KR20130135473A - Multi-direction strain sensor with fbgs of tape type - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a tape type multidirectional strain sensor using FBG optical sensors. The tape type multidirectional strain sensor using FBG optical sensors of the present invention is directly and conveniently attached to a structure by arranging a plurality of FBG optical sensors on the predetermined area; measures the deformation of the structure generated in the corresponding predetermined area; measures strain in one direction or two directions or three directions, thereby preventing errors of measuring the strain caused by a partially damaged portion existing on a measurement point of the structure, improving the accuracy of measuring the strain; and improving the economic efficiency of installing the sensors. [Reference numerals] (AA) Transverse direction;(BB) Longitudinal direction;(CC) FBG sensor

Description

ＦＢＧ 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서{Multi-direction strain sensor with FBGs of tape type}Multi-direction strain sensor with FBGs of tape type

본 발명은 구조물의 변형률을 계측하기 위한 변형률 계측 센서에 관한 것으로서, 특히 일정 면적에 복수의 FBG(Fiber Bragg Grating) 센서를 배치하여 구조물에 간편하게 직접 부착 설치하고 해당 일정 면적에서 발생하는 구조물의 변형을 계측하되 광섬유 배열 방식에 따라 1방향이나 2방향 또는 3방향의 변형률을 계측함으로써, 구조물의 계측 지점에 존재하는 국부적 손상 부위에 기인한 변형률 계측 오류를 방지함과 아울러 변형률 측정의 정확성을 증가시키고 센서 설치의 경제성을 향상시키도록 하는 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a strain measurement sensor for measuring the strain of the structure, and in particular, by placing a plurality of FBG (Fiber Bragg Grating) sensor in a certain area and directly attached to the structure and installed deformation of the structure occurring in the predetermined area By measuring the strain in one, two, or three directions, depending on the fiber-optic arrangement, it prevents strain measurement errors due to localized damage at the measurement points of the structure, while increasing strain accuracy and increasing sensor accuracy. The present invention relates to a tape type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor to improve the economics of installation.

일반적으로 변형률 계측 센서는 구조물의 변형 계측시에 널리 활용되는 센서로서 외력에 의해 발생하는 구조물의 변형을 계측하기 위한 용도로 사용된다.In general, strain measurement sensors are widely used in measuring deformation of structures, and are used for measuring deformation of structures generated by external forces.

종래에는 변형률 계측 센서로서 표면 부착형 전기저항식 변형률 계측 센서를 사용하였다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기저항식 변형률 계측 센서(2)는 구조물(1)의 표면에 부착하여 구조물(1)의 변형을 계측하되, 접착제를 이용하여 구조물(1)의 표면에 부착하거나 용접 내지 볼트 체결에 의해 구조물(1)의 표면에 부착하여서 구조물(1)의 변형률을 계측한다.Conventionally, a surface-mounted electrical resistance strain measurement sensor was used as a strain measurement sensor. As shown in FIG. 1, the electrical resistance strain measuring sensor 2 is attached to the surface of the structure 1 to measure the deformation of the structure 1, but is attached to the surface of the structure 1 using an adhesive. The strain of the structure 1 is measured by attaching it to the surface of the structure 1 by welding or bolting.

이와 같은 전기저항식 변형률 계측 센서(2)는 전기(electricity)를 이용하여 구동하기 때문에 주변 전자기파에 의해 계측값이 왜곡될 수 있으며, 해당 전기저항식 변형률 계측 센서(2)를 데이터로거(Data Logger)에 연결하기 위한 계측케이블의 길이에 따라 센서 계수값을 조정해야 하는 문제점이 있다.Since the electrical resistance strain measurement sensor 2 is driven using electricity, measurement values may be distorted by surrounding electromagnetic waves, and the electrical resistance strain measurement sensor 2 may be used as a data logger. ), There is a problem that the sensor coefficient value should be adjusted according to the length of the measuring cable for connection.

그리고, 각각의 전기저항식 변형률 계측 센서(2)에 대하여 데이터로거에 연결하기 위한 채널이 하나씩 필요하기 때문에 전기저항식 변형률 계측 센서(2)를 이용한 계측점이 증가할수록 데이터로거의 수도 증가하여 계측시스템 구축비용이 증가하는 문제점이 있다. In addition, since each channel for connecting the electric resistance strain measurement sensor 2 requires one channel for connecting to the data logger, the number of data loggers increases as the number of measurement points using the resistance resistance strain measurement sensor 2 increases. There is a problem that the construction cost increases.

또한, 전기저항식 변형률 계측 센서(2)의 설치시에 각각의 센서(2)에 대하여 채널을 하나씩 대응되게 연결하여야하기 때문에 센서 계측점 증가에 따라 대응되는 수의 계측케이블을 데이터로거에 연결해야 하므로 설치에 장시간이 소요되며, 전기저항식 변형률 계측 센서(2)는 내구연한이 짧아서 주기적으로 교체해야하므로 유지 관리 비용이 증가하는 문제점이 있다.In addition, since the channels must be connected to each sensor 2 one by one when the electric resistance strain measurement sensor 2 is installed, a corresponding number of measurement cables should be connected to the data logger as the sensor measurement point increases. It takes a long time to install, the electrical resistance strain measurement sensor (2) has a problem that the maintenance cost increases because the durability is short and must be replaced periodically.

한편, 전기저항식 변형률 계측 센서(2)를 도 1과 같이 구조물(1)의 계측 대상 위치에 부착할 경우에 해당 센서(2)에 의해 계측되는 구간은 센서(2)의 크기 안에 있는 부분이다.On the other hand, when the electrical resistance strain measurement sensor 2 is attached to the measurement target position of the structure 1 as shown in FIG. 1, the section measured by the sensor 2 is a portion within the size of the sensor 2. .

예를 들어, 도 2에 도시된 것처럼, 콘크리트 구조물(10)에서 균열(13)이 존재하지 않는 부위(Z2)와 같이 구조물이 건전 정도가 양호한 부위의 면적 및 길이가 큰 경우에 해당 부위(Z2)의 지점에 설치되는 전기저항식 변형률 계측 센서의 계측값은 구조물(10)의 변형을 대표할 수 있으나, 부위(Z1),(Z3)와 같이 철근콘크리트 구조물(10)에서 외력이 가해짐에 기인하여 육안으로 관찰되지 않는 미세한 균열(13)이 발생한 경우 이러한 부위(Z1),(Z3)에 전기저항식 변형률 계측 센서를 부착하면, 외력에 의한 구조물(10)의 변형이 균열(13)에 의해 전기저항식 변형률 계측 센서에 그대로 전달되지 않음에 기인하여 해당 전기저항식 변형률 계측 센서에 의한 변형 계측값은 구조물(10)의 실제 변형률과 상이하게 되므로 구조물(10)의 변형을 대표할 수 없다.For example, as illustrated in FIG. 2, when the area and the length of the site having a good soundness are large, such as the site Z2 in which the crack 13 does not exist in the concrete structure 10, the site Z2. The measured value of the electrical resistance strain sensor installed at the point of) may represent the deformation of the structure 10, but the external force is applied to the reinforced concrete structure 10, such as the (Z1), (Z3) Due to the occurrence of minute cracks 13 which cannot be observed with the naked eye, when the electrical resistance strain measuring sensor is attached to these areas Z1 and Z3, deformation of the structure 10 due to external force is applied to the cracks 13. Due to the fact that the strain is not transmitted to the resistive strain measuring sensor as it is, the strain measured value by the resistive strain measuring sensor is different from the actual strain of the structure 10 and thus cannot represent the deformation of the structure 10. .

이와 같이 전기저항식 변형률 계측 센서를 활용한 구조물의 변형률 계측 결과는 구조물의 유지 보수 작업 결정에 상당한 영향을 미치는 요소이므로, 건전하지 못한 부위(Z1), (Z3)에 설치되어 신뢰할 수 없는 전기저항식 변형률 계측 센서(2)의 계측값에 대해 구조물(10)의 변형을 평가할 경우 적절하지 못한 단단으로 인하여 불필요한 유지 보수 비용이 지출될 우려가 있다.As the strain measurement results of the structure using the electrical resistivity strain sensor are factors that significantly affect the maintenance work of the structure, the electrical resistances installed in the unhealthy areas (Z1) and (Z3) are unreliable. When evaluating the deformation of the structure 10 with respect to the measured value of the expression strain measurement sensor 2, there is a fear that unnecessary maintenance costs are expended due to improper hardness.

또한, 계측대상 구조물이 강재인 경우에 구조물 제작시의 오류나 해당 구조물에 가해진 하중 이력 등으로부터 구조물에 국부적인 손상이 발생한 때에는 특수장비를 이용하지 않고서는 이러한 손상 부위를 탐지하는 것은 불가능하고, 이 경우에도 건전하지 못한 부위에 전기저항식 변형률 계측 센서를 설치하게 되면 해당 센서에 의한 계측값은 신뢰할 수 없다.In addition, when the structure to be measured is made of steel, it is impossible to detect such a damaged part without using special equipment when there is a local damage to the structure due to an error in manufacturing the structure or a load history applied to the structure. If an electrical resistance strain measurement sensor is installed in an unhealthy area, the measured value by that sensor is unreliable.

