KR20080035246A - 광섬유 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치 및 그방법 - Google Patents
광섬유 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치 및 그방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080035246A KR20080035246A KR1020060101658A KR20060101658A KR20080035246A KR 20080035246 A KR20080035246 A KR 20080035246A KR 1020060101658 A KR1020060101658 A KR 1020060101658A KR 20060101658 A KR20060101658 A KR 20060101658A KR 20080035246 A KR20080035246 A KR 20080035246A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical fiber
- deformation
- fiber fbg
- civil
- sensors
- Prior art date
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title abstract description 13
- 238000010276 construction Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
- E21F11/00—Rescue devices or other safety devices, e.g. safety chambers or escape ways
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
본 발명에 의한 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치 및 그 방법이 개시된다.
본 발명은 토목 구조물의 변형을 측정하는 측정 장치에 있어서, 복수의 광섬유 FBG 센서가 연이어 일렬로 토목 구조물의 표면에 평행하게 설치되고, 복수의 광섬유 FBG 센서 중 임의의 인접한 2개의 광섬유 FBG 센서가 토목구조물의 표면으로부터 상이한 높이로 설치되어 토목 구조물의 변형을 측정하는 것을 특징으로 하는 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치이며, 또한 토목 구조물의 변형을 측정하는 방법에 있어서, 복수의 광섬유 FBG 센서가 연이어 일렬로 토목 구조물의 표면에 평행하게 설치되며, 복수의 광섬유 FBG 센서 중 토목구조물의 표면으로부터 상이한 높이로 설치된 인접한 임의의 2개의 광섬유 FBG 센서를 이용하여, 2개의 광섬유 FBG 센서를 통해 상기 토목 구조물의 길이 변화를 측정하는 단계; 및 2개의 광섬유 FBG 센서에 의해 측정된 상대적인 길이변화와 상기 2개의 광섬유 FBG 센서가 상기 토목 구조물의 표면으로부터 설치된 높이차에 근거하여 토목 구조물의 형상 변형 및 변형 정도를 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 방법이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 정밀도가 높은 고가의 광섬유 FBG 센서를 최소한 사용하고 단순한 구조로 센서를 설치하여 설치비용을 줄이며, 입체적으로 토목 구조물의 변형 상태 및 변형 정도를 정밀하게 측정할 수 있다.
광섬유 센서, FBG, 토목구조물, 구조물내공변위측정
Description
도 1은 종래발명(한국 특허공개번호 제10-2005-0086053호)의 실시예를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 토목 구조물의 변형을 감시하기 위하여 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 장치가 설치된 실시예를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 도 2a의 토목 구조물이 팽창 또는 수축되었을 경우의 실시예를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 도 2a의 토목 구조물이 하중을 받아 볼록하게 휨 현상이 발생하는 실시예를 나타낸다.
도 5는 반원 형태의 터널에 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 장치가 설치된 실시예를 나타낸다.
도 6은 도 5의 터널이 상부로부터 하중을 받아 변형이 발생한 실시예를 나타낸다.
도 7a는 도 6의 A 부분에 변형이 발생하기 이전 형태를 나타낸다.
도 7b는 도 6의 A 부분에 변형이 발생한 후의 형태를 나타낸다.
도 8은 사각 형태의 터널의 표면 내부에 본 발명에 따른 토목 구조물 변형 측정 장치가 설치된 실시예를 나타낸다.
도 9는 다리에 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 장치가 설치된 실시예를 나타낸다.
본 발명은 토목 구조물의 변형 측정 장치 및 그 방법으로서, 보다 상세하게는 광섬유 FBG 센서를 이용하여 토목 구조물의 내공변위의 수축 또는 팽창 유무를 측정하는 장치 및 그 방법에 대한 것이다.
