KR20120028462A - Fiber bragg grating sensor package measuring strain of concrete structure - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A fiber bragg grating(FBG) sensor package for measuring deformation of a concrete structure is provided to strengthen joining force between a rebar assembly and a FBG sensor package by improving friction force with a spiral part on the exterior of a supporter. CONSTITUTION: A fiber bragg grating(FBG) sensor package(P) for measuring deformation of a concrete structure comprises a supporter(10), FBG patch cords(20), and a embedding resin. The supporter has a spiral part(11) and a sensor embedding groove(12). The spiral part is formed in the exterior surface. The FBG patch cords are fitted in the sensor embedding groove of the supporter and includes a bare fiber(21), an inner sheathing(22), an outer sheathing(23), and a grating-formed part(24). The inner and outer sheathings cover the bare fiber. The grating-formed part is formed in the middle of the bare fiber. A space between the sensor embedding groove and the FBG patch cords is filled with the embedding resin to embed the sensor embedding groove and the FBG patch cords.

Description

콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지{Fiber Bragg Grating sensor Package measuring strain of concrete structure}Fiber Bragg Grating sensor Package measuring strain of concrete structure

본 발명은 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자(Fiber Bragg Grating; FBG)센서 패키지에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 철근에 광섬유격자센서 패키지의 설치 단계, 그리고 콘크리트 타설단계에서 격자형성부와 광섬유의 훼손을 확실하게 방지함과 아울러 콘크리트 구조물과의 일체거동성을 크게 향상시켜 콘크리트 구조물의 변형부위와 변형율과 변형양상을 정확하게 측정할 수 있고, 철근에 대한 설치가 용이하게 되도록 한 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지에 관한 것이다.
The present invention relates to a fiber bragg grating (FBG) sensor package for measuring deformation of concrete structures, and more particularly, to damage the lattice forming part and the optical fiber in the installation step of the fiber grating sensor package and reinforcement of concrete. It prevents it reliably and greatly improves the unitary behavior with concrete structures, so that it is possible to accurately measure the deformation parts, strains and patterns of concrete structures, and to make it easy to install the rebar. Relates to a sensor package.

콘크리트 구조물, 예컨대 교량의 교각과 같은 콘크리트 구조물은 시공후 시간의 경과에 따라 수직방향으로 변형이 발생하게 된다. 이러한 콘크리트 구조물의 변형부위와 변형율 및 변형양상을 미리 감지하는 것은 콘크리트 구조물의 붕괴 등을 미연에 방지하는 등 콘크리트 구조물의 안정성이나 신뢰성의 측면에서 매우 중요하다.Concrete structures, for example concrete structures such as bridge piers, will be deformed in the vertical direction over time after construction. It is very important in terms of stability and reliability of the concrete structure, such as detecting the deformation part, strain and deformation of the concrete structure in advance to prevent the collapse of the concrete structure.

종래 콘크리트 구조물의 변형을 측정하는 기술로서는 콘크리트 구조물을 타설하기 전에 철근 표면에 스트레인 게이지를 구간별로 다수개 부착하고, 각 스트레인 게이지를 각각 전기도선에 의하여 제어장치에 연결하여 각 스트레인 게이지에서 측정된 변형을 확인할 수 있도록 하고 있다.As a technique for measuring the deformation of a conventional concrete structure, a plurality of strain gauges are attached to the reinforcement surface before each concrete structure is placed, and each strain gauge is connected to the control device by an electric conductor to measure the deformation measured at each strain gauge. To make sure.

즉, 콘크리트 구조물에 변형이 발생하면, 철근에 부착되어 있는 각 스트레인 게이지의 변형이 수반되며, 이 스트레인 게이지의 변형에 따른 저항값 등의 변동을 제어장치에 의해 측정하여 콘크리트 구조물의 변형부위와 변형량 및 변형양상을 확인할 수 있게 되는 것이다.In other words, when a deformation occurs in a concrete structure, deformation of each strain gauge attached to the reinforcing bar is accompanied, and a deformation part and deformation amount of the concrete structure are measured by measuring a change in resistance value or the like caused by the deformation of the strain gauge by a control device. And the deformation will be able to confirm.

그러나 이러한 종래의 기술에서는 콘크리트 구조물의 규모에 따라서는 수십 내지 수백 개의 스트레인 게이지가 설치되며, 각 스트레인 게이지와 제어장치를 연결하는 전기도선도 수십 내지 수백 가닥이 연결되기 때문에 스트레인 게이지와 전기도선의 설치 등 사전 시공이 매우 복잡하고 많은 시간과 인력을 필요로 하게 되는 문제점이 있다. 또한 각 스트레인 게이지와 전기도선은 설치 후 콘크리트 타설시 콘크리트 내에 매립되는 것으로 콘크리트 타설 압력 등에 의하여 설치 상태가 변형되거나 훼손 또는 단선 등으로 인하여 콘크리트 구조물의 변형을 측정할 수 없게 되는 등 내구성에 문제점이 있는 것으로 지적되어 왔다.However, according to the conventional technology, dozens or hundreds of strain gauges are installed depending on the size of the concrete structure, and the strain gauges and the electric conductors are installed because dozens or hundreds of electric wires are connected to each strain gauge and the control device. There is a problem that the prior construction is very complicated and requires a lot of time and manpower. In addition, each strain gage and electric wire is embedded in concrete during concrete pouring after installation, and there is a problem in durability such that the deformation of the concrete structure cannot be measured due to deformation or damage or disconnection due to the pressure of concrete pouring. It has been pointed out.