이와 같이 구조물의 국부적인 손상으로 인한 건전하지 못한 부위에 전기저항식 변형률 계측 센서를 부착할 경우 해당 센서의 계측값에 대한 신뢰도가 상당히 저하되게 되나 국부적 손상을 육안으로 판별 불가능하기 때문에 해당 손상 부위에 설치된 센서에 의한 부정확한 계측값이 구조물 변형률 분석에 그대로 사용되어 예상하지 못한 결과가 도출될 수 있다.As such, when the electrical resistance strain measurement sensor is attached to an unhealthy area due to local damage of the structure, the reliability of the measured value of the sensor is considerably degraded, but local damage cannot be visually discriminated. Inaccurate readings from installed sensors can be used in structural strain analysis to yield unexpected results.

그리고, 도 2의 부위(Z1),(Z3)와 같은 위치에 전기저항식 변형률 계측 센서를 설치할 경우, 해당 부위(Z1),(Z3)에서는 외력에 의해 변형이 상대적으로 거의 발생하지 않을 것이므로 구조물에 설계 단면력 이상의 외력이 가해져 전체 구조물의 안정성에 문제가 있음에도 이곳에 설치된 전기저항식 변형률 계측 센서는 안전한 값을 계측할 우려가 있다.In addition, when the electrical resistance strain measurement sensor is installed at the same position as the portions Z1 and Z3 of FIG. 2, since the deformation is relatively hardly generated by the external force in the corresponding portions Z1 and Z3, the structure is relatively low. Even though the external force applied to the design cross-sectional force is exerted, there is a problem in the stability of the whole structure.

상술한 바와 같은 전기저항식 변형률 계측 센서의 문제점인 센서 주변 전자기에 의한 계측값 왜곡, 계측 케이블 길이에 따른 계측값 변화, 저 내구성 등의 문제점을 해결하기 위하여 FBG(Fiber Bragg Grating) 센서를 사용하여 구조물의 변형률을 계측하는 방안이 제시된바 있다.In order to solve problems such as the distortion of measured values caused by the electromagnetic surroundings of the sensor, change of measured values according to the measurement cable length, and low durability, which are the problems of the electrical resistance strain measuring sensor as described above, a fiber bragg grating (FBG) sensor is used. A method of measuring the strain of a structure has been proposed.

광섬유 내에 구비되는 FBG 센서는 여러 개의 회절격자로 축방향의 변형을 측정하는데, 구조물에 부착 설치된 FBG 센서는 계측 시스템으로부터 입사되는 광을 구조물로부터 가해지는 변형에 따라서 특정 파장으로 반사시키며 계측 시스템에서는 해당 반사광의 파장 변화를 측정함으로써 구조물의 변형률을 계측할 수 있게 한다.The FBG sensor provided in the optical fiber measures the axial deformation with several diffraction gratings. The FBG sensor attached to the structure reflects the light incident from the measurement system at a specific wavelength according to the deformation applied from the structure. By measuring the wavelength change of the reflected light, it is possible to measure the strain of the structure.

특히 FBG 센서는 한 가닥의 광섬유에 여러 개의 센서를 내장할 수 있어서 한 가닥의 광섬유로 여러 위치의 계측 대상 지점을 계측할 수 있으므로 인하여 전기저항식 변형률 계측 센서의 사용시에 각 센서에 개별적으로 채널을 연결해야 하는 문제점을 해결할 수 있고, 하나의 채널을 통하여 더 많은 계측 점에 대한 계측할 수 있다는 장점이 있다.In particular, the FBG sensor can have several sensors embedded in one strand of fiber, so that it is possible to measure points of measurement at multiple positions with one strand of optical fiber. This can solve the problem of connecting and can measure more measuring points through one channel.

FBG 센서를 이용하여 구조물의 변형률을 계측하는 경우, 해당 FBG 센서를 구조물에 설치하여 변형률을 계측하는데, FBG 센서는 유리 재질인 광섬유의 특성상 손상받기 쉬우므로 구조물에 직접 부착하여 설치하지 못하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서 보호를 위한 하우징(25)의 내부에 FBG 센서(23)를 설치하고 해당 하우징(25)을 구조물(20)에 부착하는 방식으로 FBG 센서를 구조물(20)에 설치하고 있다.When measuring the strain of the structure using the FBG sensor, the corresponding FBG sensor is installed on the structure to measure the strain, FBG sensor is not easy to be attached directly to the structure because it is susceptible to damage due to the characteristics of the optical fiber made of glass, Figure 3 As shown in, the FBG sensor is installed on the structure 20 by installing the FBG sensor 23 inside the housing 25 for sensor protection and attaching the housing 25 to the structure 20. have.

이와 같이 FBG 센서(23)를 설치하는 경우, 얇은 광섬유에 비하여 하우징(25)은 상당히 큰 물리적 제원을 가지고 있고 구조물(20)과 FBG 센서(23) 사이가 일정 거리(L) 만큼 이격되어 있음에 기인하여, FBG 센서(23)는 하우징(25)을 통해 전달되는 변형을 계측하게 되므로 구조물(20)의 실재 변형을 정확히 계측할 수 없게 되는 문제점이 있다.When the FBG sensor 23 is installed as described above, the housing 25 has a relatively large physical specification compared to the thin optical fiber, and the structure 20 and the FBG sensor 23 are spaced apart by a predetermined distance (L). Due to this, since the FBG sensor 23 measures the deformation transmitted through the housing 25, there is a problem in that the actual deformation of the structure 20 cannot be accurately measured.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 일정 면적을 가지는 테이프 등에 복수의 광센서(FBG 센서)를 배치하여 구조물에 간편하게 직접 부착 설치하고 해당 일정 면적에서 발생하는 구조물의 변형을 계측하되 광섬유 배열 방식에 따라 1방향이나 2방향 또는 3방향의 다방향으로 변형률을 계측함으로써, 구조물의 계측 지점에 존재하는 국부적 손상 부위에 기인한 변형률 계측 오류를 방지함과 아울러 변형률 측정의 정확성을 증가시키고 센서 설치의 경제성을 향상시키도록 하는 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, by placing a plurality of optical sensors (FBG sensor) on a tape having a certain area, and directly attached to the structure and installed in a certain area By measuring strain in multiple directions in one, two, or three directions, depending on the fiber-optic arrangement, strain measurement can be avoided due to localized strains at the measuring points of the structure. It is an object of the present invention to provide a tape type multi-directional area sensor using an FBG optical sensor to increase the accuracy of the sensor and improve the economics of sensor installation.

본 발명의 제1 실시예에 의하면, 구조물의 1방향 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서로서, 제1 필름지와 제2 필름지 사이에 FBG 센서를 구비한 광섬유를 한 방향으로 배열하여 평면 배치하여서, 상기 FBG 센서를 일정한 간격으로 배열하고, 상기 제1 필름지, 제2 필름지 및 광섬유를 일체화하여 이루어진 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서를 제공한다.According to a first embodiment of the present invention, a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring the one-way strain of a structure, comprising an optical fiber having an FBG sensor between the first film and the second film It is arranged in the direction and arranged in a plane, the FBG sensors are arranged at regular intervals, to provide a tape-type multi-directional area sensor using an FBG optical sensor formed by integrating the first film paper, the second film paper and the optical fiber.

본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 제1 필름지, 제2 필름지 및 광섬유는 접착제를 이용하여 부착하여서 일체화한다.According to a first embodiment of the present invention, the first film paper, the second film paper and the optical fiber are integrated by attaching using an adhesive.

본 발명의 제2 실시예에 의하면, 구조물의 2방향 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서로서, 제1 필름지 및 제2 필름지 사이에 복수의 FBG 센서를 구비한 광섬유를 제1 방향으로 배열하여 평면 배치하고, 제2 필름지 및 제3 필름지 사이에 상기 광섬유를 연속적으로 제2 방향으로 배열하여 평면 배치하여서, 상기 평면 배치된 광섬유의 각 교차점에서 FBG 센서를 상호 다른 방향으로 교차하여 배열하고, 상기 제1 필름지, 제2 필름지, 제3 필름지 및 상기 광섬유를 일체화하여 이루어진 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서를 제공한다.According to a second embodiment of the present invention, a tape type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring the two-way strain of a structure, comprising: an optical fiber having a plurality of FBG sensors between the first film paper and the second film paper Are arranged in the first direction and planarly arranged, and the optical fibers are continuously arranged in the second direction and planarly arranged between the second film paper and the third film paper, so that the FBG sensors are mutually different at each intersection of the planarly arranged optical fibers. It is arranged to cross each other, and provides a tape-type multi-directional area sensor using the FBG optical sensor formed by integrating the first film, the second film, the third film and the optical fiber.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 제1 필름지, 제2 필름지, 제3 필름지 및 광섬유는 접착제를 이용하여 부착하여서 일체화한다.According to the second embodiment of the present invention, the first film paper, the second film paper, the third film paper and the optical fiber are attached and integrated by using an adhesive.

그리고, 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 제1 필름지 상에 평면 배치 완료된 광섬유는 제2 필름지의 일부를 관통하여 제2 필름지 상에 인출되어서 해당 제2 필름지 상에 평면 배치되며, 상기 광섬유는 연속적으로 이어진 하나의 광섬유이다.In addition, according to the second embodiment of the present invention, the optically completed optically arranged on the first film paper is drawn through the portion of the second film paper and drawn on the second film paper and disposed on the second film paper, the optical fiber is It is one optical fiber in a row.