토목 구조물의 변형 측정에 있어서, 예를 들면 터널의 내공변위 측정과 교량의 처짐, 교각의 기울어짐 등을 측정하는데 있어서 그 단면상에서 한 지점의 길이 방향의 변화만을 측정하는 경우, 토목 구조물의 변형 특성상 초기대비 변형된 후 변형된 방향성을 알 수가 없기 때문에 구조물의 수축 또는 팽창유무, 처짐 정도 및 기울은 정도와 방향 등을 알기 전에는 구조물의 정밀한 변형 정도를 계측하기가 힘들다. 따라서 기존의 센서를 이용한 터널 내공변위와 천단침하 측정용 센서들은 터널의 라이닝을 관통하여 길이변화측정센서를 매립하여 팽창 또는 수축여부를 판단 하거나 내공변위를 측정하기 위한 변위센서와 각도센서를 사용하여 길이 변화량과 각도 변화량을 측정한 후, 두 개의 측정결과를 조합하여 내공변위로 환산하는 방식을 사용하였다. 허나 상용화된 기존의 터널내공변위 측정 장치는 길이 변화만을 측정하여 라이닝의 팽창 또는 수축여부를 알 수 없었거나, 개선된 시스템의 경우에도 각도를 추가로 측정하여야하는 번거러운 시스템을 사용하였고 상기 시스템의 경우에도 센서정확도는 길이의 경우 1/100mm, 각도의 1/100도를 주로 사용하므로 미세변형의 측정에 다소 문제가 있었다.
이에 대한 개선책으로 한국 특허공개번호 제10-2005-0086053호(종래발명)는 한쌍의 광섬유 센서를 토목 구조물의 내측과 외측 또는 내부 양 가장자리에 평행하게 삽입하고, 두 센서의 변위차를 계산하여 터널의 내공변위 등의 미세 길이 변화를 감지하여 상기 구조물의 변형을 계측한다.
도 1은 상기 종래발명의 실시예를 나타내며, 도 1에 나타난 바와 같이 종래발명에 의하면 두 개의 광섬유 FBG 센서를 한쌍으로 설치하여 각각의 광섬유 FBG 센서에 의해 측정되는 변위차를 계산하여 터널의 변화를 감지한다.
허나 상기의 종래발명은 상당히 고가인 광섬유 FBG 센서를 하나의 구간마다 한쌍으로 설치해야 하므로 그 설치비용이 높아지는 문제점을 가지고 있다.
상기의 문제점을 해결하고자 본 발명은, 정밀도가 높은 광섬유 FBG 센서를 이용하여 구조물의 변형을 정밀하게 측정 가능한 토목 구조물의 변형을 측정하는 장치 및 그 방법을 제공한다.
나아가서, 고가의 광섬유 FBG 센서를 최소한으로 사용하고 단순한 구조로 센서를 설치하여 설치비용을 줄이며, 입체적으로 구조물의 변형 정도를 실시간 측정하여 구조물의 효율적인 유지관리가 가능한 토목 구조물의 변형을 측정하는 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 토목 구조물의 변형을 측정하는 측정 장치에 있어서, 복수의 광섬유 FBG 센서가 연이어 일렬로 토목 구조물의 표면에 평행하게 설치되고, 상기 복수의 광섬유 FBG 센서 중 임의의 인접한 2개의 광섬유 FBG 센서가 상기 토목구조물의 표면으로부터 상이한 높이로 설치되어 상기 토목 구조물의 변형을 측정하는 것을 특징으로 하는 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치이다.
바람직하게는 상기 복수의 광섬유 FBG 센서가 상기 토목 구조물의 표면으로부터 일정한 높이의 차이를 반복하며 설치될 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 토목 구조물의 표면과 수직하고, 각각 이격된 거리에 설치된 복수개의 지그를 더 포함하며, 상기 복수개의 광섬유 FBG 센서 각각은, 상기 복수개의 지그 중 서로 인접한 두 개의 지그에 의해 고정될 수 있다.
나아가서 상기 복수개의 광섬유 FBG 센서 중 일부가 구조물에 매립되어 설치되거나 또는 상기 복수개의 광섬유 FBG 센서가 구조물에 매립되어 설치될 수도 있 다.
