Journal of Sensor Science and Technology (센서학회지)

The Korean Sensors Society (한국센서학회)
권호 표지

FEM Analysis of Distributed Optical Fiber Sensors for the Strain Transfer

표면부착된 분포형 광섬유 센서의 유한요소해석

  • Kim, Sang-Hoon (Dept. of Mechanical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Lee, Jung-Ju (Dept. of Mechanical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology) ;
  • Kwon, Il-Bum (Division of Industrial Metrology, Korea Research Institute of Standards and Science) ;
  • Huh, Jeung-Soo (Dept. of Metallurgical Engineering, Kyung-pook National University)
  • 김상훈 (한국과학기술원 기계공학과) ;
  • 이정주 (한국과학기술원 기계공학과) ;
  • 권일범 (한국표준연구원 산업측정표준부) ;
  • 허증수 (경북대학교 공대 금속공학과)
  • Published : 2001.01.31
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Abstract

Comparing with general optical fiber sensors performing localized measurement, distributed optical fiber sensors can measure along an optical fiber, and they have large measuring range. The surface-mounting method with epoxy adhesive is general in attaching optical fiber sensors to structures, This is also appliable to the structural integrity monitoring with Brillouin-scattering distributed optical fiber sensors. In this paper, Brillouin-scattering distributed optical fiber sensors, which are attached to the surface of a structure with epoxy adhesive, was verified with the finite element method. From the analysis results of strain transfer through the structure, optical fiber coating, cladding and core, the strain transfer rates were calculated. And the influence of the epoxy free-end was also studied.

국부적인 측정을 수행하는 일반적인 광섬유 센서에 비해 분포형 광섬유 센서는 광섬유의 길이방향을 따라 모든 위치에서 측정이 가능하며 보다 넓은 영역의 측정을 수행할 수 있다. 브릴루인 산란 분포형 광섬유 센서를 구조물의 건전성 감시에 이용할 때에는 광섬유 센서의 일반적인 부착 방법인 에폭시를 이용한 표면부착 방법을 사용하게 된다. 본 논문에서는 에폭시를 이용하여 브릴루인 분포형 광섬유 센서를 구조물의 표면에 부착하였을 때 구조물의 변형률 변화를 광섬유 센서가 정확히 측정해 낼 수 있는지에 대해 유한요소법을 통한 검증을 수행하였다. 구조물로부터 에폭시, 광섬유 코팅, 클래딩을 통해 코어로 전달되는 변형률의 전달률을 해석을 통해 확인하였으며 변형률 분포로부터 에폭시 끝 단의 자유 경계면이 미치는 영향을 살펴보았다.

Keywords