또한 종래에는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 광섬유격자(Fiber Bragg Grating)를 이용하여 콘크리트 구조물의 변형을 측정하는 기술이 개발되었다.In addition, in order to solve the above-described problems, a technique for measuring deformation of a concrete structure using a fiber bragg grating has been developed.

종래 콘크리트 구조물의 변형을 측정하기 위한 광섬유격자센서는 광섬유에 일정 간격을 두고 광유도격자를 형성하고 그 양단에 계측기 및 제어장치 등을 연결하여 구성한다.The optical fiber grating sensor for measuring the deformation of a conventional concrete structure is formed by forming a light guide grating at a predetermined interval on the optical fiber and connecting the measuring instrument and the control device at both ends thereof.

그러나 이러한 종래의 광섬유격자를 이용한 콘크리트 구조물의 변형 측정 기술은 광섬유격자를 철근의 표면에 부착하는 것으로서, 광섬유격자를 철근의 표면에 부착하는 과정이나 콘크리트 타설 과정에서 광섬유격자 및 패치코드가 쉽게 훼손되어 콘크리트 구조물을 철거하고 다시 시공하지 않는 이상 콘크리트 구조물의 변형을 측정할 수 없게 된다.However, the conventional strain measurement technology of a concrete structure using an optical fiber grating is to attach the optical fiber grating to the surface of the rebar, the optical fiber grating and patch cord is easily damaged during the process of attaching the optical fiber grating to the surface of the reinforcement or concrete Deformation of concrete structures cannot be measured unless the concrete structures are demolished and rebuilt.

따라서 광섬유격자 및 패치코드와 계측기 및 제어장치 등으로 이루어지는 폐회로를 2중으로 설치하여 어느 한쪽의 폐회로에 이상이 발생할 경우 다른 쪽의 폐회로를 이용하여 콘크리트 구조물의 변형을 측정하도록 하고 있다. 이 경우 패치코드를 2중으로 설치함에 따른 시공원가 상승을 초래하는 문제점이 있다.Therefore, a closed circuit composed of an optical fiber grating, a patch cord, a measuring instrument, and a control device is provided in duplicate so that when an abnormality occurs in one closed circuit, the deformation of the concrete structure is measured using the other closed circuit. In this case, there is a problem that the city park rises due to installing the patch cord in duplicate.

또한 종래에는 광섬유격자를 환봉의 표면에 부착하여 광섬유격자센서 패키지를 구성하고, 이 광섬유격자센서 패키지를 철근에 결속하는 기술이 개발되었다.Also, in the related art, an optical fiber grating sensor package is formed by attaching an optical fiber grating to a surface of a round bar, and a technology for binding the optical fiber grating sensor package to reinforcing bars has been developed.

그러나 이러한 종래의 광섬유격자센서 패키지는 표면이 매끄러운 환봉의 표면에 광섬유격자와 패치코드를 부착한 것이기 때문에 콘크리트 구조물에 대한 광섬유격자센서 패키지의 일체화가 확실하게 이루어지지 않아 콘크리트 구조물의 변형이 광섬유격자센서에 그대로 수반되지 않고 차이를 보이게 되어 콘크리트 구조물의 변형부위와 변형량 및 변형양상을 정확하게 측정하지 못하게 되는 문제점이 있다.However, the conventional optical fiber grating sensor package is because the optical fiber grating and the patch cord is attached to the surface of the round bar with a smooth surface, so the integration of the optical fiber grating sensor package to the concrete structure is not surely performed. There is a problem that can not accurately measure the deformation part and the amount of deformation and deformation of the concrete structure as it is not accompanied by the difference.

또한 종래의 광섬유격자센서 패키지는 환봉의 표면에 광섬유격자를 부착시켜서 환봉의 단면 외부에 광섬유격자와 패치코드가 위치하므로 부착 부위로부터 쉽게 탈락되어 콘크리트 구조물의 변형 측정의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
In addition, the conventional optical fiber grating sensor package attaches the optical fiber grating to the surface of the round bar, so that the optical fiber grating and the patch cord are located outside the cross-section of the round bar, so that the optical fiber grating and the patch cord are easily removed from the attachment site, thereby reducing the reliability of measuring the deformation of the concrete structure.

따라서 본 발명의 목적은 철근에 대한 광섬유격자센서 패키지의 설치 시 그리고 콘크리트 타설 시 격자형성부와 광섬유의 훼손을 확실하게 방지함과 아울러 콘크리트 구조물과의 일치성을 크게 향상시켜 콘크리트 구조물의 변형부위와 변형량과 변형양상을 정확하게 측정할 수 있고, 철근에 대한 설치가 용이하게 되도록 한 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지를 제공하려는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to prevent the damage of the grating formation part and the optical fiber during the installation of the optical fiber grating sensor package and reinforcement of the reinforcing bar, and to greatly improve the consistency of the concrete structure and the deformation part of the concrete structure and It is to provide an optical fiber grating sensor package for measuring deformation of concrete structures that can accurately measure the deformation amount and the deformation pattern and facilitate the installation of rebar.

