KR20150019513A - Multiple component reaction force meter using optical bragg gratings and method for measuring reaction force using the same - Google Patents
Multiple component reaction force meter using optical bragg gratings and method for measuring reaction force using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150019513A KR20150019513A KR20130096509A KR20130096509A KR20150019513A KR 20150019513 A KR20150019513 A KR 20150019513A KR 20130096509 A KR20130096509 A KR 20130096509A KR 20130096509 A KR20130096509 A KR 20130096509A KR 20150019513 A KR20150019513 A KR 20150019513A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- rigid
- reaction force
- bragg grating
- column
- columns
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/165—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object
Abstract
Description
본 발명은 반력 계측 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모멘트 반력를 계측할 수 있는 반력계에 관한 것이다.The present invention relates to a reaction force measuring apparatus, and more particularly, to a reaction force system capable of measuring a moment reaction force.
반력(Reaction Force)은 구조물이 외력을 받았을 때에 평형을 이루기 위해 구조물에 피동적으로 생기는 힘을 가리킨다. 지지점(support)에서 수직 변위를 구속하는 연직 방향의 반력 성분을 수직 반력이라고 하고, 회전 변위를 구속하는 반력을 모멘트 반력이라고 한다.Reaction force refers to the force generated in the structure to balance the structure when the structure receives an external force. The vertical reaction force component restricting the vertical displacement at the support is referred to as a vertical reaction force, and the reaction force for restricting the rotational displacement is referred to as a moment reaction force.
건설 현장에 케이슨, 파일, 기초, 기둥 등에서 반력을 측정하기 위한 반력계가 사용되고 있지만, 기존의 반력계는 기초나 대형 기둥에 비해 단면적이 매우 작아, 특정한 지점에서 측정된 수직 반력을 일종의 대표값으로 제공할 뿐이다.The reaction force system for measuring the reaction force is used in the construction site to measure the reaction force from the caisson, pile, foundation, pillar, etc. However, the conventional reaction force system has a very small sectional area compared to the foundation or large column and provides the vertical reaction force measured at a specific point as a representative value Only.
이렇듯 종래의 반력계로는 특정 지점의 수직 반력 성분의 계측만 이루어지고 있어서, 반력의 중요한 성분 중 하나인 모멘트 반력 성분은 계측하지 못하고 있다. 이러한 이유로 인하여, 면적이 큰 기초의 경우에 반력에 관한 충분한 정보를 얻을 수 없는 실정이다.In the conventional reaction force system, only the vertical reaction force component of a specific point is measured, and moment reaction force component, which is one of important components of the reaction force, can not be measured. For this reason, sufficient information about the reaction force can not be obtained in the case of a base having a large area.
다수의 독립된 반력계들을 이용하면 여러 지점에서 수직 반력을 계측할 수 있겠지만, 그러할 경우에 반력계마다 신호선과 전원선 등이 필요하기 때문에 배선이 복잡해지고 비용이 상승하며, 계측 유닛들 간의 교정, 동기화 등이 어렵다.Using a plurality of independent reaction systems, the vertical reaction force can be measured at various points. In such a case, since the signal line and the power line are required for each reaction force system, the wiring becomes complicated and the cost is increased. It is difficult to back.
따라서, 넓은 면적의 탄성체의 여러 지점들에서 응력을 저렴한 비용, 낮은 복잡성, 높은 신뢰성, 긴 수명을 가지고 측정함으로써, 수직 반력 성분과 모멘트 반력 성분을 계측할 수 있는 경제적이고 효과적인 수단이 필요하다.Therefore, there is a need for economical and effective means for measuring the vertical reaction force component and the moment reaction force component by measuring the stress at various points of a large-area elastic body with low cost, low complexity, high reliability and long life.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광 브래그 격자를 이용한 다성분 반력계 및 반력 계측 방법을 제공하는 데에 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide a multi-component reaction force system and a reaction force measurement method using an optical Bragg grating.
