 광섬유 센서(25) 내의 광 강도 변화를 발생시킨다. As the optical fiber sensing unit 20 is stretched or compressed, a tensile force or a compressive force is generated in the optical fiber sensor 25 in the optical fiber sensing unit 20, and the tensile force or the compressive force generates a change in light intensity in the optical fiber sensor 25. Let's do it.

상기 광섬유 센서(25) 내의 광 강도 변화를 통해 상기 장치 본체(10)에 가해지는 응력을 측정할 수 있는데, 상기 광섬유 센서(25) 내의 브래그 격자에서 반사되는 브래그 파장은 유효 굴절률과 격자 간격의 함수로서, 광섬유 브래그 격자에 응력이 가해질 경우, 이들 값에 의해 브래그 파장이 달라지고, 이러한 브래그 파장의 변화를 정밀하게 측정함으로써, 광섬유 격자에 가해진 미지의 물리량을 구할 수 있다.The stress applied to the device body 10 can be measured by varying the light intensity in the optical fiber sensor 25, wherein the Bragg wavelength reflected by the Bragg grating in the optical fiber sensor 25 is a function of the effective refractive index and the grating spacing. For example, when a stress is applied to the optical fiber Bragg grating, the Bragg wavelength is changed by these values, and by measuring the change of the Bragg wavelength precisely, an unknown physical quantity applied to the Optical Fiber Grating can be obtained.

도 5 및 도 6에 도시된 광섬유 센서(25) 배치에 대한 제2 실시예는 상기 장치 본체(10)의 중심부에 위치하는 중심체(30)에 광섬유 센싱부가 각각 연결되도록 구성될 수도 있다.The second embodiment of the arrangement of the optical fiber sensor 25 shown in FIGS. 5 and 6 may be configured such that the optical fiber sensing unit is connected to the central body 30 positioned at the center of the apparatus main body 10.

상기 중심체(30)는 상기 장치 본체(10)의 중심부에 위치하는 구형상의 볼로서, 상기 장치 본체(10)에 가해지는 외력에 의해 상기 장치 본체(10)의 내부공간(11)에서 이동한다.The central body 30 is a spherical ball located at the center of the apparatus main body 10 and moves in the internal space 11 of the apparatus main body 10 by an external force applied to the apparatus main body 10.

그리고, 상기 중심체(30)의 각 축방향 면에는 광섬유 센싱부(35, 37)가 연결되기 위한 연결부(31)가 구비된다. 도 5의 상세도에 도시된 바에 의하면, 상기 연결부(31)는 고리와 같은 형상으로 형성되어 상기 광섬유 센싱부(35, 37)와 연결되도록 구성될 수 있다.In addition, a connecting portion 31 for connecting the optical fiber sensing units 35 and 37 to each axial surface of the central body 30 is provided. As shown in the detailed view of FIG. 5, the connection part 31 may be formed in a ring-like shape to be connected to the optical fiber sensing parts 35 and 37.

상기 중심체(30)의 연결부(31)에는 각 축을 2개의 광섬유 센싱부로 분리시키는 제1 광섬유 센싱부(35)와 제2 광섬유 센싱부(37)가 각각 연결된다. 상기 제1 광섬유 센싱부(35) 및 제2 광섬유 센싱부(37)의 일단은 상기 중심체(30)의 연결부(31)에 연결되고, 타단은 상기 장치 본체(10)의 외부로 돌출된 커넥터(21)와 연결된다.The first optical fiber sensing unit 35 and the second optical fiber sensing unit 37 for separating each axis into two optical fiber sensing units are connected to the connection part 31 of the central body 30, respectively. One end of the first optical fiber sensing unit 35 and the second optical fiber sensing unit 37 is connected to the connecting portion 31 of the central body 30, the other end of the connector protruding to the outside of the device body (10) 21).