본 발명의 다른 목적은 광섬유격자 패치코드가 지지체의 양단부로부터 탈락하는 것을 보다 확실하게 방지하여 내구성과 생존율을 향상시키고 콘크리트 구조물의 변형을 오류 없이 신뢰성 높게 측정할 수 있도록 한 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지를 제공하려는 것이다.
Another object of the present invention is to prevent the optical fiber grating patch cord from falling off from both ends of the support to improve the durability and survival rate, and to measure the deformation of the concrete structure without error errors, the optical fiber grating for measuring the deformation of the concrete structure We want to provide a sensor package.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, The present invention to achieve the above object,

외주면에 나선부가 형성되고, 외주면 일측에 길이 방향을 따라 센서매설홈이 형성되는 지지체; A support having a spiral portion formed on an outer circumferential surface thereof, and a sensor embedding groove formed on one side of the outer circumferential surface thereof in a longitudinal direction;

상기 지지체의 센서매설홈에 매설되며, 광섬유(bare fiber)와 상기 광섬유를 피복하는 내부피복과 외부피복 및 상기 광섬유의 중간부에 광융착으로 연결된 격자형성부를 포함하는 광섬유격자 패치코드; 및An optical fiber lattice patch cord embedded in a sensor embedding groove of the support, the optical fiber lattice patch cord including a bare fiber, an inner coating and an outer coating covering the optical fiber, and a lattice forming unit connected to the intermediate portion of the optical fiber by optical fusion; And

상기 센서매설홈과 광섬유격자 패치코드 사이에 충전되어 광섬유격자 패치코드를 센서매설홈에 매설하는 매설용 수지;를 포함하여 구성되는 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지를 제공한다.Provided between the sensor buried groove and the optical fiber lattice patch cord buried resin for embedding the optical fiber lattice patch cord in the sensor buried groove; provides an optical fiber grid sensor package for measuring the deformation of the concrete structure.

또한 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 상기 지지체(10)의 나선부(11) 양단부에 나사체결되어 콘크리트 구조물에 대한 일체거동성을 향상시킴과 아울러 상기 센서매설홈(12)의 양단부로부터 상기 광섬유격자 패치코드(20)가 탈락하는 것을 방지하기 위한 너트(13)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지를 제공한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, by screwing to both ends of the spiral portion 11 of the support 10 to improve the integral behavior for the concrete structure and from both ends of the sensor buried groove 12 The optical fiber grating patch cord 20 provides a fiber grating sensor package for deformation measurement of a concrete structure, characterized in that it further comprises a nut (13) to prevent falling.

또한 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 상기 너트는 상기 광섬유격자 패치코드를 센서매설홈에 매설 고정하는 매설용 수지에 의해 상기 지지체의 나선부 양단부에 고정됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지를 제공한다.
In another aspect, the present invention, the nut is fixed to the both ends of the spiral portion of the support by the embedding resin for fixing the optical fiber lattice patch cord embedded in the sensor embedding groove for concrete structure deformation measurement Provide fiber optic grating sensor package.

본 발명은 지지체의 외주면에 형성된 센서매설홈에 광섬유격자 패치코드를 매설하여 콘크리트 구조물에 설치하는 것으로 광섬유와 격자형성부의 훼손을 확실하게 방지하고, 지지체의 외주면에 나선부를 형성하여 광섬유격자센서 패키지를 철근조립체에 결속할 때 마찰력 증대로 인해 결속력이 더욱 강화되며, 콘크리트 구조물의 시공시 콘크리트가 나선부의 산과 골 사이에 유입된 상태로 경화되어 지지체가 콘크리트 구조물과 일체화되어 광섬유격자센서 패키지가 콘크리트 구조물의 변형에 정확하게 대응하여 변형되어 콘크리트 구조물의 변형을 신뢰성 있게 측정할 수 있게 되도록 한 것이다. 또한 지지체의 나선부 양단에 너트가 체결됨과 아울러 너트가 센서매설홈에 광섬유격자 패치코드를 매설하는 매설용 수지에 의해 지지체의 나선부 양단에 고정되어 광섬유격자 패치코드가 지지체의 양단부로부터 탈락하는 것을 확실하게 방지할 수 있고, 이에 따라 콘크리트 구조물의 변형을 보다 신뢰성 있게 측정할 수 있게 된다.
The present invention is to install a fiber optic grid patch cord in the sensor embedding groove formed on the outer peripheral surface of the support to be installed in the concrete structure to prevent damage to the optical fiber and the grid forming portion, and to form a spiral portion on the outer peripheral surface of the support to form the optical fiber grid sensor package When binding to the reinforcing bar assembly, the binding force is further strengthened due to the increased frictional force.In the construction of the concrete structure, the concrete is hardened in the state between the hill and the valley of the spiral, and the support is integrated with the concrete structure. Deformation is made to correspond precisely to the deformation so that the deformation of the concrete structure can be measured reliably. In addition, the nut is fastened to both ends of the support, and the nut is fixed to both ends of the support by the embedding resin for embedding the optical fiber lattice patch cord in the sensor embedding groove so that the optical fiber lattice patch cord is removed from both ends of the support. It can be reliably prevented, and thus the deformation of the concrete structure can be measured more reliably.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지의 바람직한 실시 예를 보인 것으로,
도 1은 사시도,
도 2는 분해 사시도,
도 3은 확대 단면도,
도 4는 철근에 설치한 상태를 보인 사시도이다.1 to 3 is a view showing a preferred embodiment of the optical fiber grating sensor package for measuring deformation of a concrete structure according to the present invention,
1 is a perspective view,
2 is an exploded perspective view,
3 is an enlarged cross-sectional view,
4 is a perspective view showing a state in which the rebar is installed.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지의 바람직한 제 1 실시 예를 보인 것이다.1 to 4 show a first preferred embodiment of the optical fiber grating sensor package for measuring the deformation of a concrete structure according to the present invention.