본 발명의 일 측면에 따른 다성분 반력계는The multi-component reaction force meter according to one aspect of the present invention
지반과 일체하여 거동하는 반력계 하판;Reaction force lower plate acting together with the ground;
수직 구조물과 일체하여 거동하는 반력계 상판;A reaction force system top plate acting integrally with a vertical structure;
상기 반력계 하판과 상기 반력계 상판 사이에 지반과 평행하게 2차원 배열된 복수의 강체 기둥들; 및A plurality of rigid pillars arranged two-dimensionally between the reaction force lower plate and the reaction force upper plate in parallel with the ground; And
상기 강체 기둥들의 각각에 장착되는 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들을 가지는 광섬유 케이블을 포함할 수 있다.And an optical fiber cable having at least one optical fiber Bragg grating sensor mounted on each of the rigid columns.
일 실시예에 따라, 상기 복수의 강체 기둥들은 반력계 하판과 반력계 상판 사이의 2차원 평면 상에 규칙적인 배열 형태로 배열될 수 있다.According to one embodiment, the plurality of rigid columns may be arranged in a regular arrangement on a two-dimensional plane between the reaction force lower plate and the reaction force upper plate.
일 실시예에 따라, 상기 강체 기둥은 정사각형 단면을 가지고 있는 사각기둥이고, 상기 강체 기둥의 옆면들 중 적어도 하나의 옆면에 상기 지반의 법선과 나란하게 하나 내지 네 개의 광 브래그 격자 센서들이 장착될 수 있다.According to one embodiment, the rigid column is a square column having a square cross section, and one to four optical Bragg grating sensors may be mounted on at least one side surface of the rigid column in parallel with the normal of the ground have.
일 실시예에 따라, 상기 반력계 하판 및 상기 반력계 상판은 측정하고자 하는 수직 구조물의 단면과 같거나 작을 수 있다.According to one embodiment, the reaction force system lower plate and the reaction force system upper plate may be equal to or smaller than the cross section of the vertical structure to be measured.
일 실시예에 따라, 서로 다른 강체 기둥에 장착되는 서로 다른 광 브래그 격자 센서들은, 상기 광 브래그 격자 센서들에 의한 반사광 스펙트럼에 나타나는 로컬 피크들의 각각으로써 복수의 강체 기둥들의 각각이 고유하게 식별되도록, 서로 다른 격자 구조들을 각각 가질 수 있다.According to one embodiment, different optical fiber Bragg grating sensors mounted on different rigid pillars are arranged such that each of the plurality of rigid pillars is uniquely identified as each of the local peaks appearing in the reflected light spectrum by the optical Bragg grating sensors, And can have different grating structures, respectively.
일 실시예에 따라, 동일한 강체 기둥에 장착되는 복수의 광 브래그 격자 센서들은 동일한 격자 구조를 가질 수 있다.According to one embodiment, a plurality of optical Bragg grating sensors mounted on the same rigid column may have the same grating structure.
일 실시예에 따라, 상기 복수의 광 브래그 격자 센서들에서 반사되는 반사 스광 스펙트럼 또는 투과광 스펙트럼의 변화에 기초하여 측정된 상기 광 브래그 격자 센서들의 격자 간격의 변화에 의해, 상기 강체 기둥들 각각의 변형률이 계측되면, 상기 수직 구조물의 상기 지반에 대한 수직 반력 성분 P 및 2방향 모멘트 반력 성분 MX 및 MY는, 다음 수학식According to one embodiment, by a change in the lattice spacing of the optical Bragg grating sensors measured based on changes in the reflected swath spectrum or transmitted light spectrum reflected by the plurality of optical Bragg grating sensors, The vertical reaction force component P and the two-way moment reaction force components M X and M Y with respect to the ground of the vertical structure are expressed by the following equations
의 연립방정식의 해로써 얻어지며,, Which is obtained by the solution of the simultaneous equations of
여기서 A는 모든 강체 기둥들의 단면적의 합이고, E는 강체 기둥의 탄성 계수이며, IX 및 IY는 각각 모든 강체 기둥들의 총 단면 2차 모멘트 성분들이고, N은 광 브래그 격자 센서의 개수이며, ξk 및 ηk는 k 번째 광 브래그 격자 센서의 2차원 좌표이고, e k 는 변형률 계측 시의 오차일 수 있다.Where A is the sum of the cross-sectional area of all the rigid pillars, E is the elastic modulus of the body pillar, I X and I Y are deulyigo each total moment of inertia component of every rigid body pillar, N is the number of optical Bragg grating sensor, ξ k and η k are the two-dimensional coordinates of the k-th optical Bragg grating sensor, and e k may be an error in the strain measurement.