또한, 본 발명의 제3 실시예에 의하면, 구조물의 3방향 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서로서, 제1 필름지 및 제2 필름지 사이에 복수의 FBG 센서를 구비한 광섬유를 제1 방향으로 배열하여 평면 배치하고, 제2 필름지 및 제3 필름지 사이에 상기 광섬유를 연속적으로 제2 방향으로 배열하여 평면 배치하고, 제3 필름지 및 제4 필름지 사이에 상기 광섬유를 연속적으로 제3 방향으로 배열하여 평면 배치하여서, 상기 평면 배치된 광섬유의 교차점에 FBG 센서를 상호 다른 방향으로 교차하여 배열하고, 상기 제1 필름지, 제2 필름지, 제3 필름지, 제4 필름지 및 상기 광섬유를 일체화하여 이루어진 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서를 제공한다.In addition, according to the third embodiment of the present invention, a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring the three-way strain of the structure, having a plurality of FBG sensors between the first film paper and the second film paper One optical fiber is arranged in a first direction and arranged in a plane, and the optical fiber is continuously arranged in a second direction and arranged in a plane between a second film paper and a third film paper, and the optical fiber is continuously arranged between a third film paper and a fourth film paper. Arranged in a third direction and arranged in a planar manner, interposing FBG sensors at different points in the mutually different directions at the intersections of the planarly arranged optical fibers, wherein the first film paper, the second film paper, the third film paper, the fourth film paper and the optical fiber are arranged. It provides a tape-type multi-directional area sensor using the FBG optical sensor made by integrating the.

본 발명의 제3 실시예에 의하면, 상기 제1 필름지, 제2 필름지, 제3 필름지, 제4 필름지 및 광섬유는 접착제를 이용하여 부착하여서 일체화한다.According to the third embodiment of the present invention, the first film paper, the second film paper, the third film paper, the fourth film paper and the optical fiber are attached and integrated by using an adhesive.

그리고, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 상기 제1 필름지 상에 평면 배치 완료된 광섬유는 제2 필름지의 일부를 관통하여 제2 필름지 상에 인출되어서 해당 제2 필름지 상에 평면 배치되고, 상기 제2 필름지 상에 평면 배치 완료된 광섬유는 제3 필름지의 일부를 관통하여 제3 필름지 상에 인출되어서 해당 제3 필름지 상에 평면 배치되고, 상기 광섬유는 연속적으로 이어진 하나의 광섬유이다.In addition, according to the third embodiment of the present invention, the optical fiber that has been flatly disposed on the first film paper is drawn out on the second film paper by passing through a portion of the second film paper, and is flatly disposed on the second film paper. The planarly arranged optical fiber on the two film papers passes through a portion of the third film paper, is drawn out on the third film paper, and is flatly disposed on the third film paper, and the optical fiber is one optical fiber which is continuously connected.

상술한 바와 같으 본 발명에 의하면, 일정 면적에 복수의 FBG 센서를 배치하여 구조물에 간편하게 직접 부착 설치하고 해당 일정 면적에서 발생하는 구조물의 변형을 계측하되 광섬유 배열 방식에 따라 1방향이나 2방향 또는 3방향의 변형률을 계측함으로써, 구조물의 계측 지점에 존재하는 국부적 손상 부위에 기인한 변형률 계측 오류를 방지함과 아울러 변형률 측정의 정확성을 증가시키고 센서 설치의 경제성을 향상시키게 된다.As described above, according to the present invention, by placing a plurality of FBG sensors in a predetermined area, and directly attached to the structure and directly installed and measuring the deformation of the structure occurring in the predetermined area, one-way, two-way or three depending on the optical fiber arrangement. By measuring the strain in the direction, it is possible to prevent strain measurement errors due to local damage at the measuring points of the structure, while increasing the accuracy of the strain measurement and improving the economics of sensor installation.

도 1은 종래의 표면 부착형 전기저항식 변형률 계측 센서의 사용을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 균열이 존재하는 경우의 콘크리트 구조물을 예시한 도면이다.
도 3은 종래의 FBG 센서 설치 방식을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 2방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 평면도이다.
도 7는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 2방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서에 배치되는 FBG 센서를 구비한 광섬유의 배치와 필름지의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서에서의 FBG 센서의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 평면도이다.
도 11는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서에 배치되는 FBG 센서를 구비한 광섬유의 배치와 필름지의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서에서의 FBG 센서의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 제작 형태를 도시한 도면이다.1 is a view for explaining the use of a conventional surface-mounted electrical resistance strain measurement sensor.
2 is a diagram illustrating a concrete structure when there is a crack.
3 is a diagram illustrating a conventional FBG sensor installation method.
4 is a plan view of a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in one direction according to a first exemplary embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in one direction according to a first exemplary embodiment of the present invention.
6 is a plan view of a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in two directions according to a second exemplary embodiment of the present invention.
7 is an exploded perspective view of a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in two directions according to a second exemplary embodiment of the present invention.
8 is a view illustrating an arrangement of an optical fiber and an arrangement of film paper having an FBG sensor disposed in a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in two directions according to a second embodiment of the present invention. It is for the drawing.
9 is a view for explaining the arrangement of the FBG sensor in the tape-type multi-directional area sensor using the FBG optical sensor for measuring the strain in two directions according to the second embodiment of the present invention.
10 is a plan view of a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in three directions according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an exploded perspective view of a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in three directions according to a third exemplary embodiment of the present invention.
12 is a view illustrating an arrangement of an optical fiber and an arrangement of a film paper having an FBG sensor disposed in a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in three directions according to a third embodiment of the present invention. It is for the drawing.
FIG. 13 is a view for explaining an arrangement of an FBG sensor in a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in three directions according to a third exemplary embodiment of the present invention.
14 is a view showing a manufacturing form of the tape-type multi-directional area sensor using the FBG optical sensor according to the present invention.

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

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 1방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 분해 사시도이다.4 is a plan view of a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in one direction according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a one direction according to the first embodiment of the present invention. An exploded perspective view of a tape-type multi-directional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain of the film.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 구조물의 1방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서(30)는 복수의 FBG 센서(37)를 구비한 광섬유(33)를 평면 배치하되 두 장의 필름지(35) 사이에 횡방향으로 배열되도록 평면 배치하여 이루어진다. 두 장의 필름지(35) 사이에 광섬유(33)를 평면 배치하는 경우에 해당 광섬유(33)에 구비된 FBG 센서(37)가 일정한 간격으로 배열되도록 광섬유(33)를 평면 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 광섬유(33)에 구비된 FBG 센서(37)가 일정한 간격으로 배열되도록 광섬유(33)를 평면 배치하여 다방향 면적형 센서(30)를 구성함으로써, 다방향 면적형 센서(30)에 의해 구조물의 일정 면적에서 발생하는 1방향의 변형률을 계측할 수 있다.As shown in FIG. 4, the tape type multidirectional area sensor 30 using the FBG optical sensor for measuring strain in one direction of the structure according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of FBG sensors 37. Planar arrangement of the optical fiber 33 having a plane is made so as to be arranged in the transverse direction between the two sheets of film paper 35. When the optical fiber 33 is planarly disposed between the two sheets of film paper 35, it is preferable that the optical fiber 33 is arranged in a plane such that the FBG sensors 37 provided in the optical fiber 33 are arranged at regular intervals. In this way, the multi-directional area sensor 30 is configured by arranging the optical fiber 33 in a planar manner so that the FBG sensors 37 provided in the optical fiber 33 are arranged at regular intervals. As a result, the strain in one direction occurring at a predetermined area of the structure can be measured.

이와 같은 다방향 면적형 센서(30)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 필름지(35a) 상에 FBG 센서(37)를 구비한 광섬유(33)를 횡방향으로 배열되도록 평면 배치하되, 각 FBG 센서(37)가 일정한 간격으로 배열되도록 광섬유(33)를 평면 배치하고, 광섬유(33)가 평면 배치된 제1 필름지(35a) 상에 제2 필름지(35b)를 포개어서 부착한다. 이때, 제1 및 제2 필름지(35a),(35b) 사이에 평면 배치된 광섬유(33)를 고정함과 동시에 제1 및 제2 필름지(35a),(35b)를 일체화하기 위하여 접착제를 사용한다. 이를 위하여, 제1 필름지(35a) 상에 평면 배치된 광섬유(33)를 접착제를 이용하여 고정함과 아울러 해당 광섬유(33)가 평면 배치된 제1 필름지(35a) 상에 접착제를 도포하여 제2 필름지(35b)를 포개어서 부착하거나, 접착제가 도포된 제1 필름지(35a) 상에 광섬유(33)를 평면 배치하여 접착하고서 접착제가 도포된 제2 필름지(35b)를 그 위에 포개어서 부착할 수도 있다. 제1 필름지(35a) 및 제2 필름지(35b)는 방수성, 내마모성 및 내열성을 갖는 통상적인 필름지를 사용하고, 접착제는 방수성 및 내열성을 갖는 통상적인 접착제를 사용하면 되므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.As shown in FIG. 5, the multi-directional area sensor 30 is planarly arranged to horizontally arrange the optical fiber 33 having the FBG sensor 37 on the first film paper 35a. The optical fiber 33 is planarly arranged so that each FBG sensor 37 is arranged at regular intervals, and the second film paper 35b is superposed and attached on the first film paper 35a on which the optical fiber 33 is arranged flat. At this time, an adhesive is used to fix the optical fibers 33 arranged in a plane between the first and second film papers 35a and 35b and to integrate the first and second film papers 35a and 35b. . To this end, the optical fiber 33 planarly disposed on the first film paper 35a is fixed by using an adhesive, and the second optical fiber 33 is coated on the first film paper 35a on which the optical fiber 33 is flatly disposed. The film paper 35b may be piled up and attached, or the optical fiber 33 may be planarly bonded to the first film paper 35a coated with an adhesive, and the second film paper 35b coated with the adhesive may be stacked thereon and attached. have. Since the first film paper 35a and the second film paper 35b use a conventional film paper having waterproof, abrasion resistance, and heat resistance, and the adhesive may use a conventional adhesive having waterproof and heat resistance, the description thereof will be omitted. do.