도 4에서는 콘크리트 구조물용 철근조립체(R)의 일부만을 도시하였다.In FIG. 4, only a part of the rebar assembly R for a concrete structure is illustrated.

본 실시 예에 따른 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지(P)는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 지지체(10); 상기 지지체(10)에 결합되는 광섬유격자 패치코드(20); 상기 광섬유격자 패치코드(20)를 지지체(10)에 고정시키는 매설용 수지(30); 및 상기 광섬유격자 패치코드(20)의 양단에 결합되는 광섬유커플러(40)를 포함하여 구성된다.Optical fiber grating sensor package (P) for deformation measurement of concrete structures according to the present embodiment, as shown in Figures 1 to 3, the support 10; An optical fiber lattice patch cord 20 coupled to the support 10; Embedding resin (30) for fixing the optical fiber grid patch cord (20) to the support (10); And an optical fiber coupler 40 coupled to both ends of the optical fiber grid patch cord 20.

상기 지지체(10)는 그 외주면에 미끄럼방지용 나선부(11)가 형성되고, 그 외주면에는 길이방향으로 전장에 걸쳐서 센서매설홈(12)이 형성된다.The support 10 has a non-slip spiral portion 11 is formed on the outer peripheral surface, the sensor embedding groove 12 is formed on the outer peripheral surface over the entire length in the longitudinal direction.

상기 광섬유격자 패치코드(20)는 베어파이버(21)와 내부피복(22) 및 외부피복(23)으로 구성되는 패치코드(20)와, 상기 패치코드(20)의 도중에 광융착되는 격자형성부(24)를 포함하여 구성된다.The optical fiber grid patch cord 20 includes a patch cord 20 including a bare fiber 21, an inner coating 22, and an outer coating 23, and a lattice forming unit that is optically fused in the middle of the patch cord 20. It is comprised including 24.

상기 격자형성부(24)는 브래그 조건을 만족하는 파장을 가지는 빛만을 반사하고 그 외의 파장을 가지는 빛은 그대로 투과시키는 것으로, 격자형성부(24)에 변형이 발생하면 격자의 간격이 변화되므로 반사되는 빛의 파장에 변화를 일으키게 되어 격자형성부(24)에서 반사되는 빛의 파장을 측정함으로써 콘크리트 구조물의 온도변화나 인장 또는 압축 변형을 측정하여 하중과 모멘트 등을 산정할 수 있도록 구성된다.The lattice forming part 24 reflects only light having a wavelength satisfying the Bragg condition and transmits light having other wavelengths as it is. When deformation occurs in the lattice forming part 24, the lattice spacing is changed to reflect the light. By causing a change in the wavelength of the light to be measured by measuring the wavelength of the light reflected from the grating forming unit 24 is configured to calculate the load and the moment by measuring the temperature change or tensile or compressive deformation of the concrete structure.

또한 상기 광섬유격자 패치코드(20)는 상기 지지체(10)의 센서매설홈(12)에 매설되는 부분 중, 상기 지지체(10)의 양단부에서 중간부 쪽으로 일정 부분은 상기 내부피복(22)과 외부피복(23)이 벗겨지지 않은 상태로, 그 안쪽으로 일정 부분은 상기 외부피복(23)만 벗겨지고 내부피복(22)은 벗겨지지 않은 상태로 지지체에 부착하여 센서 설치 단계에서 발행하는 하중을 지지체로 전달함으로써 베어파이버(21)와 격자형성부(24)를 보호한다. 또한 상기 내부피복(22)과 외부피복(23) 중 강성(stiffness)이 보다 큰 피복과 지지체와의 부착면적을 증대시켜 보다 견고한 센서를 만드는 것이 바람직하다.In addition, the portion of the optical fiber grid patch cord 20 is embedded in the sensor embedding groove 12 of the support 10, the predetermined portion toward the middle portion from both ends of the support 10 is the inner coating 22 and the outside The cover 23 is not peeled off, and a portion of the cover 23 is peeled off and only the outer cover 23 is peeled off, and the inner cover 22 is peeled off. The bare fiber 21 and the lattice forming part 24 are protected by transmitting the same. In addition, it is desirable to make a more robust sensor by increasing the adhesion area between the inner coating 22 and the outer coating 23 having a greater stiffness and the support.