또한 본 발명은, 토목 구조물의 변형을 측정하는 방법에 있어서, 복수의 광섬유 FBG 센서가 연이어 일렬로 토목 구조물의 표면에 평행하게 설치되며, 상기 복수의 광섬유 FBG 센서 중 상기 토목구조물의 표면으로부터 상이한 높이로 설치된 인접한 임의의 2개의 광섬유 FBG 센서를 이용하여, 상기 2개의 광섬유 FBG 센서를 통해 상기 토목 구조물의 길이 변화를 측정하는 단계; 및 상기 2개의 광섬유 FBG 센서에 의해 측정된 상대적인 길이변화와 상기 2개의 광섬유 FBG 센서가 상기 토목 구조물의 표면으로부터 설치된 높이차에 근거하여 상기 구조물의 형상 변형 및 변형 정도를 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 방법이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 장치 및 그 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 토목 구조물의 변형을 감시하기 위하여 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 장치가 설치된 실시예를 나타낸다.
본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 장치는 복수의 광섬유 FBG 센서가 연이어 일렬로 토목 구조물의 표면에 평행하게 설치되고, 상기 복수의 광섬유 FBG 센서 중 임의의 인접한 2개의 광섬유 FBG 센서가 상기 토목 구조물의 표면으로부터 상이한 높이로 설치가 되는데, 도 2a에 도시된 바와 같이 광섬유 FBG 센서가 하나씩 번갈아 상기 토목 구조물의 표면으로부터 일정한 높이의 차이로 설치가 될 수도 있고, 도 2b에 도시된 바와 같이 광섬유 FBG 센서가 두 개씩 번갈아 상기 토목 구조물의 표면으로부터 일정한 높이의 차이로 설치가 될 수도 있다. 이외에도 여러 가지 형태로 인접한 2개의 광섬유 FBG 센서가 상기 토목 구조물의 표면으로부터 상이한 높이로 설치가 될 수 있을 것이다.
도 2a를 참조하여 보다 자세히 살펴보면, 광섬유 FBG 센서(110)가 구조물의 표면으로부터 일정 높이에 설치되어 있고, 연이어 인접한 광섬유 FBG 센서(120,130)가 구조물의 표면으로부터 상기 광섬유 FBG 센서(110)의 설치 높이보다 낮게 설치되어 있다. 상기 광섬유 FBG 센서(110,120,130)가 소정의 간격으로 연이어 설치되는데, 상기 광섬유 FBG 센서(110,120,130)를 고정시키기 위하여 상기 토목 구조물의 표면과 수직하게 소정의 거리간격마다 지그가 설치되어 있다. 서로 인접한 두 개의 지그에 광섬유 FBG 센서를 고정시키게 되는데, 이때 상기 지그에 의해 고정되는 각각의 광섬유 FBG 센서는 상기 토목 구조물의 표면으로부터 일정한 높이의 차이를 반복하며 설치되게 된다.
나아가서 상기 도 2a 및 도 2b의 본 발명에 따른 실시예에서는 상기 광섬유 FBG 센서를 고정시키기 위하여 지그를 이용하였으나 기타 여러 가지 방법으로 상기 광섬유 FBG 센서를 고정시킬 수 있으며, 한걸음 더 나아가서 상기 광섬유 FBG 센서를 상기 구조물의 표면에 매립하여 설치할 수도 있다.
이와 같은 본 발명에서는 상기 토목 구조물의 표면으로부터 일정 높이에 평행하게 복수의 광섬유 FBG 센서 중 상기 토목 구조물의 표면으로부터 상이한 높이로 설치되어 있는 인접한 2개의 광섬유 FBG 센서를 통해 상기 토목 구조물의 변형 을 측정하게 되는데, 보다 상세하게 설명하자면 상기 토목 구조물의 변형으로 인해 상기 광섬유 FBG 센서에서 발생하는 변형을 광 계측기에서 측정하여 상기 토목 구조물의 변형을 파악하게 된다. 이하에서는 보다 편리한 설명을 위하여 상기 광섬유 FBG 센서가 상기 광 계측기를 포함하는 의미로 서술한다.
