Original Article
  • Simultaneous Sensing of Failure and Strain in Composites Using optical Fiber Sensors
  • Hyung-Joon Bang, Hyun-Kyu Kang, Chang-Sun Hong, Chun-Gon Kim
  • 광섬유 센서를 이용한 복합재의 파손 및 변형률 동시 측정
  • 방형준(한국과학기술원 항공우주공학전공 대학원), 강현규(한국과학기술원 항공우주공학전공 대학원), 홍창선(한국과학기술원 항공우주공학전공), 김천곤(한국과학기술원 항공우주공학전공, 교신저자(E-mail:cgkim@kaist.ac.kr))
Abstract
급격한 과도하중이나 충격 등에 의해서 발생한 복합적층 내부의 손상은 항공기 구조물과 같이 안전성이 중요시되는 구조의 신뢰성을 저하시키며 또한 큰 위험 요인이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 구조의 건전성을 모니터링하고 파손여부를 실시간으로 감지하기 위해 단파장 레이저와 광대역광원을 동시에 적용한 광섬유 센서를 이용하여 변형률 및 파손을 실시간으로 동시에 모니터링 할 수 있는 시스템을 구성하였다. 이때 서로 다른 파장대의 두 광원은 파장분할다중 송신기를 이용하여 하나의 광섬유 센서에 적용되었다. 파손신호의 특정을 정량적으로 구분하기 위해 STFT 와 Wavelet Transfom과 같은 시간 주파수 분석법을 사용하였으며, 광섬유 센서로 취득 된 파손신호 및 변형률 측정값을 각각 압전세라믹 센서와 스트레인게이지의 값과 서로 비교하였다. 장시간동안 파손과 동시에 측정된 변형률의 값은 스트레인게이지의 측정값과 잘 일치하였으며 파손감지 시스템 또한 미세한 파손신호까지 민감하게 감지해 낼 수 있음을 알 수 있었다.

급격한 과도하중이나 충격 등에 의해서 발생한 복합적층 내부의 손상은 항공기 구조물과 같이 안전성이 중요시되는 구조의 신뢰성을 저하시키며 또한 큰 위험 요인이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 구조의 건전성을 모니터링하고 파손여부를 실시간으로 감지하기 위해 단파장 레이저와 광대역광원을 동시에 적용한 광섬유 센서를 이용하여 변형률 및 파손을 실시간으로 동시에 모니터링 할 수 있는 시스템을 구성하였다. 이때 서로 다른 파장대의 두 광원은 파장분할다중 송신기를 이용하여 하나의 광섬유 센서에 적용되었다. 파손신호의 특정을 정량적으로 구분하기 위해 STFT 와 Wavelet Transfom과 같은 시간 주파수 분석법을 사용하였으며, 광섬유 센서로 취득 된 파손신호 및 변형률 측정값을 각각 압전세라믹 센서와 스트레인게이지의 값과 서로 비교하였다. 장시간동안 파손과 동시에 측정된 변형률의 값은 스트레인게이지의 측정값과 잘 일치하였으며 파손감지 시스템 또한 미세한 파손신호까지 민감하게 감지해 낼 수 있음을 알 수 있었다.

This Article

  • 2001; 14(5): 12-19

    Published on Oct 31, 2001