상기 센서매설홈(12)에는 도 3에 도시한 바와 같이, 에폭시 수지 등 접착력이 강한 매설용 수지(30)를 충전하여 상기 광섬유격자 패치코드(20)가 상기 센서매설홈(12) 내에서 상기 지지체(10)와 일체화되도록 구성된다. 상기 매설용 수지(30)는 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하나, 반드시 이로써 국한되는 것은 아니며, 상기 센서매설홈(12)에 삽입된 광섬유격자 패치코드(20)를 견고하게 부착할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 무방하다.As shown in FIG. 3, the sensor embedding groove 12 is filled with a resin 30 for embedding strong such as epoxy resin so that the optical fiber grid patch cord 20 is formed within the sensor embedding groove 12. It is configured to be integrated with the support 10. The embedding resin 30 is preferably to use an epoxy resin, but is not necessarily limited thereto, as long as it can be firmly attached to the optical fiber grid patch cord 20 inserted into the sensor embedding groove 12. It may be.

도 1, 도 2 및 도 4에서는 상기 광섬유격자 패치코드(20)가 명료하게 보이도록 하기 위하여 상기 매설용 수지(30)의 도시를 생략하였다.1, 2 and 4 omit the illustration of the embedding resin 30 in order to make the optical fiber grid patch cord 20 appear clearly.

상기 광섬유커플러(40)는 광섬유격자 패치코드(20) 끼리 연결하거나, 상기 광섬유격자 패치코드(20)를 계측기(미도시)에 연결하기 위한 것으로 통상적인 광섬유커플러가 사용되며(도 4 참조), 필요할 경우 광섬유커플러(40)를 사용하지 않고 다음 패키지와 직접 연결할 수 있다.The optical fiber coupler 40 is to connect the optical fiber grid patch cord 20, or to connect the optical fiber grid patch cord 20 to a measuring instrument (not shown), a conventional optical fiber coupler is used (see FIG. 4), If necessary, it can be directly connected to the next package without using the optical fiber coupler (40).

또한 상기 지지체(10)의 양단부에는 너트(13)가 체결된다. 상기 너트(13)는 상기 지지체(10)의 양단부의 단면적이 확대되도록 하여 콘크리트 구조물에 매설되어 콘크리트 구조물과의 일체거동성을 향상시키기 위한 것이다.In addition, the nut 13 is fastened to both ends of the support 10. The nut 13 is to be embedded in the concrete structure to increase the cross-sectional area of both ends of the support 10 to improve the integral behavior with the concrete structure.

또한 상기 너트(13)는 상기 지지체(10)의 센서매설홈(12)에 광섬유격자 패치코드(20)를 삽입하고 매설용 수지(30)를 충전하였을 때, 상기 센서매설홈(12)의 양단부로부터 상기 광섬유격자 패치코드(20)가 탈락되는 것을 방지하는 역할을 하기도 한다. 또한 상기 너트(13)는 센서매설홈(12)에 충전되는 매설용 수지(30)에 의해 상기 지지체(10)의 양단에 고정된다.In addition, the nut 13 has both ends of the sensor embedding groove 12 when the optical fiber lattice patch cord 20 is inserted into the sensor embedding groove 12 of the support 10 and the filling resin 30 is filled. It also serves to prevent the optical fiber grid patch cord 20 from falling off. In addition, the nut 13 is fixed to both ends of the support 10 by the embedding resin 30 to be filled in the sensor embedding groove (12).

본 발명에 의한 광섬유격자센서 패키지(P)의 전장, 즉 양단에 결합되는 광섬유커플러(40) 사이의 거리로 한정되는 길이는 1000mm로 구성하는 것이 바람직하며, 상기 지지체(10)는 500mm로, 상기 격자형성부(24)를 중심으로 피복이 완전히 벗겨진 부분의 길이는 250~300mm로 하는 것이 바람직하나, 반드시 이로서 국한되는 것은 아니고, 콘크리트 구조물의 규격이나 구조 등에 따라 다양한 규격으로 설계할 수 있다.The entire length of the optical fiber grating sensor package P according to the present invention, that is, the length limited to the distance between the optical fiber coupler 40 coupled to both ends is preferably configured to 1000mm, the support 10 is 500mm, The length of the part where the coating is completely peeled off around the lattice forming part 24 is preferably 250 to 300 mm, but is not necessarily limited thereto, and may be designed in various standards according to the specification or structure of the concrete structure.

이하, 본 발명에 의한 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지의 제조과정을 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the optical fiber grating sensor package for measuring the deformation of concrete structures according to the present invention will be described.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 지지체(10)와 그 길이에 상응하는 광섬유격자 패치코드(20)를 준비하고, 상기 광섬유격자 패치코드(20)를 상기 지지체(10)의 센서매설홈(12)에 삽입한다. 이때 상기 광섬유격자 패치코드(20)는 그 중간부에 위치하는 격자형성부(24)가 센서매설홈(12)의 중간부에 위치하도록 정렬한다.As shown in FIG. 2, the optical fiber grid patch cord 20 corresponding to the support 10 and its length is prepared, and the optical fiber grid patch cord 20 is embedded in the sensor buried groove 12 of the support 10. ). At this time, the optical fiber grid patch cord 20 is aligned so that the grating forming portion 24 located in the middle portion thereof is positioned in the middle portion of the sensor embedding groove 12.

상기 광섬유커플러(40)는 상기 광섬유격자 패치코드(20)를 센서매설홈(12)에 삽입하기 전에 미리 광섬유격자 패치코드(20)의 양단에 결합해둔다.The optical fiber coupler 40 is coupled to both ends of the optical fiber grid patch cord 20 before inserting the optical fiber grid patch cord 20 into the sensor embedding groove 12.