상기 제1 광섬유 센싱부(35) 및 제2 광섬유 센싱부(37)에서 중심체(30)와 연결되는 부분에는 상기 중심체(30)의 고리형상의 연결부(31)와 연결되는 고리형상의 연결부(31)가 구비된다.In the first optical fiber sensing unit 35 and the second optical fiber sensing unit 37 connected to the central body 30, the annular connecting portion 31 connected to the annular connecting portion 31 of the central body 30 ) Is provided.

상기 광섬유 센싱부(35, 37)도 방수 및 절연 효과를 가지는 탄성있는 수지로 구성되고, 내부에는 공간이 형성되어 FBG 광섬유 센서(25)가 삽입된다.The optical fiber sensing units 35 and 37 are also made of an elastic resin having a waterproofing and insulating effect, and a space is formed inside the FBG optical fiber sensor 25.

상기 광섬유 센서(25) 배치에 대한 제2 실시예는 제1 광섬유 센싱부(35) 및 제2 광섬유 센싱부(37)의 인장력 또는 압축력을 측정하여 공간벡터를 형성함으로써 상기 장치 본체(10)에 가해지는 응력의 방향 및 크기를 산정할 수 있다.According to a second embodiment of the arrangement of the optical fiber sensor 25, the tensile force or the compressive force of the first optical fiber sensing unit 35 and the second optical fiber sensing unit 37 is measured to form a space vector to the apparatus main body 10. The direction and magnitude of the stress applied can be estimated.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 장치 본체(10)에 응력이 가해지면 상기 장치 본체(10) 내부의 내부공간(11)에는 변형이 발생하고, 상기 내부공간(11)의 변형으로 인해 중심체(30)의 위치가 변동된다.That is, as shown in FIG. 6, when stress is applied to the apparatus main body 10, deformation occurs in the internal space 11 inside the apparatus main body 10, and due to the deformation of the internal space 11. The position of the central body 30 is varied.

이때, 상기 중심체(30)의 원래 위치를 원점(0,0,0)으로 설정하고, 외력에 의해 이동한 중심체(30)의 공간벡터 P를 (x1, y1, z1)으로 설정한다. 그리고, 공간벡터 P의 각 성분의 좌표는 제1 광섬유 센싱부(35) 및 제2 광섬유 센싱부(37)에 가해지는 압축력 또는 인장력의 값에 의해 산출한다.At this time, the original position of the center body 30 is set to the origin (0,0,0), and the space vector P of the center body 30 moved by external force is set to (x 1 , y 1 , z 1 ). . The coordinates of the components of the space vector P are calculated based on the compressive force or the tensile force applied to the first optical fiber sensing unit 35 and the second optical fiber sensing unit 37.

예를 들어, X축의 경우, 제1 광섬유 센싱부(35)는 X축의 양의 방향에 해당하므로 인장력은 + 값으로 설정하고, 압축력은 - 값으로 설정한다. 그리고, 제2 광섬유 센싱부(35)는 X축의 음의 방향에 해당하므로 인장력은 - 값으로 설정하고, 압축력은 + 값으로 설정한다. 따라서, X축의 제1 광섬유 센싱부(35)에 가해지는 응력이 인장력인 10(N)이고, X축의 제2 광섬유 센싱부(37)에 가해지는 응력이 압축력인 5(N) 이라면, X축의 총 응력값은 (+10) + (+5) = 15(N)이므로, x1의 값은 15가 된다.For example, in the case of the X-axis, since the first optical fiber sensing unit 35 corresponds to the positive direction of the X-axis, the tensile force is set to a positive value, and the compression force is set to a negative value. In addition, since the second optical fiber sensing unit 35 corresponds to the negative direction of the X axis, the tensile force is set to a negative value, and the compression force is set to a positive value. Therefore, if the stress applied to the first optical fiber sensing unit 35 on the X axis is 10 (N), which is the tensile force, and the stress applied to the second optical fiber sensing unit 37 on the X axis is 5 (N), the compressive force, Since the total stress value is (+10) + (+5) = 15 (N), the value of x 1 is 15.