일 실시예에 따라, 상기 강체 기둥의 단면은 사각형이고,According to one embodiment, the cross-section of the rigid column is rectangular,
상기 총 단면 2차 모멘트 성분들 IX 및 IY는 다음 수학식들The total cross-sectional moment of inertia components I X and I Y can be calculated by the following equations
및 And
에 의해 산출되며,Lt; / RTI >
여기서, n은 상기 강체 기둥들의 2차원 배열에 상응하는 2차원 평면의 X축의 강체 기둥 개수, m은 Y축의 강체 기둥 개수, i는 X축의 강체 기둥 개수의 인덱스, j는 Y축의 강체 기둥 개수의 인덱스, xij와 yij는 i번째 행과 j번째 열에 위치한 특정 강체 기둥의 중심의 좌표, S는 각 강체 기둥의 단면적이며, a 및 b는 상기 강체 기둥의 가로 및 세로 길이이고, I x , I y 는 각 강체 기둥의 단면 2차 모멘트일 수 있다.Where n is the number of rigid columns in the two-dimensional plane corresponding to the two-dimensional array of the rigid columns, m is the number of rigid columns in the Y axis, i is the index of the number of rigid pillars in the X axis, j is the number of rigid pillars in the Y axis index, x ij and y ij is the center coordinate of the i-specific bodies in the second row and the j-th column pole, S is the cross-sectional area of the respective rigid-body pillar, a and b are the horizontal and vertical length of the rigid pillars, i x, I y can be the moment of inertia of each rigid body.
일 실시예에 따라, 상기 강체 기둥의 단면은 원형이고,According to one embodiment, the cross-section of the rigid column is circular,
상기 총 단면 2차 모멘트 성분들 IX 및 IY는 다음 수학식들The total cross-sectional moment of inertia components I X and I Y can be calculated by the following equations
및 And
에 의해 산출되며,Lt; / RTI >
여기서, n은 상기 강체 기둥들의 2차원 배열에 상응하는 2차원 평면의 X축의 강체 기둥 개수, m은 Y축의 강체 기둥 개수, i는 X축의 강체 기둥 개수의 인덱스, j는 Y축의 강체 기둥 개수의 인덱스, xij와 yij는 i번째 행과 j번째 열에 위치한 특정 강체 기둥의 중심의 좌표, S는 각 강체 기둥의 단면적이며, D는 상기 강체 기둥의 지름, I x 및 I y 는 각 강체 기둥의 단면 2차 모멘트일 수 있다.Where n is the number of rigid columns in the two-dimensional plane corresponding to the two-dimensional array of the rigid columns, m is the number of rigid columns in the Y axis, i is the index of the number of rigid pillars in the X axis, j is the number of rigid pillars in the Y axis Index, x ij and y ij are the coordinates of the center of the specific rigid column located in the ith row and jth column, S is the cross sectional area of each rigid column, D is the diameter of the rigid column, I x And I y may be the moment of inertia of each rigid column.
본 발명의 다른 측면에 따른 다성분 반력계 시스템은,A multi-component reaction force system according to another aspect of the present invention includes:
지반과 일체하여 거동하는 반력계 하판;Reaction force lower plate acting together with the ground;
수직 구조물과 일체하여 거동하는 반력계 상판;A reaction force system top plate acting integrally with a vertical structure;
상기 반력계 하판과 상기 반력계 상판 사이에 지반과 평행하게 2차원 배열된 복수의 강체 기둥들;A plurality of rigid pillars arranged two-dimensionally between the reaction force lower plate and the reaction force upper plate in parallel with the ground;
상기 강체 기둥들의 각각에 장착되는 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들을 가지는 광섬유 케이블; 및An optical fiber cable having at least one optical fiber Bragg grating sensor mounted on each of the rigid columns; And
상기 광섬유 케이블의 입력단에 소정 스펙트럼의 입사광을 입사하고, 상기 광 브래그 격자 센서들에 의해 반사된 반사광의 스펙트럼을 상기 광섬유 케이블의 입력단에서 검출하거나, 또는 상기 광 브래그 격자 센서들에 의해 부분적으로 억제된 투과광의 스펙트럼을 광섬유 케이블출력단에서 검출하며, 상기 광 브래그 격자 센서들의 반사광 스펙트럼 또는 투과광 스펙트럼의 변화에 기초하여 측정된 상기 광 브래그 격자 센서들의 격자 간격의 변화에 의해, 상기 강체 기둥들 각각의 변형률을 계측하는 인테로게이터를 포함할 수 있다.Wherein a spectrum of incident light of a predetermined spectrum is incident on an input end of the optical fiber cable and a spectrum of reflected light reflected by the optical Bragg grating sensors is detected at an input end of the optical fiber cable, Wherein a strain of each of the rigid columns is detected by a change in the lattice spacing of the optical Bragg grating sensors measured on the basis of changes in the reflected light spectrum or the transmitted light spectrum of the optical Bragg grating sensors And may include an interrogator to measure.