상기 지지체(10)의 양단부에 상기 너트(13)를 나사 체결한다. 상기 너트(13)는 상기 지지체(10)의 외주면에 형성된 나선부(11)에 나사 체결된다.The nut 13 is screwed to both ends of the support 10. The nut 13 is screwed to the spiral portion 11 formed on the outer circumferential surface of the support 10.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 센서매설홈(12)의 내부에 상기 매설용 수지(30)를 주입하여 상기 센서매설홈(12)의 내부와 광섬유격자 패치코드(20)의 외주면 사이에 충전되도록 한다. 이때 상기 매설용 수지(30)는 상기 지지체(10)의 양단에 나사 체결된 너트(13)와 상기 지지체(10)의 양단 나선부(11)의 산과 골 사이에도 유입되어 상기 지지체(10)의 양단에 너트(13)가 매설용 수지(30)에 의해 고정된다.As shown in FIG. 3, the embedding resin 30 is injected into the sensor embedding groove 12 to be filled between the inside of the sensor embedding groove 12 and the outer circumferential surface of the optical fiber grid patch cord 20. Be sure to At this time, the embedding resin 30 is also introduced between the nut and the nut 13 screwed to both ends of the support 10 and the acid and bone of both ends of the spiral portion 11 of the support 10 and the The nuts 13 are fixed to the both ends by the embedding resin 30.

이러한 광섬유격자 패치코드(20)는 격자형성부(24)에서 반사되는 빛의 고유 파장을 가지도록 구성된다.The optical fiber lattice patch cord 20 is configured to have an inherent wavelength of light reflected by the grating forming unit 24.

이하, 본 발명에 의한 콘트리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지의 시공과정을 설명한다.Hereinafter, the construction process of the optical fiber grid sensor package for measuring the deformation of the concrete structure according to the present invention.

상술한 바와 같이 제조된 광섬유격자센서 패키지(P)를 도 4에 도시한 바와 같이, 콘크리트 구조물용 철근조립체(R)에 철사나 밴드 등에 의해 결속한다.As shown in FIG. 4, the optical fiber grating sensor package P manufactured as described above is bound to the reinforcing bar assembly R for a concrete structure by a wire or a band.

도시 예에서는 본 발명에 의한 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지(P)를 현장타설 말뚝용 철근망(R)에 적용한 예를 들고 있으나, 통상적인 콘크리트 구조물의 종류에 무관하게 적용될 수 있다.In the illustrated example, but the example of applying the optical fiber grating sensor package (P) for the deformation measurement of the concrete structure according to the present invention to the reinforcing bar (R) for the cast-in-place pile, it can be applied regardless of the type of conventional concrete structure.

상기 광섬유격자센서 패키지(P)를 콘크리트 구조물용 철근조립체(R)에 결속함에 있어서는 주철근(r1)과 띠철근(r2) 모두에 결속하는 것이 바람직하다.In binding the optical fiber grating sensor package P to the reinforcing bar assembly R for a concrete structure, it is preferable to bind to both the main reinforcing bars r1 and the band reinforcing bars r2.

또한 도시 예에서는 콘크리트 구조물용 철근조립체(R)에 주위를 따라 2열의 광섬유격자센서 패키지(P)를 설치한 예를 들고 있으나, 콘크리트 구조물의 규격이나 구조에 따라서 4열, 6열, 8열 등 다양한 열로 설치할 수 있다.In addition, in the city example, an example of installing two rows of optical fiber grating sensor packages (P) around the reinforcing bar assembly (R) for a concrete structure, but according to the size and structure of the concrete structure 4, 6, 8 columns, etc. Can be installed in various rows.

상기 광섬유격자센서 패키지(P)는 각 열마다 콘크리트 구조물용 철근조립체(R)의 높이에 따라 필요한 간격으로 복수개 설치된다. 복수개의 광섬유격자센서 패키지(P)는 상기 광섬유커플러(40)에 의하여 서로 연결되거나 직접 연결된다.The optical fiber lattice sensor package (P) is installed in plurality at each interval at a necessary interval according to the height of the reinforced steel assembly (R) for the concrete structure. The plurality of optical fiber grating sensor packages P are connected to each other or directly by the optical fiber coupler 40.

또한 상기 광섬유격자센서 패키지(P) 중 최하단에 위치하는 광섬유격자센서 패키지(P)를 서로 연결하여 복수개의 광섬유격자센서 패키지(P)를 하나의 라인으로 구성할 수 있다.In addition, the optical fiber grid sensor package (P) located at the lowermost of the optical fiber grid sensor package (P) can be connected to each other to configure a plurality of optical fiber grid sensor package (P) as a single line.

상기 하나의 라인을 구성하는 복수개의 광섬유격자센서 패키지(P)는 각각 격자형성부(24)에서 반사되는 빛의 고유 파장이 서로 다른 것을 사용한다.The plurality of optical fiber grating sensor packages P constituting the one line use different inherent wavelengths of light reflected from the grating forming unit 24.