이와 같이 이루어진 다방향 면적형 센서(30)는 구조물에 직접 부착 설치하되, FBG 센서(37)는 계측 시스템으로부터 입사되는 광을 구조물로부터 가해지는 변형에 따라서 특정 파장으로 반사시키며, 계측 시스템에서는 해당 반사광의 파장 변화를 측정함으로써 구조물의 변형률을 계측할 수 있다.The multi-directional area sensor 30 configured as described above is directly attached to the structure, but the FBG sensor 37 reflects the light incident from the measurement system at a specific wavelength according to the deformation applied from the structure. By measuring the change in the wavelength of the strain can be measured.

이와 같이 제1 및 제2 필름지(35a), (35b) 사이에 광섬유(33)를 평면 배치하여 일체화시켜 구성한 제1 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(30)는 FBG 센서(37)를 필름지에 의해 보호하는 구조로 되어있어서 별도의 하우징을 사용하지 않고서도 구조물에 직접 접착하여 설치할 수 있으므로 구조물에서 발생하는 변형을 직접적으로 정확히 계측할 수 있다. 그리고, 제1 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(30)는 복수의 FBG 센서(37)에 의해 일정 면적의 계측 영역을 형성하여 구조물의 변형률을 계측하므로, 계측 지점에 구조물의 국부적 손상 부위가 존재하더라도 해당 손상 부위 이외에 배열된 FBG 센서(37)에 의해 구조물의 실제 변형을 계측할 수 있어서, 구조물의 국부적 손상 부위에 기인한 변형률 계측 오류를 방지할 수 있다. 또한, 제1 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(30)는, 도 14에 예시한 바와 같이, 원하는 수의 FBG 센서 군을 테이프(TP) 형태로 제작하여 해당 테이프(TP)의 절취선(CL)을 따라 절취하여서 계측 대상의 구조물에 직접 부착하되 통상의 접착제를 이용하여 구조물에 접착함으로써 복수의 FBG 센서(37)를 한 번에 용이하게 계측 지점에 부착하여 설치할 수 있으므로 센서 설치를 단시간에 시행할 수 있어서 센서를 경제성 있게 설치할 수 있다.As described above, the multi-directional area sensor 30 according to the first embodiment configured by integrating the optical fiber 33 in a planar arrangement and integrating the first and second film papers 35a and 35b is a film paper of the FBG sensor 37. It is structured to protect it, so it can be directly attached to the structure without using a separate housing, so it is possible to directly and accurately measure the deformation occurring in the structure. In addition, the multidirectional area sensor 30 according to the first embodiment forms a measurement area having a predetermined area by the plurality of FBG sensors 37 to measure the strain of the structure. Even if present, the actual deformation of the structure can be measured by the FBG sensor 37 arranged in addition to the damage site, thereby preventing strain measurement errors due to local damage to the structure. In addition, in the multi-directional area sensor 30 according to the first embodiment, as illustrated in FIG. 14, a desired number of FBG sensor groups are manufactured in the form of a tape TP, and a cut line CL of the tape TP is performed. Cut) and attach it directly to the structure to be measured, but by attaching it to the structure using a common adhesive, a plurality of FBG sensors 37 can be easily attached to the measurement point at one time and installed. It is possible to install the sensor economically.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 2방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 평면도이고, 도 7는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 분해 사시도이다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 2방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서에 배치되는 FBG 센서를 구비한 광섬유의 배치와 필름지의 배치를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서에서의 FBG 센서의 배치를 설명하기 위한 도면이다.6 is a plan view of a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in two directions according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a two-direction according to a second embodiment of the present invention. An exploded perspective view of a tape-type multi-directional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain of the film. 8 is a view illustrating an arrangement of an optical fiber and an arrangement of film paper having an FBG sensor disposed in a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in two directions according to a second embodiment of the present invention. 9 is a view for explaining the arrangement of the FBG sensor in the tape-type multi-directional area sensor using the FBG optical sensor for measuring the strain in two directions according to the second embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 구조물의 2방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서(40)는 복수의 FBG 센서를 구비한 하나의 광섬유(43)를 두 번 연속하여 평면 배치하되 해당 평면 배치를 세 장의 필름지(45) 사이에 삽입하여 이루어진다. 세 장의 필름지(45) 사이에 광섬유(43)를 두 번 연속하여 평면 배치하는 경우에, 해당 광섬유(43)에 구비된 FBG 센서를 일정 간격으로 배열하되 FBG 센서가 도시부호 47로 표시한 바와 같이 횡 방향 및 종 방향으로 상호 교차하도록 광섬유(43)를 2개 층으로 평면 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 광섬유(43)에 구비된 FBG 센서가 일정한 간격으로 횡 방향 및 종 방향으로 교차하여 배열되도록 광섬유(43)를 두 번 연속하여 평면 배치하여서 다방향 면적형 센서(40)를 구성함으로써, 다방향 면적형 센서(40)에 구비되는 두 방향으로 배열된 FBG 센서에 의해 구조물의 일정 면적에서 발생하는 2방향의 변형률을 계측할 수 있다.As shown in FIG. 6, the tape type multidirectional area sensor 40 using the FBG optical sensor for measuring the strain in two directions of the structure according to the second embodiment of the present invention includes a plurality of FBG sensors. One optical fiber 43 is successively arranged twice in a plane, and the planar arrangement is made by inserting between three sheets of film paper 45. In the case where the optical fibers 43 are successively planarly arranged twice between the three sheets of film paper 45, the FBG sensors provided in the optical fibers 43 are arranged at regular intervals, but the FBG sensors are indicated by reference numeral 47. It is preferable to planarly arrange the optical fiber 43 in two layers so as to cross each other in the transverse direction and the longitudinal direction. In this way, by arranging the multi-directional area sensor 40 by arranging the optical fibers 43 in two successive planes so that the FBG sensors provided in the optical fiber 43 are arranged to cross in the lateral and longitudinal directions at regular intervals. The FBG sensors arranged in two directions provided in the multi-directional area sensor 40 may measure the strain in two directions occurring in a predetermined area of the structure.

이와 같은 다방향 면적형 센서(40)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 필름지(45a) 및 제2 필름지(45b) 사이에 FBG 센서를 구비한 광섬유(43)를 횡방향으로 배열되도록 평면 배치함과 아울러 제2 필름지(45b) 및 제3 필름지(45c) 사이에 FBG 센서를 구비한 상기 광섬유(43)를 연속적으로 종방향으로 배열되도록 평면 배치함으로써 광섬유(43)를 두 번 연속하여 평면 배치하되, 제1 필름지(45a) 및 제2 필름지(45b) 사이에 각 FBG 센서가 일정한 간격으로 횡방향으로 배열되도록 광섬유(43)를 배치하고, 제2 필름지(45b) 및 제3 필름지(45c) 사이에 각 FBG 센서가 일정한 간격으로 종방향으로 배열되도록 광섬유(43)를 배치함으로써 두 번 연속하여 평면 배치된 광섬유(43)의 각 교차 지점(47)에서 FBG 센서가 상호 다른 방향으로 교차하여 배열되도록 구성된다. 광섬유(43)를 평면 배치한 제1 필름지(45a) 상에 제2 필름지(45b)를 포개어 부착하고, 해당 제2 필름지(45b) 상에 광섬유(43)를 연속적으로 평면 배치하고, 제2 필름지(45b) 상에 제3 필름지(45c)를 포개어 부착한다.As shown in FIG. 7, the multi-directional area sensor 40 is arranged such that the optical fiber 43 having the FBG sensor is arranged in the transverse direction between the first film paper 45a and the second film paper 45b. The optical fiber 43 is successively arranged twice by planarly arranging the optical fiber 43 having the FBG sensor between the second film paper 45b and the third film paper 45c so that the optical fiber 43 is continuously arranged in the longitudinal direction. Planar arrangement is provided, but the optical fiber 43 is disposed so that each FBG sensor is arranged in the transverse direction at regular intervals between the first film paper 45a and the second film paper 45b, and the second film paper 45b and the third film paper ( By placing the optical fibers 43 such that each FBG sensor is arranged longitudinally at regular intervals between 45c), the FBG sensors intersect in different directions at each intersection point 47 of the optically spaced optical fiber 43 that is planarized twice in succession. It is configured to be arranged. The second film paper 45b is stacked on the first film paper 45a on which the optical fiber 43 is flat, and the optical fiber 43 is continuously flat on the second film paper 45b, and the second film paper The 3rd film paper 45c is piled up and attached on 45b.