상기 공간벡터 P를 산출하는 다른 방법으로는, X축의 경우, 제1 광섬유 센싱부(35)와 제2 광섬유 센싱부(37)에 가해지는 힘이 모두 압축력인 경우, 제1 광섬유 센싱부(35)에 가해지는 압축력과 제2 광섬유 센싱부(37)에 가해지는 압축력을 각각 측정한다. 그리고, 제1 광섬유 센싱부(35)에 가해지는 압축력(P1)은 양의 값으로 설정하고, 제2 광섬유 센싱부(37)에 가해지는 압축력(P2)을 음의 값으로 설정한 후, 두 개의 압축력을 모두 더한다(P1 + P2). 그리고, 합산된 압축력(Ptot)이 양의 값 인 경우, x1의 좌표는 '+ Ptot'이고, 합산된 압축력(Ptot)이 음의 값인 경우, x1의 좌표는 '- Ptot'이다.As another method of calculating the space vector P, in the case of the X-axis, when the forces applied to the first optical fiber sensing unit 35 and the second optical fiber sensing unit 37 are both compressive forces, the first optical fiber sensing unit 35 ) And the compressive force applied to the second optical fiber sensing unit 37 are measured. The compression force P1 applied to the first optical fiber sensing unit 35 is set to a positive value, and the compression force P2 applied to the second optical fiber sensing unit 37 is set to a negative value. Add all compressive forces (P1 + P2). If the summed compression force P tot is a positive value, the coordinate of x 1 is' + P tot ', and if the summed compression force P tot is a negative value, the coordinate of x 1 is' -P tot 'to be.

상기 공간벡터 P를 산출하는 또 다른 방법으로는, 제1 광섬유 센싱부(35)와 제2 광섬유 센싱부(37)에 가해지는 힘을 모두 합산하여 그 값을 X축의 값으로 설정한다. 그리고, 제1 광섬유 센싱부(35)에 가해진 압축력이 제2 광섬유 센싱부(37)에 가해진 압축력보다 더 큰 경우, 상기 중심체(30)는 제1 광섬유 센싱부(35) 방향으로 이동할 것이므로 합산된 X축의 값을 양의 값으로 설정하고, 반대인 경우에는 합산된 X축의 값을 음의 값으로 설정한다.As another method of calculating the space vector P, the forces applied to the first optical fiber sensing unit 35 and the second optical fiber sensing unit 37 are summed and set to the value of the X axis. In addition, when the compressive force applied to the first optical fiber sensing unit 35 is greater than the compressive force applied to the second optical fiber sensing unit 37, the center body 30 will move in the direction of the first optical fiber sensing unit 35. Set the value of the X-axis to a positive value and, in the opposite case, set the value of the summed X-axis to a negative value.

이와 같은 방법에 의해, 응력에 의한 공간벡터 P를 (x1, y1, z1)으로 설정할 수 있다. 상기 공간벡터 P에 의해 응력의 방향을 알 수 있다. 그리고, 상기 공간벡터P의 크기는 |P| = √(x1 2 + y1 2 + z1 2) 으로 나타낼 수 있다. 상기 공간벡터 P의 크기는 상기 장치 본체(10)에 가해지는 응력의 크기를 나타낸다.In this way, the space vector P due to stress can be set to (x 1 , y 1 , z 1 ). The direction of stress can be known from the space vector P. And, the size of the space vector P is | P | = √ (x 1 2 + y 1 2 + z 1 2 ) The magnitude of the space vector P represents the magnitude of the stress applied to the apparatus main body 10.

상기에서 설명한 공간벡터 P를 이용한 응력 측정은 본 발명의 응력측정장치와 연결되는 응력측정시스템에 의해 구현될 수 있다. 즉, 응력측정시스템 내부에 구비되는 중앙처리부(도시되지 않음)에 의해 본 발명의 응력측정장치로부터 광 강도의 변화량을 측정함으로써 공간벡터 및 그 크기를 산출하여 나타낼 수 있다.The stress measurement using the space vector P described above may be implemented by a stress measuring system connected to the stress measuring apparatus of the present invention. That is, by measuring the amount of change in the light intensity from the stress measuring apparatus of the present invention by a central processing unit (not shown) provided inside the stress measuring system, it is possible to calculate and display the space vector and its size.