상기 콘크리트 구조물용 철근조립체(R)에 대한 광섬유격자센서 패키지(P)의 설치가 완료되면 콘크리트 구조물용 철근조립체(R)를 콘크리트 구조물이 시공될 위치로 이동시키고, 거푸집을 설치한 후 거푸집 내에 콘크리트를 타설함으로써 콘크리트 구조물의 시공이 완료된다.When the installation of the optical fiber grating sensor package (P) for the reinforcing bar assembly (R) for the concrete structure is completed, move the reinforcing bar assembly (R) for the concrete structure to the position where the concrete structure will be constructed, and install the formwork and then the concrete in the formwork The construction of the concrete structure is completed by pouring.

이때, 상기 광섬유격자센서 패키지(P)를 구성하는 상기 지지체(10)의 외주면에 나선부(11)가 형성되어 있으므로 타설되는 콘크리트가 상기 나선부(11)의 골부분에도 주입된 상태로 되어 광섬유격자센서 패키지(P)가 콘크리트 구조물에 대하여 확실하게 일체화된다.At this time, since the spiral portion 11 is formed on the outer circumferential surface of the support 10 constituting the optical fiber grating sensor package (P), the concrete to be poured is also injected into the valley of the spiral portion 11 The grating sensor package P is reliably integrated with respect to the concrete structure.

한편, 최상단의 광섬유격자센서 패키지(P)는 광원부와 계측기 등을 통해 제어장치(미도시)에 연결된다.On the other hand, the uppermost optical fiber grating sensor package (P) is connected to a control device (not shown) through a light source unit and a measuring instrument.

이하, 본 발명에 의한 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지(P)가 시공된 콘크리트 구조물의 변형을 측정하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of measuring deformation of a concrete structure in which the optical fiber grating sensor package P for measuring a concrete structure deformation according to the present invention will be described.

상술한 바와 같이 광섬유격자센서 패키지(P)가 설치된 콘크리트 구조물에 변형이 발생하게 되면, 그 변형이 발생한 부분에 설치된 광섬유격자센서 패키지에도 콘크리트 구조물의 변형에 대응하는 변형이 발생하게 되고, 이에 따라 광섬유격자 패치코드(20)의 격자형성부(24)에서 반사되는 빛의 파장에 변화가 일어나게 되며, 이러한 파장의 변화는 계측기를 통해 제어장치에 보내져서 콘크리트 구조물의 변형을 측정할 수 있게 된다.As described above, when the deformation occurs in the concrete structure in which the optical fiber grating sensor package P is installed, the deformation corresponding to the deformation of the concrete structure occurs in the optical fiber grating sensor package installed in the portion where the deformation occurs. The change in the wavelength of the light reflected by the grating forming unit 24 of the grating patch cord 20 occurs, the change in the wavelength can be sent to the control device through a measuring instrument to measure the deformation of the concrete structure.

이때, 콘크리트 구조물에 설치된 복수개의 광섬유격자센서 패키지(P)의 광섬유격자 패치코드(20)들은 그 격자형성부(24)에서 반사되는 빛의 고유 파장이 서로 다른 것을 사용하고 있으므로 콘크리트 구조물의 어느 부분에서 변형이 발생하였는지를 확인할 수 있게 된다.At this time, the optical fiber grating patch cords 20 of the plurality of optical fiber grating sensor package (P) installed in the concrete structure because the specific wavelength of the light reflected from the grating forming part 24 is different from any part of the concrete structure It is possible to check whether deformation has occurred.

한편, 본 발명에 의한 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지는 상기 지지체(10)의 외주면에 나선부(11)가 형성되어 있기 때문에 콘크리트 구조물에 설치하였을 때 콘크리트가 상기 나선부(11)의 산과 골 사이에 채워진 상태로 경화되어 콘크리트 구조물과 일체화되어 콘크리트 구조물과 일체로 거동하게 되므로 콘크리트 구조물의 변형을 정확하게 측정할 수 있게 된다.On the other hand, the optical fiber grating sensor package for deformation measurement of the concrete structure according to the present invention, since the spiral portion 11 is formed on the outer circumferential surface of the support 10, when the concrete is installed in the concrete structure, the concrete and the acid of the spiral portion 11 It is hardened in a state filled between the valleys to be integrated with the concrete structure and behaves integrally with the concrete structure, so that the deformation of the concrete structure can be accurately measured.

상기 지지체(10)의 외주면에 형성된 나선부(11)는 광섬유격자센서 패키지(P)를 철근조립체(R)에 결속하였을 때 주철근(r1)과 띠철근(r2)의 외주면과의 마찰력을 증대시키게 되어 콘크리트 구조물에 대한 광섬유격자센서 패키지(P)의 결속력을 더욱 강화시키게 되고, 결과적으로 콘크리트 구조물에 대한 광섬유격자센서 패키지(P)의 일체화가 더욱 확실하게 이루어지게 된다.The spiral portion 11 formed on the outer circumferential surface of the support 10 increases the frictional force between the outer circumferential surface of the main reinforcing bar r1 and the band reinforcing bar r2 when the optical fiber grating sensor package P is bound to the reinforcing bar assembly R. This further strengthens the binding force of the optical fiber grating sensor package P for the concrete structure, and consequently, the integration of the optical fiber grating sensor package P for the concrete structure is more reliably achieved.