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 복수의 광 브래그 격자를 가지는 다성분 반력계를 이용한 반력 계측 방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided a reaction force measuring method using a multi-component reaction force system having a plurality of optical Bragg gratings,
지반과 일체로 거동하는 반력계 하판과 수직 구조물의 하부 말단과 일체로 거동하는 반력계 상판 사이에, 지반과 평행하게 2차원 배열된 복수의 강체 기둥들 및 상기 강체 기둥들의 각각에 장착되는 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들을 가지는 광섬유 케이블로 구성된 다성분 반력계를 상기 수직 구조물의 하부 말단과 상기 지반 사이에 형성하는 단계;A plurality of rigid pillars arranged two-dimensionally in parallel with the ground, and a plurality of rigid pillars arranged in parallel with the ground, and at least one rigid pillars mounted on each of the rigid pillars between a reaction force system lower plate acting integrally with the ground and a reaction force system upper plate acting integrally with a lower end of the vertical structure, Forming a multi-component reaction force system composed of an optical fiber cable having optical Bragg grating sensors of a vertical structure between the lower end of the vertical structure and the ground;
인테로게이터가 상기 다성분 반력계의 광섬유 케이블의 입력단에 소정의 입사광 스펙트럼을 가지는 입사광을 입사하는 단계;The method comprising the steps of: the interrogator inputting incident light having a predetermined incident light spectrum to an input end of an optical fiber cable of the multi-component reaction force system;
상기 인테로게이터가 상기 광 브래그 격자 센서들에 의해 반사된 반사광의 스펙트럼을 상기 광섬유 케이블의 입력단에서 검출하거나, 또는 상기 광 브래그 격자 센서들에 의해 부분적으로 억제된 투과광의 스펙트럼을 상기 광섬유 케이블의 출력단에서 검출하는 단계;Wherein the interrogator detects a spectrum of reflected light reflected by the optical Bragg grating sensors at an input end of the optical fiber cable or a spectrum of transmitted light partially suppressed by the optical Bragg grating sensors, ;
상기 인테로게이터가 상기 광 브래그 격자 센서들의 반사광 스펙트럼 또는 투과광 스펙트럼의 변화에 기초하여 측정된 상기 광 브래그 격자 센서들의 격자 구조의 변화에 의해, 상기 강체 기둥들 각각의 변형률을 계측하는 단계; 및Measuring the strain of each of the rigid columns by the change of the grating structure of the optical Bragg grating sensors measured by the interrogator based on changes in the reflected light spectrum or the transmitted light spectrum of the optical Bragg grating sensors; And
2차원 배열로 배열된 상기 강체 기둥들의 총 단면 2차 모멘트, 상기 강체 기둥들의 단면적의 합, 상기 강체 기둥들의 탄성 계수, 상기 강체 기둥들의 총 단면 2차 모멘트 성분들, 상기 광 브래그 격자 센서들 각각의 좌표 및 상기 검출된 강체 기둥들 각각의 변형률을 기초로, 수직 반력 성분 P, 2방향 모멘트 반력 성분들 MX 및 MY를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The total moment of inertia of the rigid columns arranged in a two-dimensional array, the sum of the cross-sectional areas of the rigid columns, the modulus of elasticity of the rigid columns, the total moment of inertia components of the rigid columns, And calculating the vertical reaction force component P, the two-way moment reaction force components M X and M Y based on the coordinates of the detected rigid body columns and the strain of each of the detected rigid columns.
일 실시예에 따라, 상기 복수의 강체 기둥들은 반력계 하판과 반력계 상판 사이의 2차원 평면 상에 규칙적인 배열 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 복수의 광 브래그 격자를 가질 수 있다.According to one embodiment, the plurality of rigid columns may be arranged in a regular arrangement on a two-dimensional plane between a reaction force lower plate and a reaction force upper plate.