이때, 제1 및 제2 필름지(45a),(45b) 사이에 평면 배치된 광섬유(43)와, 제2 필름지(45b) 및 제3 필름지(45c) 사이에 평면 배치된 광섬유(43)와, 제1 내지 제3 필름지(45a, 45b, 45c)를 일체화하기 위하여 접착제를 사용하여 부착한다. 이를 위하여, 제1 필름지(45a) 상에 평면 배치한 광섬유(43)를 접착제를 이용하여 고정함과 아울러 해당 광섬유(43)가 배치된 제2 필름지(45b) 상에 접착제를 도포하여 제2 필름지(45b)를 포개어서 부착하고 해당 제2 필름지(45b) 상에 연속적으로 평면 배치한 광섬유(43)를 접착제를 이용하여 고정하고서 해당 제2 필름지(45b) 상에 제3 필름지(45c)를 포개어 접착제를 이용하여 접착하거나, 접착제가 도포된 제1 필름지(45a) 상에 광섬유(43)를 평면 배치하여 접착하고서 접착제가 양면에 도포된 제2 필름지(45b)를 그 위에 포개어서 부착하고서 제2 필름지(45b) 상에 광섬유(43)를 연속적으로 평면 배치하고 해당 제2 필름지(45b) 상에 접착제가 도포된 제3 필름지(45c)를 부착할 수도 있다. 제1 내지 제3 필름지(45a, 45b, 45c)는 방수성, 내마모성 및 내열성을 갖는 통상적인 필름지를 사용하고, 접착제는 방수성 및 내열성을 갖는 통상적인 접착제를 사용하면 되므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.At this time, the optical fiber 43 disposed in a plane between the first and second film papers 45a and 45b, the optical fiber 43 arranged in a plane between the second film paper 45b and the third film paper 45c, It adheres using an adhesive agent in order to integrate the 1st thru | or 3rd film paper 45a, 45b, 45c. To this end, the optical fiber 43 flatly disposed on the first film paper 45a is fixed with an adhesive, and the second film paper is applied by applying an adhesive on the second film paper 45b on which the optical fiber 43 is disposed. The 45b is superimposed and attached, and the optical fiber 43 continuously flattened on the second film 45b is fixed with an adhesive, and the third film 45c is superimposed on the second film 45b. Bonding by using an adhesive or by placing the optical fiber 43 on the first film paper 45a to which the adhesive is applied in a flat manner, and attaching the second film paper 45b having the adhesive coated on both sides thereof, The optical film 43 may be continuously planarly arranged on the film paper 45b, and the third film paper 45c coated with an adhesive may be attached onto the second film paper 45b. Since the first to third film papers 45a, 45b, and 45c may use conventional film papers having waterproofness, abrasion resistance, and heat resistance, and the adhesive may use conventional adhesives having waterproofness and heat resistance, a description thereof will be omitted. do.

제2 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(40)에서의 복수의 FBG 센서를 구비한 광섬유(43)의 배치를 좀더 세부적으로 설명하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 실선으로 표시한 횡방향으로 배열되는 광섬유(43)의 부분은 제1 필름지(45a) 및 제2 필름지(45b) 사이에 평면 배치되어서 부착되고, 파선으로 표시한 종방향으로 배열되는 광섬유(43)의 부분은 제2 필름지(45b) 및 제3 필름지(45c) 사이에 연속적으로 평면 배치되어서 부착된다. 이 때, 제1 필름지(45a) 상에 평면 배치 완료된 광섬유(43)는 제2 필름지(45b)의 일부를 관통하여 제2 필름지(45b) 상에 인출되어서 해당 제2 필름지(45b) 상에 평면 배치되며, 해당 연속하여 두 번 평면 배치되는 광섬유(43)는 연속적으로 이어진 하나의 광섬유이다. 제2 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(40)는 광섬유(43)를 두 번 연속하여 평면 배치하되 평면 배치된 광섬유(43)의 각 교차 점(47)에서 FBG 센서가 다른 방향으로 교차하여 배열되도록 구성되는데, 각 교차 점(47)에서 교차하여 배열되는 FBG 센서는 도 9의 측 단면도에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 필름지(45a), (45b) 사이에 횡방향으로 평면 배치된 광섬유의 FBG 센서(47)가 위치됨과 아울러 제2 및 제3 필름지(45b), (45c) 사이에 종방향으로 평면 배치된 광섬유의 FBG 센서(47)가 위치되는 형태로 배열된다.The arrangement of the optical fiber 43 with the plurality of FBG sensors in the multi-directional area sensor 40 according to the second embodiment will be described in more detail. As shown in FIG. A portion of the optical fiber 43 arranged in a vertical direction is attached by being disposed in a plane between the first film paper 45a and the second film paper 45b, and the portion of the optical fiber 43 arranged in the longitudinal direction indicated by the broken line is the second film paper. The planarly arranged planarly adheres between 45b and the 3rd film paper 45c. At this time, the optical fiber 43 which has been planarly arranged on the first film paper 45a passes through a part of the second film paper 45b, is drawn out on the second film paper 45b, and is flat on the second film paper 45b. The optical fibers 43 which are arranged and planarly arranged twice in succession are one optical fiber which are continuously connected. In the multi-directional area sensor 40 according to the second embodiment, the optical fibers 43 are successively arranged in two planes, but at each intersection point 47 of the planarly arranged optical fibers 43, the FBG sensors intersect in different directions. The FBG sensors arranged to intersect at each intersection point 47 are arranged in a transverse plane between the first and second film papers 45a and 45b as shown in the side sectional view of FIG. 9. The FBG sensor 47 of the optical fiber is positioned, and the FBG sensor 47 of the optical fiber arranged in the longitudinal direction between the second and third film papers 45b and 45c is arranged.

이와 같이 이루어진 제2 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(40)는 구조물에 직접 부착 설치하되, 다방향 면적형 센서(40)는 연속적으로 두 번 평면 배치된 광섬유(43)의 각 교차 점(47)에서 FBG 센서가 교차하여 배열되도록 구성되어 있으므로, 해당 2방향으로 교차하여 설치된 FBG 센서가 계측 시스템으로부터 입사되는 광을 구조물로부터 가해지는 변형에 따라서 특정 파장으로 반사시키며, 계측 시스템에서는 해당 반사광의 파장 변화를 측정함으로써 2방향의 변형률을 계측할 수 있다.The multi-directional area sensor 40 according to the second embodiment made as described above is directly attached to the structure, and the multi-directional area sensor 40 is installed at each intersection point of the optical fiber 43 that is continuously planar twice. 47) the FBG sensors are arranged to cross each other, so that the FBG sensors intersected in the two directions reflect the light incident from the measurement system at a specific wavelength according to the deformation applied from the structure. By measuring the wavelength change, the strain in two directions can be measured.

이와 같이 제1 필름지(45a) 및 제2 필름지(45b) 사이에 각 FBG 센서가 일정한 간격으로 배열되도록 광섬유(43)를 횡방향으로 배열하여 평면 배치하고, 제2 필름지(45b) 및 제3 필름지(45c) 사이에 각 FBG 센서가 일정한 간격으로 배열되도록 광섬유(43)를 종방향으로 배열하여 평면 배치하여서 일체화하여 구성한 제2 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(40)는, FBG 센서(47)를 필름지에 의해 보호하는 구조로 되어있어서 별도의 하우징을 사용하지 않고서도 구조물에 직접 접착하여 설치할 수 있으므로 구조물에서 발생하는 변형을 직접적으로 정확히 계측할 수 있다. 그리고, 제2 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(40)는 2 방향으로 교차시켜 배열한 복수의 FBG 센서(47)에 의해 일정 면적의 계측 영역을 형성하여 구조물의 2방향의 변형률을 계측하므로, 계측 지점에 구조물의 국부적 손상 부위가 존재하더라도 해당 손상 부위 이외에 배열된 FBG 센서(47)에 의해 구조물의 실제 변형을 계측할 수 있어서, 구조물의 국부적 손상 부위에 기인한 변형률 계측 오류를 방지할 수 있다. 또한, 제2 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(40)는. 도 14에 예시한 바와 같이, 원하는 수의 FBG 센서 군을 테이프(TP) 형태로 제작하여 해당 테이프(TP)의 절취선(CL)을 따라 절취하여서 계측 대상의 구조물에 직접 부착하되 통상의 접착제를 이용하여 구조물에 접착함으로써 복수의 FBG 센서(47)를 한 번에 용이하게 계측 지점에 부착하여 설치할 수 있으므로 센서 설치를 단시간에 시행할 수 있어서 센서를 경제성 있게 설치할 수 있다.In this way, the optical fiber 43 is horizontally arranged in a horizontal direction so that the FBG sensors are arranged at regular intervals between the first film paper 45a and the second film paper 45b, and the second film paper 45b and the third film paper The multidirectional area sensor 40 according to the second embodiment in which the optical fibers 43 are arranged in the longitudinal direction, arranged in a plane, and integrally arranged so that each FBG sensor is arranged at regular intervals between the 45Bs is an FBG sensor 47. ) Is protected by film paper, so it can be directly attached to the structure without using a separate housing, so it is possible to directly and accurately measure the deformation occurring in the structure. In addition, the multi-directional area sensor 40 according to the second embodiment forms a measurement area having a predetermined area by the plurality of FBG sensors 47 arranged to cross in two directions to measure the strain in two directions of the structure. Even if a local damage site of the structure exists at the measurement point, the actual deformation of the structure can be measured by the FBG sensor 47 arranged in addition to the damage site, thereby preventing strain measurement error due to the local damage site of the structure. have. In addition, the multi-directional area sensor 40 according to the second embodiment. As illustrated in FIG. 14, a desired number of FBG sensor groups are manufactured in the form of a tape TP, cut along the perforation line CL of the tape TP, and directly attached to the structure to be measured, using a conventional adhesive. By adhering to the structure, a plurality of FBG sensors 47 can be easily attached and installed at a measurement point at a time, so that the sensor can be installed in a short time, so that the sensor can be economically installed.