가령 도 2a를 참조하면, 상기 토목 구조물의 표면으로부터 일정한 높이에 하나의 광섬유 FBG 센서(110)가 설치되어 있고, 연이어 일렬로 상기 토목 구조물의 표면으로부터 상이한 높이에 또 다른 하나의 광섬유 FBG 센서(130)가 설치되어 있다. 이와 같이 상기 토목 구조물의 표면으로부터의 설치된 높이의 차이가 있는 인접한 2개의 광섬유 FBG 센서(110,130)를 통해 각각의 광섬유 FBG 센서(110,130)가 측정한 상기 토목 구조물의 변형에 대한 상대적인 측정치를 비교하여 상기 토목 구조물의 변형 상태와 변형 정도를 파악하게 된다. 나아가서 상기 토목 구조물의 표면으로부터의 설치된 높이의 차이가 있는 인접한 또 다른 2개의 광섬유 FBG 센서(110,120)를 통해 상기 토목 구조물의 변형 상태와 변형 정도를 파악하게 된다.
그럼 이하에서는 본 발명에 따른 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치에 대하여 실시예를 통하여 작동 관계를 보다 자세히 살펴보기로 한다.
도 3a 및 도 3b는 도 2a의 토목 구조물이 팽창 또는 수축되었을 경우에 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 방법에 대한 실시예를 나타낸다.
도 3a에 도시된 바와 같이 상기 토목 구조물이 휨 현상 없이 팽창만을 하게 되면 서로 상이한 높이의 차이로 설치된 2개의 광섬유 FBG 센서(110a,120a)에 의해 각각 측정되는 상대적인 측정치는 상기 토목 구조물의 각 구간이 똑같은 길이로 늘어난 측정 결과로 산출된다.
이와 같이 본 발명에서는 토목 구조물의 변형을 측정하는 방법에 있어서, 상기 토목 구조물의 표면에 평행하며, 연이어 일렬로 설치되는 복수의 광섬유 FBG 센서 중 상기 토목 구조물의 표면으로부터 상이한 높이로 설치된 임의의 2개의 광섬유 FBG 센서를 이용하여 상기 토목 구조물의 형상 변형 및 변형 정도를 파악하게 되는데, 우선 상기 2개의 광섬유 FBG 센서를 통해 상기 토목 구조물의 길이 변화를 측정하고, 그 후에 상기 2개의 광섬유 FBG 센서에 의해 측정된 상대적인 길이변화와 상기 2개의 광섬유 FBG 센서가 상기 토목 구조물의 표면으로부터 설치된 높이차에 근거하여 상기 토목 구조물의 형상 변형 및 변형 정도를 산출하게 된다.
도 3b는 토목 구조물이 수축되었을 경우에 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 방법에 대한 실시예를 나타내며, 도 3b에 도시된 바와 같이 토목 구조물이 휨 현상 없이 수축만을 하게 되면 서로 상이한 높이의 차이로 설치된 2개의 광섬유 FBG 센서(110b,120b)에 의해 각각 측정되는 상대적인 측정치는 상기 토목 구조물의 각 구간이 똑같은 길이로 수축된 측정 결과로 산출된다.
이하에서는 보다 편리한 설명을 위하여 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 장치에 있어서, 상기 토목 구조물의 표면으로부터 서로 상이한 높이의 차이로 설치된 2개의 광섬유 FBG 센서 중의 하나의 광섬유 FBG 센서가 설치된 구간을 제 1 계측부, 나머지 다른 하나의 광섬유 FBG 센서가 설치된 구간을 제 2 계측부라고 칭한다.
도 4a는 도 2a의 토목 구조물이 상부로부터 하중을 받아 볼록하게 변형을 일으킨 경우를 나타내며, 도 4b는 도 4a의 제 1 계측부와 제 2 계측부를 비교하기 위하여 개별적으로 나타낸다.
도 4a와 같이 도 2a의 토목 구조물이 하중을 받아 내부방향으로 볼록하게 휨현상이 발생하는 경우에 제 1 계측부에 설치된 광섬유 FBG 센서(110c)와 제 2 계측부에 설치된 광섬유 FBG 센서(120c)는 서로 상이한 높이로 설치가 되어 있으므로 상대적인 측정치가 서로 상이하게 된다.