일 실시예에 따라, 상기 강체 기둥은 정사각형 단면을 가지고 있는 사각기둥이고, 상기 강체 기둥의 옆면들 중 적어도 하나의 옆면에 상기 지반의 법선과 나란하게 하나 내지 네 개의 광 브래그 격자 센서들이 장착되는 것을 특징으로 하는 복수의 광 브래그 격자를 가질 수 있다.According to one embodiment, the rigid column is a square column having a square cross section, and one to four optical Bragg grating sensors are mounted on the side faces of at least one of the side faces of the rigid column in parallel with the normal line of the ground And can have a plurality of optical Bragg gratings.
일 실시예에 따라, 상기 반력계 하판 및 상기 반력계 상판은 측정하고자 하는 수직 구조물의 단면과 같거나 작을 수 있다.According to one embodiment, the reaction force system lower plate and the reaction force system upper plate may be equal to or smaller than the cross section of the vertical structure to be measured.
일 실시예에 따라, 서로 다른 강체 기둥에 장착되는 서로 다른 광 브래그 격자 센서들은, 상기 광 브래그 격자 센서들에 의한 반사광 스펙트럼에 나타나는 로컬 피크들의 각각으로써 복수의 강체 기둥들의 각각이 고유하게 식별되도록, 서로 다른 격자 구조들을 각각 가질 수 있다.According to one embodiment, different optical fiber Bragg grating sensors mounted on different rigid pillars are arranged such that each of the plurality of rigid pillars is uniquely identified as each of the local peaks appearing in the reflected light spectrum by the optical Bragg grating sensors, And can have different grating structures, respectively.
일 실시예에 따라, 동일한 강체 기둥에 장착되는 복수의 광 브래그 격자 센서들은 동일한 격자 구조를 가질 수 있다.According to one embodiment, a plurality of optical Bragg grating sensors mounted on the same rigid column may have the same grating structure.
일 실시예에 따라, 상기 수직 반력 성분 P, 2방향 모멘트 반력 성분들 MX 및 MY를 산출하는 단계는,According to one embodiment, the step of calculating the vertical reaction force component P, the two-way moment reaction force components M X and M Y ,
상기 수직 구조물의 상기 지반에 대한 수직 반력 성분 P 및 2방향 모멘트 반력 성분 MX 및 MY를 다음 수학식The vertical reaction force component P and the two-way moment reaction force components M X and M Y with respect to the ground of the vertical structure are expressed by the following equations
에 따른 연립방정식의 해로부터 산출하는 단계를 포함하며,From the solution of the simultaneous equations according to < RTI ID = 0.0 >
여기서 A는 모든 강체 기둥들의 단면적의 합이고, E는 강체 기둥의 탄성 계수이며, IX 및 IY는 각각 모든 강체 기둥들의 총 단면 2차 모멘트 성분들이고, N은 광 브래그 격자 센서의 개수이며, ξk 및 ηk는 k 번째 광 브래그 격자 센서의 2차원 좌표이고, e k 는 변형률 계측 시의 오차일 수 있다.Where A is the sum of the cross-sectional area of all the rigid pillars, E is the elastic modulus of the body pillar, I X and I Y are deulyigo each total moment of inertia component of every rigid body pillar, N is the number of optical Bragg grating sensor, ξ k and η k are the two-dimensional coordinates of the k-th optical Bragg grating sensor, and e k may be an error in the strain measurement.
일 실시예에 따라, 상기 강체 기둥의 단면은 사각형이고,According to one embodiment, the cross-section of the rigid column is rectangular,
상기 총 단면 2차 모멘트 성분들 IX 및 IY는 다음 수학식들The total cross-sectional moment of inertia components I X and I Y can be calculated by the following equations
및 And
에 의해 산출되며,Lt; / RTI >
여기서, n은 상기 강체 기둥들의 2차원 배열에 상응하는 2차원 평면의 X축의 강체 기둥 개수, m은 Y축의 강체 기둥 개수, i는 X축의 강체 기둥 개수의 인덱스, j는 Y축의 강체 기둥 개수의 인덱스, xij와 yij는 i번째 행과 j번째 열에 위치한 특정 강체 기둥의 중심의 좌표, S는 각 강체 기둥의 단면적이며, a 및 b는 상기 강체 기둥의 가로 및 세로 길이이고, I x , I y 는 각 강체 기둥의 단면 2차 모멘트일 수 있다.Where n is the number of rigid columns in the two-dimensional plane corresponding to the two-dimensional array of the rigid columns, m is the number of rigid columns in the Y axis, i is the index of the number of rigid pillars in the X axis, j is the number of rigid pillars in the Y axis index, x ij and y ij is the center coordinate of the i-specific bodies in the second row and the j-th column pole, S is the cross-sectional area of the respective rigid-body pillar, a and b are the horizontal and vertical length of the rigid pillars, i x, I y can be the moment of inertia of each rigid body.