또한, 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 평면도이고, 도 11는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서의 분해 사시도이다. 또한, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서에 배치되는 FBG 센서를 구비한 광섬유의 배치와 필름지의 배치를 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 3방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서에서의 FBG 센서의 배치를 설명하기 위한 도면이다.10 is a plan view of a tape-type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in three directions according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a third embodiment of the present invention. An exploded perspective view of a tape type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor for measuring strain in three directions. 12 shows the arrangement of the optical fiber and the arrangement of the film paper with the FBG sensor disposed in the tape-type multidirectional area sensor using the FBG optical sensor for measuring the strain in three directions according to the third embodiment of the present invention. 13 is a view for explaining the arrangement of the FBG sensor in the tape-type multi-directional area sensor using the FBG optical sensor for measuring the strain in three directions according to the third embodiment of the present invention .

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 구조물의 3방향의 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서(50)는 복수의 FBG 센서를 구비한 하나의 광섬유(53)를 세 번 연속하여 평면 배치하되 해당 평면 배치를 네 장의 필름지(55) 사이에 삽입하여 이루어진다. 네 장의 필름지(55) 사이에 광섬유(53)를 세 번 연속하여 평면 배치하는 경우에, 해당 광섬유(53)에 구비된 FBG 센서를 일정 간격으로 배열하되 FBG 센서가 도시부호 57로 표시한 바와 같이 서로 다른 방향으로 3중 교차하도록 광섬유(53)를 평면 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 광섬유(53)에 구비된 FBG 센서가 일정한 간격으로 다른 방향으로 교차하여 배열되도록 광섬유(53)를 세 번 연속하여 평면 배치하여서 다방향 면적형 센서다방향 면적형 센서(50)를 구성함으로써, 다방향 면적형 센서(50)에 구비되는 세 방향으로 배열된 FBG 센서에 의해 구조물의 일정 면적에서 발생하는 3방향의 변형률을 계측할 수 있다.As shown in FIG. 10, the tape type multidirectional area sensor 50 using the FBG optical sensor for measuring the strain in three directions of the structure according to the third exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of FBG sensors. One optical fiber 53 is successively arranged three times in a plane, and the plane arrangement is made by inserting between four sheets of film paper 55. In the case where the optical fiber 53 is planarly arranged three times in succession between the four sheets of film paper 55, the FBG sensors provided in the optical fiber 53 are arranged at regular intervals, but the FBG sensors are indicated by the reference numeral 57. It is preferable to planarly arrange the optical fiber 53 so as to triple-cross in different directions. As such, the multi-directional area sensor multi-directional area sensor 50 is configured by arranging the optical fiber 53 three consecutive planes so that the FBG sensors provided in the optical fiber 53 are arranged alternately in different directions at regular intervals. Thereby, the strain in three directions generated in a predetermined area of the structure can be measured by the FBG sensors arranged in three directions provided in the multi-directional area type sensor 50.

이와 같은 다방향 면적형 센서(50)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 필름지(55a) 및 제2 필름지(55b) 사이에 FBG 센서를 구비한 광섬유(53)를 제1 방향으로 배열되도록 평면 배치하고 제2 필름지(55b) 및 제3 필름지(55c) 사이에 FBG 센서를 구비한 광섬유(53)를 연속적으로 제2 방향으로 배열되도록 평면 배치함과 아울러 제3 필름지(55c) 및 제4 필름지(55d) 사이에 FBG 센서를 구비한 광섬유(53)를 연속적으로 제3 방향으로 배열되도록 평면 배치함으로써 광섬유(43)를 세 번 연속하여 평면 배치하되, 제1 필름지(55a) 및 제2 필름지(55b) 사이에 각 FBG 센서가 일정한 간격으로 제1 방향으로 배열되도록 광섬유(53)를 평면 배치하고, 제2 필름지(55b) 및 제3 필름지(55c) 사이에 각 FBG 센서가 일정한 간격으로 제2 방향으로 배열되도록 광섬유(53)를 평면 배치함과 아울러 제3 필름지(55c) 및 제4 필름지(55d) 사이에 각 FBG 센서가 일정한 간격으로 제3 방향으로 배열되도록 광섬유(53)를 평면 배치함으로써 세 번 연속하여 평면 배치된 광섬유(53)의 각 교차 지점(57)에서 FBG 센서가 상호 다른 방향으로 3중 교차하여 배열되도록 구성된다. 광섬유(53)를 평면 배치한 제1 필름지(55a) 상에 제2 필름지(55b)를 포개어 부착하고, 제2 필름지(55b) 상에 광섬유(53)를 연속적으로 평면 배치하고, 제2 필름지(55b) 상에 제3 필름지(55c)를 포개어 부착하고, 제3 필름지(55c) 상에 광섬유(53)를 연속적으로 평면 배치하고, 제3 필름지(55c) 상에 제4 필름지(55d)를 포개어 부착한다.As illustrated in FIG. 11, the multidirectional area sensor 50 arranges the optical fiber 53 having the FBG sensor in the first direction between the first film paper 55a and the second film paper 55b. Planar arrangement so as to planarly arrange the optical fiber 53 having the FBG sensor between the second film paper 55b and the third film paper 55c so as to be continuously arranged in the second direction, and the third film paper 55c and the third film paper 55c and the third film paper 55c. Planar arrangement of the optical fibers 43 is performed three times in succession by arranging the optical fibers 53 having the FBG sensor in the third direction continuously between the four film sheets 55d, so that the first film sheets 55a and the second film sheets are arranged. The optical fiber 53 is planarly arranged so that each FBG sensor is arranged in the first direction at regular intervals between the film sheets 55b, and each FBG sensor is disposed at regular intervals between the second and third film sheets 55b and 55c. The third film sheet 55c and the optical fiber 53 are arranged in a plane so as to be arranged in the second direction. And the FBG at each intersection point 57 of the optical fiber 53 that is planarly arranged three times in succession by planarly arranging the optical fibers 53 such that each FBG sensor is arranged in the third direction at regular intervals between the fourth film paper 55d. The sensors are arranged such that they are arranged in triple crossings in different directions. The second film paper 55b is superimposed on the first film paper 55a on which the optical fiber 53 is planarly disposed, and the optical fiber 53 is continuously planarly arranged on the second film paper 55b, and the second film paper ( The third film paper 55c is superimposed on 55b), the optical fiber 53 is continuously planarly arranged on the third film paper 55c, and the fourth film paper 55d is superimposed on the third film paper 55c. Attach.