이는 도 4b에 도시된 바와 같이 제 1 계측부의 광섬유 FBG 센서(110c)에 의해 측정되는 구간의 변형 길이는, 변형이 발생하기 이전의 점선부분을 기준으로, 제 2 계측부의 광섬유 FBG 센서(120c)에 의해 측정되는 구간의 변형 길이 보다 상대적으로 더 길게 측정이 된다. 즉, 도 4a와 같이 토목 구조물에 휨 현상이 발생하는 경우에 각각 광섬유 FBG 센서는 토목 구조물의 표면으로부터 서로 상이한 높이로 설치가 되어 각각의 계측부에 의해 측정되는 상대적인 결과치가 서로 상이하게 된다. 이로써 토목 구조물의 변형 형태를 파악할 수 있게 된다.
한걸음 더 나아가서, 서로 인접한 2개의 광섬유 FBG 센서가 토목 구조물의 표면으로부터 설치된 높이의 차이값과 상기 2개의 광섬유 FBG 센서를 통한 상기 토목 구조물의 변형에 대한 상대적인 측정치값의 비례에 근거하여 상기 토목 구조물의 변형 정도를 파악할 수 있게 된다.
도 5는 반원 형태의 터널에 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 장치가 설치된 실시예를 나타낸다.
터널 내부 표면에 수직하며 일정 간격으로 지그를 설치하고, 터널 표면에 평행하며 상기 터널의 표면으로부터 상이한 높이를 교번하며 복수개의 광섬유 FBG 센서가 상기 지그에 의해 고정되어 있다. 설치된 각각의 광섬유 FBG 센서는 터널 내부의 일정 구간의 변형을 측정하게 되며, 광섬유 FBG 센서(210)가 설치된 제 1 계측부와 광섬유 FBG 센서(220)가 설치된 제 2 계측부 및 상기 제 1계측부와 광섬유 FBG 센서(230)가 설치된 제 3 계측부의 상대적인 측정치를 근거로 상기 터널의 변형 상태와 변형 정도를 파악하게 된다.
도 6은 도 5의 터널이 상부로부터 하중을 받아 변형이 발생한 실시예를 나타낸다.
상기 터널의 변형이 발생한 부분이 A이고, 도 7a는 상기 A 부분에 변형이 발생하기 전의 형태를 나타내고, 도 7b는 상기 A 부분을 확대하여 나타낸다. 도 7a와 도 7b를 비교하면 상기 터널의 변형에 따라 지그의 위치가 변형되고, 상기 지그의 위치 변형에 따라 상기 지그에 고정된 광섬유 FBG 센서(210a,220a,230a)를 통한 길이의 측정치가 변함을 알 수 있다.
상기 제 1 계측부와 상기 제 2 계측부에 의해 측정되는 상대적인 길이를 비교하여보면, 상기 제 1 계측부의 상대적인 측정치가 상기 제 2 계측부의 상대적인 측정치보다 더 길게 측정이 된다. 이와 같이 위에서 서술한 바와 같은 방법으로 서로 인접한 광섬유 FBG 센서의 상대적인 측정치와 각각의 광섬유 FBG 센서가 구조물의 표면으로부터 설치된 높이차에 근거하여 상기 터널의 변형 상태와 변형 정도를 파악하게 된다.
나아가서 도 8은 지하도와 같은 사각형태의 터널에 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 장치를 설치한 실시예를 나타낸다.
도 8의 실시예에서는 광섬유 FBG 센서를 구조물의 내부에 설치하여 별도의 지그가 필요하지 않다.
도 9는 다리에 본 발명에 따른 토목 구조물의 변형 측정 장치를 설치한 실시예를 나타낸다.
도 9에 도시된 바와 같이 다리의 교각 등에 토목 구조물의 변형 측정 장치를 설치하여 사람이 직접 감시하지 않고 실시간으로 다리의 이상 유무를 파악할 수 있게 된다.
결론적으로 측정대상이 되는 구조물이 휨 현상 없이 팽창 또는 수축만을 하게 되면 각각의 측정 대상구간을 측정하기 위하여 각각의 구간마다 하나의 광섬유 FBG 센서를 통해 계측이 가능하다. 그러나 측정대상이 되는 구조물이 휨 현상이 있는 변형이 발생되면 기존의 기술로는 각각의 측정 대상구간마다 2개의 광섬유 FBG 센서를 한쌍의 병렬로 구성하여 구조물의 변형 상태와 변형 정도를 측정하는데, 본 발명에서는 각각의 측정 대상구간마다 1개의 광섬유 FBG 센서를 설치하고 측정대상의 표면으로부터 상이한 높이로 설치된 인접한 2개의 광섬유 FBG 센서로 구조물의 변형 상태와 변형 정도를 측정할 수 있다.