일 실시예에 따라, 상기 강체 기둥의 단면은 원형이고,According to one embodiment, the cross-section of the rigid column is circular,
상기 총 단면 2차 모멘트 성분들 IX 및 IY는 다음 수학식들The total cross-sectional moment of inertia components I X and I Y can be calculated by the following equations
및 And
에 의해 산출되며,Lt; / RTI >
여기서, n은 상기 강체 기둥들의 2차원 배열에 상응하는 2차원 평면의 X축의 강체 기둥 개수, m은 Y축의 강체 기둥 개수, i는 X축의 강체 기둥 개수의 인덱스, j는 Y축의 강체 기둥 개수의 인덱스, xij와 yij는 i번째 행과 j번째 열에 위치한 특정 강체 기둥의 중심의 좌표, S는 각 강체 기둥의 단면적이며, D는 상기 강체 기둥의 지름, I x 및 I y 는 각 강체 기둥의 단면 2차 모멘트일 수 있다.Where n is the number of rigid columns in the two-dimensional plane corresponding to the two-dimensional array of the rigid columns, m is the number of rigid columns in the Y axis, i is the index of the number of rigid pillars in the X axis, j is the number of rigid pillars in the Y axis Index, x ij and y ij are the coordinates of the center of the specific rigid column located in the ith row and jth column, S is the cross sectional area of each rigid column, D is the diameter of the rigid column, I x And I y may be the moment of inertia of each rigid column.
본 발명의 광 브래그 격자를 이용한 다성분 반력계 및 반력 계측 방법에 따르면, 넓은 면적의 탄성체에 설치되어 수직 반력 뿐 아니라 모멘트 반력도 획득할 수 있다.According to the multi-component reaction force system and the reaction force measurement method using the optical Bragg grating of the present invention, it is possible to obtain not only the vertical reaction force but also the moment reaction force by being installed in a wide area elastic body.
본 발명의 광 브래그 격자를 이용한 다성분 반력계 및 반력 계측 방법에 따르면, 하나의 광 케이블만을 필요로 하므로 설치 시에 배선이 복잡하지 않고 교정이 불필요할 수 있다.According to the multi-component reaction force system and reaction force measurement method using the optical Bragg grating of the present invention, since only one optical cable is required, the wiring is not complicated at the time of installation and calibration may be unnecessary.
본 발명의 광 브래그 격자를 이용한 다성분 반력계 및 반력 계측 방법에 따르면, 광 브래그 격자의 높은 신뢰성과 긴 수명 특성이라는 장점을 그대로 활용할 수 있다.According to the multi-component reaction force system and the reaction force measurement method using the optical Bragg grating of the present invention, the advantage of high reliability and long lifetime characteristics of the optical Bragg grating can be utilized as it is.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 브래그 격자를 이용한 반력계 유닛을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 브래그 격자를 이용한 반력계 유닛을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 브래그 격자를 이용한 다성분 반력계의 설치를 예시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 브래그 격자를 이용한 다성분 반력계로부터 얻어지는 측정 성분들을 도식화한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 광 브래그 격자를 가지는 다성분 반력계를 이용한 반력 계측 방법을 예시한 순서도이다.FIG. 1 is a view illustrating a reaction force unit using a photonic bandgap according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a view illustrating a reaction force unit using a photo-induced Bragg grating according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the installation of a multi-component reaction force system using the optical Bragg grating according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating measurement components obtained from a multi-component reaction force system using a photo-induced Bragg grating according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a reaction force measurement method using a multi-component reaction force system having a plurality of optical Bragg gratings according to an embodiment of the present invention.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 브래그 격자를 이용한 반력계 유닛을 예시한 도면들이다.1 and 2 are views illustrating a reaction force unit using an optical Bragg grating according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 광 브래그 격자를 이용한 반력계 유닛(10)은 강체 기둥(11)과 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)을 가지는 광섬유 케이블(12)을 포함할 수 있다.1, the reaction
일반적으로, 광 브래그 격자(FBG: Fiber Bragg Gating) 센서는 브래그 법칙(Bragg's Law)에 따라 발생하는 반사 파장의 변이를 측정함으로써 격자가 고정되어 있는 구조물의 변형을 검출할 수 있는 센서이다.Generally, a fiber Bragg grating (FBG) sensor is a sensor capable of detecting a deformation of a structure in which a grating is fixed by measuring a variation of a reflection wavelength generated according to a Bragg's law.