이때, 제1 및 제2 필름지(55a),(55b) 사이에 평면 배치된 광섬유(53)와, 제2 필름지(55b) 및 제3 필름지(55c) 사이에 평면 배치된 광섬유(53)와, 제3 필름지(55c) 및 제4 필름지(55d) 사이에 평면 배치된 광섬유(53)와, 제1 내지 제4 필름지(55a, 55b, 55c, 55d)를 일체화하기 위하여 접착제를 사용하여 부착한다. 이를 위하여, 제1 필름지(55a) 상에 평면 배치한 광섬유(53)를 접착제를 이용하여 고정함과 아울러 해당 광섬유(53)가 배치된 제1 필름지(55a) 상에 접착제를 도포하여 제2 필름지(55b)를 포개어서 부착하고 해당 제2 필름지(55b) 상에 연속적으로 평면 배치한 광섬유(53)를 접착제를 이용하여 고정하고서 해당 제2 필름지(55b) 상에 제3 필름지(55c)를 포개어 접착제를 이용하여 접착하고 해당 제3 필름지(55c) 상에 연속적으로 평면 배치한 광섬유(53)를 접착제를 이용하여 고정하고서 해당 제3 필름지(55c) 상에 접착제를 도포하여 제4 필름지(55d)를 포개어 접착하거나, 접착제가 도포된 제1 필름지(55a) 상에 광섬유(53)를 평면 배치하여 접착하고서 접착제가 양면에 도포된 제2 필름지(55b)를 그 위에 포개어서 부착하고서 제2 필름지(55b) 상에 광섬유(53)를 연속적으로 평면 배치하고 해당 제2 필름지(55b) 상에 접착제가 양면에 도포된 제3 필름지(55c)를 포개어서 부착하고서 제3 필름지(55c) 상에 광섬유(53)를 연속적으로 평면 배치하고 해당 제3 필름지(55c) 상에 접착제가 도포된 제4 필름지(55d)를 포개어서 부착할 수도 있다. 제1 내지 제4 필름지(55a, 55b, 55c, 55d)는 방수성, 내마모성 및 내열성을 갖는 통상적인 필름지를 사용하고, 접착제는 방수성 및 내열성을 갖는 통상적인 접착제를 사용하면 되므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.At this time, the optical fiber 53 disposed in a plane between the first and second film papers 55a and 55b, the optical fiber 53 disposed in a plane between the second film paper 55b and the third film paper 55c, An adhesive is used to integrate the optical fiber 53 arranged flat between the third film paper 55c and the fourth film paper 55d and the first to fourth film papers 55a, 55b, 55c, and 55d. To this end, the optical fiber 53 flatly disposed on the first film paper 55a is fixed with an adhesive, and the second film paper is applied by applying an adhesive on the first film paper 55a on which the optical fiber 53 is disposed. The fifty-five film paper 55c is piled up on the second film paper 55b while the fifty-fifth film 55b is attached and attached, and the optical fiber 53 which is continuously planarly disposed on the second film paper 55b is fixed with an adhesive. A fourth optical film 53 is applied by fixing the optical fiber 53 that is adhered using an adhesive and continuously arranged in a plane on the third film paper 55c using an adhesive, and then applying an adhesive on the third film paper 55c. Is laminated on the first film paper 55a to which the adhesive is applied, and the optical fiber 53 is placed in a flat state to adhere the second film paper 55b having the adhesive coated on both sides thereof. Continuously planarizing the optical fiber 53 on 55b) The third film paper 55c coated with adhesive on both sides of the second film paper 55b, and then attached, and the optical fiber 53 is continuously planarly disposed on the third film paper 55c, and the third film paper The fourth film paper 55d coated with the adhesive on 55c may be stacked and attached. Since the first to fourth film papers 55a, 55b, 55c, and 55d use a conventional film paper having waterproofness, abrasion resistance, and heat resistance, and the adhesive may use a conventional adhesive having waterproofness and heat resistance, description thereof will be omitted. Let's do it.

제3 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(50)에서의 복수의 FBG 센서를 구비한 광섬유(53)의 배치를 좀더 세부적으로 설명하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 실선으로 표시한 제1 방향으로 배열되는 광섬유(53)의 부분은 제1 필름지(55a) 및 제2 필름지(55b) 사이에 평면 배치되어서 부착되고, 파선으로 표시한 제2 방향으로 배열되는 광섬유(53)의 부분은 제2 필름지(55b) 및 제3 필름지(55c) 사이에 연속적으로 평면 배치되어서 부착되고, 일점쇄선으로 표시한 제3 방향으로 배열되는 광섬유(53)의 부분은 제3 필름지(55c) 및 제4 필름지(55d) 사이에 연속적으로 평면 배치되어서 부착되는데, 제1 필름지(55a) 상에 평면 배치 완료된 광섬유(53)는 제2 필름지(55b)의 일부를 관통하여 제2 필름지(55b) 상에 인출되어서 해당 제2 필름지(55b) 상에 평면 배치되고, 제2 필름지(55b) 상에 평면 배치 완료된 광섬유(53)는 제3 필름지(55c)의 일부를 관통하여 제3 필름지(55c) 상에 인출되어서 해당 제3 필름지(55c) 상에 평면 배치되며, 해당 연속하여 세 번 평면 배치되는 광섬유(53)는 연속적으로 이어진 하나의 광섬유이다. 제3 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(50)는 광섬유(53)를 세 번 연속하여 평면 배치하되 평면 배치된 광섬유(53)의 각 교차 점(57)에서 FBG 센서가 서로 다른 방향으로 교차하여 배열되도록 구성되는데, 각 교차 점(57)에서 교차하여 배열되는 FBG 센서는 도 13의 측 단면도에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 필름지(55a), (55b) 사이에 제1 방향으로 배열하여 평면 배치된 광섬유의 FBG 센서(57)가 위치됨과 아울러 제2 및 제3 필름지(55b), (55c) 사이에 제2 방향으로 배열하여 평면 배치된 광섬유의 FBG 센서(57)가 위치되고, 제3 및 제4 필름지(55c), (55d) 사이에 제3 방향으로 배열하여 평면 배치된 광섬유의 FBG 센서(57)가 위치되는 형태로 배열된다.The arrangement of the optical fiber 53 having the plurality of FBG sensors in the multi-directional area type sensor 50 according to the third embodiment will be described in more detail as shown in FIG. 12. The portion of the optical fiber 53 arranged in the direction is attached to the planar arrangement between the first film paper 55a and the second film paper 55b, and the portion of the optical fiber 53 arranged in the second direction indicated by the broken line is made of A portion of the optical fiber 53 arranged in a continuous plane arrangement between the two film papers 55b and the third film paper 55c and arranged in a third direction indicated by a dashed line is a third film paper 55c and a fourth film paper. 55 d are continuously arranged and attached, and the optical fiber 53 which has been flatly arranged on the first film paper 55a passes through a part of the second film paper 55b and is drawn out on the second film paper 55b. It is arrange | positioned flat on the said 2nd film paper 55b, and flat on the 2nd film paper 55b. The completed optical fiber 53 passes through a portion of the third film paper 55c, is drawn out on the third film paper 55c, and is disposed on the third film paper 55c, and is disposed on the third film paper 55c. Reference numeral 53 is one optical fiber which is continuously connected. In the multi-directional area sensor 50 according to the third embodiment, the optical fibers 53 are successively arranged three times in succession, but the FBG sensors cross each other at different intersections 57 of the flatly arranged optical fibers 53. The FBG sensors arranged to intersect at each intersection point 57 are arranged in a first direction between the first and second film papers 55a and 55b as shown in the side cross-sectional view of FIG. 13. The FBG sensor 57 of the optical fiber arranged in a plane is positioned, and the FBG sensor 57 of the optical fiber arranged in a second direction is arranged between the second and third film papers 55b and 55c. The FBG sensor 57 of the optical fiber arranged in the third direction and arranged in the third direction is arranged between the third and fourth film papers 55c and 55d.

이와 같이 이루어진 제3 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(50)는 구조물에 직접 부착 설치하되, 다방향 면적형 센서(50)는 연속적으로 세 번 평면 배치된 광섬유(53)의 각 교차 점(57)에서 FBG 센서가 서로 다른 방향으로 3중 교차하여 배열되도록 구성되어 있으므로, 해당 3방향으로 교차하여 설치된 FBG 센서가 계측 시스템으로부터 입사되는 광을 구조물로부터 가해지는 변형에 따라서 특정 파장으로 반사시키며, 계측 시스템에서는 해당 반사광의 파장 변화를 측정함으로써 3방향의 변형률을 계측할 수 있다.The multi-directional area sensor 50 according to the third embodiment made as described above is directly attached to the structure, and the multi-directional area sensor 50 is intersected at each intersection point of the optical fiber 53 arranged three times in succession. In (57), the FBG sensors are configured to be arranged in three different intersections in different directions, so that the FBG sensors installed in the three directions intersect the light incident from the measurement system at a specific wavelength according to the deformation applied from the structure, In the measurement system, the strain in three directions can be measured by measuring the change in wavelength of the reflected light.

특히, 제3 실시예에 따른 3방향 변형률을 계측하는 다방향 면적형 센서(50)는, 평면응력장에서 주응력, 전단응력, 응력방향이 알려져 있지 않을 때 그 응력과 방향을 알기 위하여 측정하고 측정물의 한 점을 중심으로 하여 적어도 3방향 이상의 변형률을 측정하기 위한 로젯 변형 게이지(Rosette Strain Gage)로서 활용될 수도 있다.In particular, the multi-directional area sensor 50 for measuring the three-way strain according to the third embodiment is measured in order to know the stress and direction when the principal stress, shear stress, and stress direction are not known in the plane stress field. It may be utilized as a Rosette strain gauge for measuring strain in at least three directions about one point.

