The development of smart techniques for structural health monitoring and damage detection has been advanced remarkably in recent years. The sensor system for measuring the behavior of the structure is one of the major components of a typical SHM system. Recently FOS(Fiber Optic Sensor)s have attracted the researchers’ interest thanks to a number of technical advantages such as durability, lightweight, EMI(electromagnetic interference) immunity, as compared with traditional sensors. Especially FBG(Fiber Bragg Grating) sensors are one of the most exciting developments due to the multiplexing capability. Many FBG sensors can be implemented for simultaneous multiple measurements using a single fiber.
This study aims to evaluate the performance of FBG sensors for estimating the dynamic properties and detecting the damages of the structure. At first an experimental study was carried out for identifying the modal parameters using FBG strain sensors and accelerometers. And the results were compared with the numerical analysis results using a FE model. FBG strain sensors showed reasonable performance. Experiments for damage detection using FBG strain sensors were also carried out. The damages of structure were inflicted in the form of crack and bolt loosening. In the signal processing, the modal flexibility matrix were used. The percentage changes in the diagonal elements of the modal flexibility matrix showed the damage state of the structure. It has been found that FBG sensors are more sensitive to local damages of the structure than the accelerometers, and that the performance of the FBG strain sensors for damage detection was better than that of the accelerometers.
구조물의 건전성 평가와 손상 검색에 대한 연구가 최근 활발히 수행되고 있다. 실제 구조물의 거동을 계측하는 센서의 경우 역시 많은 종류의 센서가 개발, 연구되고 있다. 그 중 내구성이 우수하고 가벼우며 전기저항에 대한 영향이 없는 등 많은 장점을 가지고 있는 광섬유를 이용한 광섬유 센서에 대한 연구가 활발하다. 특히 한 라인을 통해 많은 지점을 계측할 수 있는 멀티플렉싱이 가능한 광섬유 브래그 격자 센서가 가장 많이 사용되고 있다. 이에 본 연구에서는 FBG 광섬유 센서를 이용한 토목 구조물의 모니터링 시스템의 활용방안과 적용가능성 검토 및 센서의 특성 파악을 하고자 하였다. 이를 위해 구조물의 동특성 추정의 가능성을 검토하였다. 수치해석모델과 가속도계 센서를 이용한 동특성 추정의 결과와 비교함으로써 센서의 특성과 구조물의 건전성 평가를 위한 적용성을 실험을 통해 확인하였다. 또한 구조물의 손상에 대한 추정 가능성을 알아보았다. 보 구조물의 균열에 의한 손상추정을 위해 FBG 변형률 센서와 가속도계 센서를 구조물에 설치하여 각 센서를 통한 손상검색을 실시하고 그 결과를 비교,분석하였다. 더불어 구조물의 접합부에 자주 사용되는 볼트의 풀림을 통한 손상평가를 수행하였다. 볼트의 풀림의 위치와 풀림 정도를 달리하여 손상 위치 탐색과 함께 손상 정도에 대한 추정을 실험하였다.