상기 응력측정시스템은 건축부재 외부에 구비되어 본 발명의 응력측정장치와 전기적으로 연결될 수도 있고, 건축부재에 일체로 구비될 수도 있다.The stress measuring system may be provided outside the building member and electrically connected to the stress measuring device of the present invention, or may be integrally provided with the building member.

상기 응력측정시스템은 응력측정장치로부터 전송되는 광 강도 변화량이 입력되고 사용자의 지시를 입력하는 입력부, 중앙처리부에 의해 처리된 응력측정결과를 나타내는 출력부, 응력측정장치로부터 전송되는 데이터를 저장하는 저장부, 중앙처리부 및 광섬유 센서에 펄스를 발생하는 펄스발생수단, 레이저 다이오드, 커플링 수단, 광검출부, 증폭기, 컨버터 및 신호처리부와 같은 일반적인 구성요소로 구성될 수 있다.The stress measuring system includes an input unit for inputting a change in intensity of light transmitted from the stress measuring apparatus and inputting a user's instruction, an output unit indicating a stress measurement result processed by the central processing unit, and storing data transmitted from the stress measuring apparatus. General components such as pulse generating means, laser diode, coupling means, light detector, amplifier, converter, and signal processor for generating pulses in the central processing unit and the optical fiber sensor may be included.

도 8에 도시된 광섬유 센서(25) 배치에 대한 제3 실시예는 광섬유 센싱부(20)가 상기 장치 본체(10)의 내주면을 따라 원형으로 배치되는 구성에 관한 것이다.A third embodiment of the arrangement of the optical fiber sensor 25 shown in FIG. 8 relates to a configuration in which the optical fiber sensing unit 20 is disposed in a circle along the inner circumferential surface of the apparatus main body 10.

즉, 상기 장치 본체(10)의 내부에 구비되는 내주연부(15)의 중심단면 중 어느 하나를 따라 상기 광섬유 센싱부(20)가 배치될 수 있다. 이 경우, 외부에서 가해지는 응력에 의한 장치 본체(10)의 변화에 따라 상기 광섬유 센싱부(20)의 광 강도 변화도 상이해지기 때문에 응력을 간접적으로 측정할 수 있다.That is, the optical fiber sensing unit 20 may be disposed along any one of the center cross-sections of the inner circumferential portion 15 provided in the apparatus main body 10. In this case, since the change in the light intensity of the optical fiber sensing unit 20 also varies according to the change of the apparatus main body 10 due to externally applied stress, the stress can be indirectly measured.

상기와 같이, 상기 광섬유 센싱부(20)가 내주연부(15)의 중심단면 중 어느 하나를 따라 배치되는 경우에는, 실험적 결과, 즉 본 발명의 응력측정장치가 설치된 구조물 부재에 응력을 가하는 테스트 과정을 통해 얻어지는 수치를 이용함으로써 응력을 측정할 수 있다.As described above, when the optical fiber sensing unit 20 is disposed along any one of the center cross-sections of the inner circumferential edge 15, an experimental result, that is, a test process of applying stress to the structural member on which the stress measuring device of the present invention is installed. The stress can be measured by using the numerical value obtained through.

도 9에 도시된 광섬유 센서(25) 배치에 대한 제4 실시예는 광섬유 센싱부(20)가 상기 장치 본체(10) 내부의 내주연부(15) 전체에 형성되는 그물망 형태로 설치되는 구성에 관한 것이다.A fourth embodiment of the arrangement of the optical fiber sensor 25 shown in FIG. 9 relates to a configuration in which the optical fiber sensing unit 20 is installed in the form of a net formed on the entire inner peripheral portion 15 of the inside of the apparatus main body 10. will be.