이와 같이 제1 필름지(55a) 및 제2 필름지(55b) 사이에 각 FBG 센서가 일정한 간격으로 배열되도록 광섬유(53)를 제1 방향으로 배열하여 평면 배치하고, 제2 필름지(55b) 및 제3 필름지(55c) 사이에 각 FBG 센서가 일정한 간격으로 배열되도록 광섬유(53)를 제2 방향으로 배열하여 평면 배치하고, 제3 필름지(55c) 및 제4 필름지(55d) 사이에 각 FBG 센서가 일정한 간격으로 배열되도록 광섬유(53)를 제3 방향으로 배열하여 평면 배치하여서 일체화하여 구성한 제3 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(50)는, FBG 센서(57)를 필름지에 의해 보호하는 구조로 되어있어서 별도의 하우징을 사용하지 않고서도 구조물에 직접 접착하여 설치할 수 있으므로 구조물에서 발생하는 변형을 직접적으로 정확히 계측할 수 있다. 그리고, 제3 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(50)는 3 방향으로 교차시켜 배열한 복수의 FBG 센서(57)에 의해 일정 면적의 계측 영역을 형성하여 구조물의 3방향의 변형률을 계측하므로, 계측 지점에 구조물의 국부적 손상 부위가 존재하더라도 해당 손상 부위 이외에 배열된 FBG 센서(57)에 의해 구조물의 실제 변형을 계측할 수 있어서, 구조물의 국부적 손상 부위에 기인한 변형률 계측 오류를 방지할 수 있다. 또한, 제3 실시예에 따른 다방향 면적형 센서(50)는. 도 14에 예시한 바와 같이, 원하는 수의 FBG 센서 군을 테이프(TP) 형태로 제작하여 해당 테이프(TP)의 절취선(CL)을 따라 절취하여서 계측 대상의 구조물에 직접 부착하되 통상의 접착제를 이용하여 구조물에 접착함으로써 복수의 FBG 센서(57)를 한 번에 용이하게 계측 지점에 부착하여 설치할 수 있으므로 센서 설치를 단시간에 시행할 수 있어서 센서를 경제성 있게 설치할 수 있다.In this way, the optical fiber 53 is arranged in the first direction so that the FBG sensors are arranged at regular intervals between the first film paper 55a and the second film paper 55b, and the second film paper 55b and the third film are arranged in a plane. The optical fibers 53 are arranged in a second direction so that the FBG sensors are arranged at regular intervals between the film sheets 55c, and the FBG sensors are uniformly arranged between the third and fourth film sheets 55c and 55d. The multi-directional area sensor 50 according to the third embodiment, in which the optical fibers 53 are arranged in a third direction so as to be arranged at intervals, and is integrated with each other, is configured to protect the FBG sensor 57 by film paper. Since it can be directly attached to the structure without using a separate housing, it can directly measure the deformation occurring in the structure directly. In addition, since the multi-directional area sensor 50 according to the third embodiment forms a measurement area having a predetermined area by the plurality of FBG sensors 57 arranged to cross in three directions, the strain in three directions of the structure is measured. In addition, even if a local damage site of the structure exists at the measurement point, the actual deformation of the structure can be measured by the FBG sensor 57 arranged in addition to the damage site, thereby preventing strain measurement error due to the local damage site of the structure. have. In addition, the multi-directional area sensor 50 according to the third embodiment. As illustrated in FIG. 14, a desired number of FBG sensor groups are manufactured in the form of a tape TP, cut along the perforation line CL of the tape TP, and directly attached to the structure to be measured, using a conventional adhesive. By adhering to the structure, a plurality of FBG sensors 57 can be easily attached to the measurement point at one time, so that the sensor can be installed in a short time, thereby enabling economical installation of the sensor.

30, 40, 50; FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서
33, 43, 53: 광섬유
35, 35a, 35b, 45, 45a, 45b, 45c, 55, 55a, 55b, 55c, 55d; 필름지
37, 47, 57; FBG 센서30, 40, 50; Tape type multi-directional area sensor using FBG optical sensor
33, 43, 53: optical fiber
35, 35a, 35b, 45, 45a, 45b, 45c, 55, 55a, 55b, 55c, 55d; Film
37, 47, 57; FBG sensor

Claims (8)

구조물의 1방향 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서로서,
제1 필름지와 제2 필름지 사이에 FBG 센서를 구비한 광섬유를 한 방향으로 배열하여 평면 배치하여서, 상기 FBG 센서를 일정한 간격으로 배열하고, 상기 제1 필름지, 제2 필름지 및 광섬유를 일체화하여 이루어진 것을 특징으로 하는 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서.
Tape type multi-directional area sensor using FBG optical sensor for measuring the one-way strain of the structure
An optical fiber having an FBG sensor arranged in one direction between the first film paper and the second film paper so as to be arranged in a plane, and the FBG sensors are arranged at regular intervals, and the first film paper, the second film paper, and the optical fiber are integrated. Tape type multi-directional area sensor using FBG optical sensor.
제1항에 있어서,
상기 제1 필름지, 제2 필름지 및 광섬유는 접착제를 이용하여 부착하여서 일체화하는 것을 특징으로 하는 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서.
The method of claim 1,
The tape-type multidirectional area sensor using the FBG optical sensor, characterized in that the first film, the second film and the optical fiber is attached and integrated using an adhesive.
구조물의 2방향 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서로서,
제1 필름지 및 제2 필름지 사이에 복수의 FBG 센서를 구비한 광섬유를 제1 방향으로 배열하여 평면 배치하고, 제2 필름지 및 제3 필름지 사이에 상기 광섬유를 연속적으로 제2 방향으로 배열하여 평면 배치하여서, 상기 평면 배치된 광섬유의 각 교차점에서 FBG 센서를 상호 다른 방향으로 교차하여 배열하고, 상기 제1 필름지, 제2 필름지, 제3 필름지 및 상기 광섬유를 일체화하여 이루어진 것을 특징으로 하는 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서.
Tape type multi-directional area sensor using FBG optical sensor to measure the two-way strain of the structure,
Arrange and planarly arrange an optical fiber having a plurality of FBG sensors in a first direction between the first film paper and the second film paper, and planarly arrange the optical fiber in a second direction continuously between the second film paper and the third film paper. The FBG optical sensor is formed by crossing the FBG sensors in different directions at each intersection of the planarly arranged optical fibers, and integrating the first film paper, the second film paper, the third film paper, and the optical fiber. Tape type multi-directional area sensor.
제3항에 있어서,
상기 제1 필름지, 제2 필름지, 제3 필름지 및 광섬유는 접착제를 이용하여 부착하여서 일체화하는 것을 특징으로 하는 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서.
The method of claim 3,
Tape type multi-directional area sensor using the FBG optical sensor, characterized in that the first film paper, the second film paper, the third film paper and the optical fiber is attached and integrated using an adhesive.
제3항에 있어서,
상기 제1 필름지 상에 평면 배치 완료된 광섬유는 제2 필름지의 일부를 관통하여 제2 필름지 상에 인출되어서 해당 제2 필름지 상에 평면 배치되며, 상기 광섬유는 연속적으로 이어진 하나의 광섬유인 것을 특징으로 하는 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서.
The method of claim 3,
The optical fiber that has been planarly disposed on the first film paper is drawn out on the second film paper through a portion of the second film paper and is disposed on the second film paper, and the optical fiber is one optical fiber which is continuously connected. Tape type multi-directional area sensor using FBG optical sensor.
구조물의 3방향 변형률을 계측하기 위한 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서로서,
제1 필름지 및 제2 필름지 사이에 복수의 FBG 센서를 구비한 광섬유를 제1 방향으로 배열하여 평면 배치하고, 제2 필름지 및 제3 필름지 사이에 상기 광섬유를 연속적으로 제2 방향으로 배열하여 평면 배치하고, 제3 필름지 및 제4 필름지 사이에 상기 광섬유를 연속적으로 제3 방향으로 배열하여 평면 배치하여서, 상기 평면 배치된 광섬유의 교차점에 FBG 센서를 상호 다른 방향으로 교차하여 배열하고, 상기 제1 필름지, 제2 필름지, 제3 필름지, 제4 필름지 및 상기 광섬유를 일체화하여 이루어진 것을 특징으로 하는 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서.
Tape type multi-directional area sensor using FBG optical sensor to measure the three-way strain of the structure
Arrange and planarly arrange an optical fiber having a plurality of FBG sensors in a first direction between the first film paper and the second film paper, and planarly arrange the optical fiber in a second direction continuously between the second film paper and the third film paper. And arranging the optical fiber continuously in a third direction between the third film paper and the fourth film paper, and arranging the optical fiber in such a manner that the FBG sensors are intersected in different directions at the intersections of the planar optical fibers, and the first film paper And a tape type multidirectional area sensor using an FBG optical sensor, wherein the second film paper, the third film paper, the fourth film paper, and the optical fiber are integrated.
제6항에 있어서,
상기 제1 필름지, 제2 필름지, 제3 필름지, 제4 필름지 및 광섬유는 접착제를 이용하여 부착하여서 일체화하는 것을 특징으로 하는 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서.
The method according to claim 6,
The first film paper, the second film paper, the third film paper, the fourth film paper and the optical fiber tape-type multi-directional area sensor using the FBG optical sensor, characterized in that the adhesive is attached to the integrated.
제6항에 있어서,
상기 제1 필름지 상에 평면 배치 완료된 광섬유는 제2 필름지의 일부를 관통하여 제2 필름지 상에 인출되어서 해당 제2 필름지 상에 평면 배치되고, 상기 제2 필름지 상에 평면 배치 완료된 광섬유는 제3 필름지의 일부를 관통하여 제3 필름지 상에 인출되어서 해당 제3 필름지 상에 평면 배치되고, 상기 광섬유는 연속적으로 이어진 하나의 광섬유인 것을 특징으로 하는 FBG 광센서를 이용한 테이프형 다방향 면적형 센서.The method according to claim 6,
The optical fiber that has been flatly disposed on the first film paper is drawn out on the second film paper through a portion of the second film paper so that the optical fiber is flatly disposed on the second film paper, and the optical fiber that has been flatly disposed on the second film paper is the third film paper. A tape type multi-directional area type sensor using an FBG optical sensor, which penetrates a portion of the film and is drawn out on a third film sheet to be disposed on a plane of the third film sheet.
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