Fiber Bragg Grating (FBG) sensor arrays can be used to monitor the mechanical behavior of large composite structures such as wind turbine rotor blades and aircrafts. However, brittle FBG sensors, especially multiplexed FBG sensors are easily damaged when they are installed in the flexible structures. As a protection of brittle FBG sensors, epoxy packaged FBG sensors have been presented in this paper. Finite element analysis and experiments were performed to evaluate the effects of adhesives, packaging and the bonding layer thickness on the strain transmission. Three types of epoxy adhesives with different elastic moduli were used to characterize the strain transmission of the bonding layer. Two types of epoxy were used for packaging FBG sensors and the sensor probes were attached with various bonding layer thickness. It was observed that thin bonding layer with high elastic modulus ratio of the adhesive to packaging material provided good strain transmission. However, the strain transmission was significantly decreased when elastic modulus of the adhesive was much lower than the packaged FBG sensor probe’s.
FBG 센서 격자는 윈드 터빈 로터 블레이드나 항공기 같은 대형 복합재료 구조물의 기계적 행동을 감시하는데 사용될 수 있다. 이러한 FBG 센서는 다점 측정이 가능하여 하나의 광섬유에 브래그 격자의 중심파장을 서로 다르게 한 여러 개의 센서를 제작할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점을 이용하여 해상도가 높은 단일점 센서와 넓은 영역을 모니터링할 수 있는 분포형 센서의 장점을 다중화 기법에 의해 결합한 준분포형 센서로의 확장이 가능하다. 그러나 깨지기 쉬운 FBG 센서, 특히 멀티플렉싱(multiplexing)된 FBG 센서는 대형 구조물에 설치 시 파손을 입기 매우 쉽다. 이렇듯 깨지기 쉬운 FBG 센서를 보호하기 위하여 에폭시를 이용한 패키징 방법이 본 논문에 제시되었다. 유한요소 해석과 실험을 통해 접착제와 패키징, 접착층에 두께에 따른 변형률 전달률에 대해 알아보았다. 강성이 다른 세가지 종류의 접착제를 사용해 접착층에 따른 변형률 전달률을 알아보았다. 또 2가지 종류의 에폭시를 사용하여 FBG 센서를 패키징하였고 제작된 센서는 다양한 두께를 갖도록 접착층을 조절하여 부착하였다. 실험 결과 접착층의 두께가 얇고 강성이 클수록 변형률 전달률이 높게 나타나는 것을 확인하였다. 하지만 접착제의 강성이 패키징된 FBG 센서 탐촉자의 강성보다 매우 낮을경우 변형률 전달률에 큰 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다.