브래그 법칙은, 결정 내의 원자들이 특정한 간격의 격자 구조를 가질 때, 입사되는 전자기파 또는 입자파의 파장, 입사각, 격자 간격에 따라 특정한 반사각에서 보강 간섭이 일어나는 현상인 브래그 회절에 따라, 입사파의 파장, 입사각 및 격자의 간격 사이의 관계를 정의하는 물리 법칙이다.The Bragg's law is based on Bragg diffraction, which is a phenomenon in which constructive interference occurs at a specific angle of reflection depending on the wavelengths, incidence angles, and lattice spacings of incident electromagnetic or particle waves when atoms in a crystal have a specific interval lattice structure. , The angle of incidence, and the spacing of the gratings.
브래그 조건은 브래그 법칙에 따라 보강 간섭이 일어나기 위한 입사광, 입사각 및 격자 간격의 조건들을 의미한다.Bragg conditions refer to conditions of incident light, incident angle and lattice spacing for constructive interference to occur in accordance with Bragg law.
한편, 광섬유 케이블은 굴절율이 높은 물질에서 굴절율이 낮은 물질로 빛이 진행할 때 그 경계면에서 전반사가 일어나는 원리를 이용한다. 광섬유 케이블은 구조적으로는 굴절율이 높은 코어(core)를 굴절율이 낮은 클래딩(cladding)으로 감싼 케이블로서, 광섬유 케이블의 코어에 입사된 빛은 코어와 클래딩 사이에서 전반사됨으로써 코어에서 벗어나지 못하고 코어를 따라 전송된다.On the other hand, the optical fiber cable utilizes the principle that total reflection takes place at the interface when light travels from a material having a high refractive index to a material having a low refractive index. The optical fiber cable is structured such that a core having a high refractive index is wrapped with a cladding having a low refractive index. The light incident on the core of the optical fiber cable is totally reflected between the core and the cladding, do.
코어는 실리카 유리에 굴절율을 높이는 물질로 예를 들어 게르마늄(Ge)을 미량 첨가하여 제조하는데, 게르마늄이 실리카 유리에 안착하는 과정 중에 구조적 결함(defect)이 생길 수 있다. 이러한 결함에 강한 자외선을 조사하면 게르마늄의 결합 구조가 변형되면서 해당 지점에 광섬유의 굴절율이 변화한다.The core is prepared by adding a small amount of germanium (Ge), for example, as a material for increasing the refractive index in silica glass, and structural defects may occur during the process in which germanium is deposited on the silica glass. When such a defect is irradiated with strong ultraviolet rays, the coupling structure of germanium is deformed and the refractive index of the optical fiber changes at the corresponding point.
광 브래그 격자 센서는 이러한 현상을 적극적으로 이용하여, 광섬유 케이블의 일부 구간의 코어에서 굴절율이 나머지 정상적인 지점과 다른 값을 가지는 적어도 하나의 격자 구간을 가지는 광섬유 기반의 센서이다.The optical Bragg grating sensor positively utilizes this phenomenon and is an optical fiber based sensor having at least one grating section whose refractive index differs from the normal point in the core of a section of the optical fiber cable.
광 브래그 격자 센서는 굴절율이 달라지는 경계 지점들, 즉 유전체 반사 미러(dielectronic mirror)에서 광 브래그 격자의 브래그 조건을 만족하는 파장을 반사시키기 때문에, 결과적으로 광 브래그 격자 센서 케이블에 입사되는 소정 파장 범위의 빛 중에 반사되는 특정 파장의 빛을 제외한 나머지 파장의 빛만 광 브래그 격자 센서 케이블에서 출력된다.Since the optical Bragg grating sensor reflects the wavelengths satisfying the Bragg conditions of the optical Bragg grating at the boundary points at which the refractive index is changed, that is, the dielectronic mirror, as a result, Only the light of the other wavelength except the light of the specific wavelength reflected in the light is outputted from the optical Bragg grating sensor cable.