이로써 보다 간단하고 적은 비용으로 측정효율이 훌륭한 토목 구조물 변형 측정 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의한, 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치 및 그 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 정밀도가 높은 광섬유 FBG 센서를 이용하여 측정대상인 토목 구조물의 변형 상태 및 변형 정도를 정밀하게 측정할 수 있다.
나아가서, 고가의 광섬유 FBG 센서를 최소한으로 사용하고 단순한 구조로 센서를 설치하여 설치비용을 줄이며, 입체적으로 구조물의 변형 정도를 실시간 측정하여 구조물의 효율적인 유지관리가 가능한 토목 구조물의 변형을 측정하는 장치 및 그 방법을 제공한다.
Claims (6)
- 토목 구조물의 변형을 측정하는 측정 장치에 있어서,복수의 광섬유 FBG 센서가 연이어 일렬로 토목 구조물의 표면에 평행하게 설치되고, 상기 복수의 광섬유 FBG 센서 중 임의의 인접한 2개의 광섬유 FBG 센서가 상기 토목구조물의 표면으로부터 상이한 높이로 설치되어 상기 토목 구조물의 변형을 측정하는 것을 특징으로 하는 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 광섬유 FBG 센서가 상기 토목 구조물의 표면으로부터 일정한 높이의 차이를 반복하며 설치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 토목 구조물의 표면과 수직하고, 각각 이격된 거리에 설치된 복수개의 지그를 더 포함하며,상기 복수개의 광섬유 FBG 센서 각각은, 상기 복수개의 지그 중 서로 인접한 두 개의 지그에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수개의 광섬유 FBG 센서 중 일부가 구조물에 매립되어 설치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수개의 광섬유 FBG 센서가 구조물에 매립되어 설치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치.
- 토목 구조물의 변형을 측정하는 방법에 있어서,복수의 광섬유 FBG 센서가 연이어 일렬로 토목 구조물의 표면에 평행하게 설치되며, 상기 복수의 광섬유 FBG 센서 중 상기 토목구조물의 표면으로부터 상이한 높이로 설치된 인접한 임의의 2개의 광섬유 FBG 센서를 이용하여,상기 2개의 광섬유 FBG 센서를 통해 상기 토목 구조물의 길이 변화를 측정하는 단계; 및상기 2개의 광섬유 FBG 센서에 의해 측정된 상대적인 길이변화와 상기 2개의 광섬유 FBG 센서가 상기 토목 구조물의 표면으로부터 설치된 높이차에 근거하여 상기 토목 구조물의 형상 변형 및 변형 정도를 파악하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 FBG 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060101658A KR100879601B1 (ko) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | 광섬유 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치 및 그방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060101658A KR100879601B1 (ko) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | 광섬유 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치 및 그방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080035246A true KR20080035246A (ko) | 2008-04-23 |
| KR100879601B1 KR100879601B1 (ko) | 2009-01-21 |
Family
ID=39574266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060101658A KR100879601B1 (ko) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | 광섬유 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치 및 그방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100879601B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110090386A (ko) * | 2010-02-03 | 2011-08-10 | 연세대학교 산학협력단 | 구조물 계측 장치 및 이를 이용한 방재 시스템 |
| JP2016080660A (ja) * | 2014-10-22 | 2016-05-16 | 前田建設工業株式会社 | 構造物に対する変位計の取付具 |
| CN112611336A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-06 | 武汉理工大学 | 一种跨不良地质段的地下洞室爆破损伤的监测方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102023701B1 (ko) * | 2018-11-26 | 2019-11-04 | 한국건설기술연구원 | 이종 광섬유 센서의 측정결과 융합을 이용한 구조물의 변형률 분포 측정방법 및 장치 |
| KR102580358B1 (ko) | 2021-06-17 | 2023-09-20 | 한국건설기술연구원 | 임의 위치 계측 및 다중 공간분해능 계측이 가능한 분포형 센싱 기법을 활용한 구조물 건전성 모니터링 장치 및 방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4751690A (en) | 1986-05-12 | 1988-06-14 | Gould Inc. | Fiber optic interferometric hydrophone |
-
2006
- 2006-10-19 KR KR1020060101658A patent/KR100879601B1/ko active IP Right Grant
