Evaluation of optial Fiber Bragg Grating(FBG) sensors for estimating dynamic properties of structures is presented.
At first, experiments were carried out for evaluating FBG sensors in the laboratory. Experiments for evaluation of FBG strain sensors were performed by comparing with the strain measured by the conventional gauges on a statically determinate beam. Performance of FBG accelerometers was also compared with those of piezoelectromagnetic accelerometers and MEMS(Micro Electro Mechanical System) accelerometers on a second floor of two-story frame structure.
In addition, experiments were performed for site applications of FBG strain sensors on Samseung Bridge. FBG strain sensors and conventional strain gauges were installed on the bridge, and the dynamic strains were compared for the ambient vibration by traffic load. Another experiment was carried out for estimating the impact factor with FBG strain sensors, conventional strain sensors, displacement sensors. Impact factors obtained from the measurements by three sensors were compared for different truck load and different speeds.
At last, the acceleration was compared using FBG accelerometers, piezoelectromagnetic accelerometers, and MEMS accelerometers at each floor on a three-story frame structure. Estimation of the mode shapes and the subsequent model updating were carried out based on the measured natural frequencies.
It has been found that performance of the FBG sensors is fairly good for laboratory and field applications.
구조물의 동특성 추정을 위한 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서의 성능 평가를 수행하였다.
먼저, FBG 센서의 성능 평가를 위한 실내 실험을 실시하였다. 정정보에서 FBG 변형률 센서와 일반 변형률 게이지의 성능을 비교하는 실험을 수행하였다. 2층 프레임 구조물에서 FBG 가속도 센서와 압전형 가속도계, MEMS 가속도계를 비교하는 실험을 수행하였다.
또한, FBG 변형률 센서의 현장 적용성 평가를 위해 삼승교에서 현장 실험을 실시하였다. FBG 변형률 센서와 일반 변형률 게이지를 삼승교에 설치하고, 상시 교통하중에서의 동적 변형률을 측정하였다. 다른 실험을 위해 FBG 변형률 센서와 일반 변형률 게이지, 변위계를 삼승교에 설치하였다. 세 가지 센서로부터 측정하여 구한 충격계수를 트럭 하중과 속도에 따라 비교하였다.
마지막으로, 3층 프레임 구조물에서 FBG 가속도 센서와 압전형 가속도계, MEMS 가속도계로부터 구한 가속도를 비교하였다. 모드 형상을 추정하고 측정한 고유주파수로부터 모델 개선을 수행하였다.
FBG 센서의 성능이 실내 실험과 현장 실험에 적합함을 검증하였다.