또한 상기 지지체(10)의 상기 나선부(11) 양단부에 너트(13)가 나사체결되어 있으므로 상기 지지체(10)의 양단부의 단면적이 확대되도록 하여 콘크리트 구조물에 매설되어 콘크리트 구조물과의 일체거동성을 향상시키게 된다. 또 상기 너트(13)는 상기 지지체(10)의 센서매설홈(12)에 삽입되고 매설용 수지(30)에 의해 매설된 광섬유격자 패치코드(20)가 상기 지지체(10)의 양단부로부터 탈락하는 일이 없게 된다. 또한 상기 너트(13)는 상기 센서매설홈(12)과 광섬유격자 패치코드(20) 사이에 충전되는 매설용 수지(30)에 의해 상기 지지체(10)의 양단에 부착 고정되므로 상기 너트(13)는 지지체(10)의 양단에 더욱 견고하게 고정되어 광섬유격자 패치코드(20)의 탈락을 더욱 확실하게 방지하게 된다.In addition, since the nut 13 is screwed to both ends of the spiral portion 11 of the support 10, the cross-sectional area of both ends of the support 10 is enlarged so that the cross section of the support 10 is embedded in the concrete structure so as to integrate with the concrete structure. Will be improved. The nut 13 is inserted into the sensor embedding groove 12 of the support 10 and the optical fiber grid patch cord 20 embedded by the embedding resin 30 is dropped from both ends of the support 10. There is no work. In addition, the nut 13 is fixed to both ends of the support 10 by the embedding resin 30 is filled between the sensor buried groove 12 and the optical fiber grid patch cord 20, the nut 13 Is more firmly fixed to both ends of the support 10 to prevent the drop of the optical fiber grid patch cord 20 more reliably.

따라서 본 발명에 의한 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지는 콘크리트 구조물의 변형을 보다 신뢰성 있게 측정할 수 있게 된다.Therefore, the optical fiber grating sensor package for measuring deformation of a concrete structure according to the present invention can more reliably measure the deformation of a concrete structure.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예로서, 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 제시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 고유사상의 범위 내에서 해당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
In the above, the present invention has been described with reference to the illustrated exemplary embodiments, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings presented in the present specification. Of course, various modifications may be made.

P : 광섬유격자센서 패키지 10 : 지지체
11 : 나선부 12 : 센서매설홈
13 : 너트 20 : 광섬유격자 패치코드
21 : 광섬유(bare fiber) 22 : 내부피복
23 : 외부피복 24 : 격자형성부
30 : 매설용 수지 40 : 광섬유커플러P: Fiber Optic Grid Sensor Package 10: Support
11: spiral 12: sensor buried groove
13: nut 20: fiber grating patch cord
21: bare fiber 22: inner coating
23: outer coating 24: lattice forming unit
30: embedding resin 40: optical fiber coupler

Claims (3)

외주면에 나선부(11)가 형성되고, 외주면 일측에 길이 방향을 따라 센서매설홈(12)이 형성되는 지지체(10);
상기 지지체(20)의 센서매설홈(12)에 매설되며, 베어파이버(21)와 상기 베어파이버(21)를 피복하는 내부피복(22)과 외부피복(23) 및 상기 베어파이버(21)의 중간부에 구비된 격자형성부(24)를 포함하는 광섬유격자 패치코드(20); 및
상기 센서매설홈(12)과 광섬유격자 패치코드(20) 사이에 충전되어 광섬유격자 패치코드(20)를 센서매설홈(12)에 매설하는 매설용 수지(30);를 포함하여 구성되는 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지.A support 10 having a spiral portion 11 formed on an outer circumferential surface thereof, and having a sensor embedding groove 12 formed in a length direction on one side of the outer circumferential surface thereof;
Buried in the sensor buried groove 12 of the support 20, the inner coating 22 and the outer coating 23 and the bare fiber 21 to cover the bare fiber 21 and the bare fiber 21 An optical fiber lattice patch cord 20 including a lattice forming part 24 provided at an intermediate portion thereof; And
Concrete structure comprising Optical fiber grating sensor package for strain measurement. 제 1 항에 있어서, 상기 지지체(10)의 나선부(11) 양단부에 나사체결되어 콘크리트 구조물에 대한 일체거동성을 향상시킴과 아울러 상기 센서매설홈(12)의 양단부로부터 상기 광섬유격자 패치코드(20)가 탈락하는 것을 방지하기 위한 너트(13)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지.According to claim 1, Screwed to both ends of the spiral portion 11 of the support 10 to improve the integral behavior for the concrete structure, and the optical fiber grid patch cord from both ends of the sensor embedding groove 12 ( 20) The optical fiber grating sensor package for deformation measurement of a concrete structure, characterized in that it further comprises a nut (13) for preventing the fall. 제 2 항에 있어서, 상기 너트(13)는 상기 광섬유격자 패치코드(20)를 센서매설홈(12)에 매설 고정하는 매설용 수지(30)에 의해 상기 지지체(10)의 나선부(11) 양단부에 고정됨을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 변형측정용 광섬유격자센서 패키지.3. The spiral portion 11 of the support 10 according to claim 2, wherein the nut 13 is formed by a resin 30 for embedding the optical fiber grid patch cord 20 in the sensor embedding groove 12. Fiber optic grating sensor package for measuring deformation of concrete structures, characterized in that it is fixed at both ends.
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