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110090386A (ko) * | 2010-02-03 | 2011-08-10 | 연세대학교 산학협력단 | 구조물 계측 장치 및 이를 이용한 방재 시스템 |
| JP2016080660A (ja) * | 2014-10-22 | 2016-05-16 | 前田建設工業株式会社 | 構造物に対する変位計の取付具 |
| CN112611336A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-06 | 武汉理工大学 | 一种跨不良地质段的地下洞室爆破损伤的监测方法 |
| CN112611336B (zh) * | 2020-12-11 | 2022-05-31 | 武汉理工大学 | 一种跨不良地质段的地下洞室爆破损伤的监测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100879601B1 (ko) | 2009-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mohamad et al. | Behaviour of an old masonry tunnel due to tunnelling-induced ground settlement | |
| Vurpillot et al. | Vertical deflection of a pre-stressed concrete bridge obtained using deformation sensors and inclinometer | |
| JP2009294039A (ja) | 分布型光ファイバセンシングシステムを用いた構造物変状モニタリング方法及びその装置 | |
| KR101790177B1 (ko) | 광섬유 격자센서를 이용한 내공변위 및 천 단 침하 측정장치 | |
| Shen et al. | An improved conjugated beam method for deformation monitoring with a distributed sensitive fiber optic sensor | |
| KR100879601B1 (ko) | 광섬유 센서를 이용한 토목 구조물의 변형 측정 장치 및 그방법 | |
| Xu et al. | Deflection estimation of bending beam structures using fiber bragg grating strain sensors | |
| Brault et al. | Monitoring of beams in an RC building during a load test using distributed sensors | |
| Casas et al. | Management and safety of existing concrete structures via optical fiber distributed sensing | |
| KR100550108B1 (ko) | 광섬유 센서를 이용한 터널의 2차원 내공변위 측정장치 및시스템 | |
| CN113739705A (zh) | 一种基于分段圆弧拼接算法的构件横向位移监测方法 | |
| KR101968531B1 (ko) | 교량의 처짐 계측장치 및 이를 포함하는 시스템 | |
| Bednarski | Sie nko, R.; Grygierek, M.; Howiacki, T. New Distributed Fibre Optic 3DSensor with Thermal Self-Compensation System: Design, Research and Field Proof Application inside Geotechnical Structure | |
| KR20140105345A (ko) | 불확실한 하중을 받는 보 부재의 변형률 분포 추정 장치 및 방법 | |
| KR101499016B1 (ko) | 가속도 및 변형률 측정값에 기반한 구조물의 중립축 추정을 통한 손상 감지 방법 | |
| JP2004061112A (ja) | 光ファイバ歪みセンサによる変位測定方法 | |
| KR100439203B1 (ko) | 터널의 내공변위와 천단침하 측정을 위한 센서시스템 | |
| Inaudi et al. | Geostructural monitoring with long-gage interferometric sensors | |
| Zhang et al. | Distributed fiber optic sensors for tunnel monitoring: A state-of-the-art review | |
| de Battista et al. | Distributed fibre optic sensor system to measure the progressive axial shortening of a high-rise building during construction | |
| Inaudi et al. | Long-gage sensor topologies for structural monitoring | |
| KR20050086053A (ko) | 광섬유센서를 이용한 방향성을 갖는 토목구조물의 변위측정방법 | |
| Kishida et al. | Monitoring of tunnel shape using distributed optical fiber sensing techniques | |
| KR100796161B1 (ko) | 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 및 천단침하 측정장치 | |
| CN109163665A (zh) | 一种基于分布式光纤传感技术的土木结构点三维位移监测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130110 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140110 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150112 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160111 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170110 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171222 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191223 Year of fee payment: 12 |