즉, 상기 광섬유 센싱부(20)가 그물망 형태로 구성되어 상기 내주연부(15) 전체에 배치됨으로써 상기 장치 본체(10)에 가해지는 응력의 크기를 측정할 수 있다. 이 경우, 상기와 같이 실험적 결과에 의해 응력을 측정할 수 있다.That is, since the optical fiber sensing unit 20 is formed in a net shape and disposed in the entire inner circumferential edge 15, the magnitude of the stress applied to the apparatus main body 10 may be measured. In this case, the stress can be measured by the experimental result as described above.

상기에서 언급한 상기 광섬유 센싱부의 배치형태는 하나 이상의 실시예가 서로 결합된 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 본 발명의 장치 본체(10)는 구형상을 예시로 설명하였으나, 원기둥이나 아령 형상과 같이 다양한 형태의 입체형상으로 형성될 수도 있다.The aforementioned configuration of the optical fiber sensing unit may be configured in a form in which one or more embodiments are combined with each other. In addition, the apparatus main body 10 of the present invention has been described as an example of a spherical shape, it may be formed in a three-dimensional shape of various forms, such as a cylinder or a dumbbell shape.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
In the scope of the basic technical spirit of the present invention, many modifications are possible to those skilled in the art, and the scope of the present invention should be interpreted based on the claims which will be described later. .

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 장치 본체 13 : 외주연부
15 : 내주연부 20 : 광섬유 센싱부
21 : 커넥터 23 : 센싱부 바디
25 : 광섬유 센서 30 : 중심체
31 : 연결부 35 : 제1 광섬유 센싱부
37 : 제2 광섬유 센싱부* Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 device main body 13 outer periphery
15: inner peripheral portion 20: optical fiber sensing unit
21 connector 23 sensing unit body
25 fiber optic sensor 30 core
31: connecting portion 35: first optical fiber sensing unit
37: second optical fiber sensing unit

Claims (18)

건축부재의 경량화를 위한 건축부재 내부의 중공부재에 구비되고 상기 중공부재를 포함하여 제작되는 IPC 거더의 응력을 측정하는 장치에 있어서,
입체형상을 가지고, 내부에 밀폐된 내부공간이 형성되어 상기 내부공간에 경량기체가 포함되고, 외력이 가해지면 변형이 발생하고 외력이 제거되면 최초 형상을 유지하는 구형상의 장치 본체와,
상기 장치 본체 내부의 3방향 공간축(X축, Y축, Z축)에 배치되는 FBG 광섬유 센서를 포함하고,
3방향 공간축(X축, Y축, Z축)에 설치되는 상기 FBG 광섬유 센서에서의 압축력 또는 인장력을 측정하여 공간벡터 P(x1, y1, z1)를 구성하여 건축부재에 가해지는 응력을 산출하고,
건축부재에 가해지는 응력의 크기를 상기 공간벡터 P(x1, y1, z1)의 크기인 |P| = √(x1 2 + y1 2 + z1 2) 로 산출하여 나타내는
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
In the device for measuring the stress of the IPC girders provided in the hollow member inside the building member for the weight reduction of the building member manufactured by including the hollow member,
It has a three-dimensional shape, the inner space is formed therein is a light-weight gas contained in the inner space, the deformation occurs when the external force is applied, the spherical device main body to maintain the initial shape when the external force is removed,
An FBG optical fiber sensor disposed in three-way space axes (X, Y, and Z axes) inside the main body of the device,
By measuring the compressive or tensile force in the FBG optical fiber sensor installed in the three-way space axis (X axis, Y axis, Z axis) to form a space vector P (x 1 , y 1 , z 1 ) applied to the building member Calculate the stress,
The magnitude of the stress applied to the building member is | P | which is the magnitude of the space vector P (x 1 , y 1 , z 1 ). = √ (x 1 2 + y 1 2 + z 1 2 )
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 경량 기체는
헬륨 또는 수소인
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
The method of claim 1,
The lightweight gas is
Helium or hydrogen
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
제1항에 있어서,
상기 장치 본체는
상기 장치 본체의 외주면을 형성하고, 발포성 소재로 구성되는 외주연부와,
상기 장치 본체의 내주면을 형성하고, 탄성 소재로 구성되는 내주연부를 포함하는
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
The method of claim 1,
The device body is
An outer circumferential part which forms an outer circumferential surface of the apparatus main body and is made of a foam material;
An inner circumferential surface of the apparatus body is formed, and includes an inner circumferential portion formed of an elastic material.
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
제1항에 있어서,
상기 장치 본체는
일정 강도를 가지는 탄성 소재로 구성되는
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
The method of claim 1,
The device body is
Composed of elastic material with a certain strength
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
제5항에 있어서,
상기 외주연부는 스티로폼으로 구성되고,
상기 내주연부는 고무로 구성되는
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
The method of claim 5,
The outer periphery is composed of styrofoam,
The inner peripheral portion is composed of rubber
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
제1항에 있어서,
상기 장치 본체는 니트릴 부타디엔 고무 (Nitrile Butadiene Rubber(NBR))로 구성되는
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
The method of claim 1,
The device body is composed of Nitrile Butadiene Rubber (NBR)
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 장치 본체는
상기 장치 본체의 어느 하나 이상의 공간축(X축, Y축, Z축)에 연장되어 설치되고, 상기 FBG 광섬유 센서를 가지는 광섬유 센싱부를 포함하는
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
The method according to claim 5 or 6,
The device body is
An optical fiber sensing unit extending in one or more space axes (X, Y, Z) of the apparatus main body and having the FBG optical fiber sensor;
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
제9항에 있어서,
상기 광섬유 센싱부는
상기 광섬유 센싱부의 양단에 구비되어, 상기 장치 본체의 외부로 돌출되는 커넥터와,
내부에 상기 FBG 광섬유 센서가 내장되고, 상기 커넥터 사이에 연결되는 센싱부 바디를 포함하는
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
10. The method of claim 9,
The optical fiber sensing unit
Connectors provided at both ends of the optical fiber sensing unit and protruding to the outside of the apparatus main body;
The FBG optical fiber sensor is embedded therein, and includes a sensing unit body connected between the connectors.
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상시 장치 본체는
상기 장치 본체의 내부 중심에 위치하는 중심체;
상기 중심체와 상기 장치 본체를 연결하고, 어느 하나 이상의 공간축(X축, Y축, Z축)의 양의 방향을 따라 연장되는 제1 광섬유 센싱부;및
상기 중심체와 상기 장치 본체를 연결하고, 어느 하나 이상의 공간축(X축, Y축, Z축)의 음의 방향을 따라 연장되는 제2 광섬유 센싱부를 포함하는
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
The method according to claim 5 or 6,
Always the device body
A central body positioned at an inner center of the apparatus main body;
A first optical fiber sensing unit connecting the central body and the apparatus main body and extending along a positive direction of one or more space axes (X, Y, Z axes); and
A second optical fiber sensing unit which connects the central body and the apparatus main body and extends along a negative direction of one or more space axes (X, Y, and Z axes);
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 장치 본체는
상기 장치 본체의 내주연부의 원주를 따라 배치되는 다수개의 광섬유 센싱부를 포함하는
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
The method according to claim 5 or 6,
The device body is
It includes a plurality of optical fiber sensing unit disposed along the circumference of the inner peripheral edge of the device body
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 장치 본체는
상기 장치 본체의 내주연부에 그물망 형태로 배치되는 다수개의 광섬유 센싱부를 포함하는
FBG 광섬유 센서를 이용한 건축부재용 응력측정장치.
The method according to claim 5 or 6,
The device body is
It includes a plurality of optical fiber sensing unit disposed in the form of a net in the inner peripheral portion of the device body
Stress measuring device for building member using FBG fiber optic sensor.
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