광 브래그 격자 센서는 브래그 조건을 만족하는 파장을 좀더 확실히 반사시키기 위해 일정한 길이 내에 다수의 광 브래그 격자들을, 예를 들어 10 mm 정도의 구간 내에 수 개의 격자 구간들을 가질 수 있고, 각 격자 구간마다 수 천 개의 격자를 가질 수 있다.The optical Bragg grating sensor can have a plurality of optical Bragg gratings within a predetermined length, for example, several grating sections within a range of about 10 mm, to more reliably reflect a wavelength satisfying the Bragg condition, You can have a thousand grids.
반사되는 빛의 파장과 격자 구간 간격과의 관계는 다음 수학식 1과 같다.The relationship between the wavelength of the reflected light and the lattice interval is given by the following equation (1).
여기서 λB는 반사되는 빛의 파장이고, n은 광섬유 코어의 유효 굴절율이며, Λ는 이웃하는 격자 구간들 사이의 간격이다.Where λ B is the wavelength of the reflected light, n is the effective refractive index of the optical fiber core, and Λ is the spacing between neighboring grating sections.
이러한 격자 구간들 각각의 브래그 조건은 모두 동일할 수도 있지만, 경우에 따라, 각각의 브래그 조건이 서로 다르도록 만든다면 반사되는 빛의 스펙트럼을 분석하기가 더 용이해질 수 있다.The Bragg conditions of each of these lattice sections may be the same, but it may be easier to analyze the spectrum of the reflected light if the respective Bragg conditions are made to be different from each other.
이러한 광 브래그 격자 센서 케이블을 압축 또는 인장하거나 뒤틀리는 구조물에 장착하면, 구조물의 압축, 인장 또는 뒤틀림에 따라 광 브래그 격자 센서의 격자 구조에서 격자 간격에 미묘한 변화가 생기고, 그에 따라 광 브래그 격자에서 반사되는 빛의 파장도 변화한다. 따라서 광 브래그 격자 센서 케이블에서 반사되는 빛 또는 투과된 빛의 스펙트럼의 변화를 분석하면, 구조물의 미세한 변형을 정밀하게 검출할 수 있다.When such a fiber Bragg grating sensor cable is mounted on a compacted, stretched or twisted structure, a subtle change in lattice spacing occurs in the lattice structure of the optical Bragg grating sensor due to compression, tensile or warping of the structure, The wavelength of light also changes. Therefore, by analyzing the change in the spectrum of the light reflected or transmitted by the optical Bragg grating sensor cable, it is possible to precisely detect the minute deformation of the structure.
광 브래그 격자 센서에 가해지는 응력(strain 또는 stress)에 의한 게르마늄 실리카 유리의 탄성적 변형과 반사되는 빛의 파장의 변화 사이의 관계는 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The relationship between the elastic deformation of the germanium silica glass due to the strain or stress applied to the optical Bragg grating sensor and the change of the wavelength of the reflected light can be expressed by the following equation (2).
여기서 λB는 반사되는 빛의 파장이고, ΔλB는 반사광의 파장 변화이며, Pe는 광탄성 상수(Photo-elastic constant)로서 게르마늄 실리카 유리의 경우에 약 0.22의 값을 가지고, ε은 광섬유 격자 구조에 가해진 응력이다.Where λ B is the wavelength of the reflected light, Δλ B is the wavelength variation of the reflected light, Pe is the photoelastic constant, which is about 0.22 for the germanium silica glass, and ε is the fiber- The applied stress.
한편, 광 브래그 격자 센서의 반사광 파장은 온도에 따른 팽창에도 영향을 받으며, 비록 이 점에 관하여 본 발명의 명세서에서는 설명을 생략하나, 필요에 따라 용이하게 고려할 수 있다.On the other hand, the wavelength of the reflected light of the optical Bragg grating sensor is influenced by the expansion according to the temperature, and although the description thereof is omitted in the description of the present invention with respect to this point, it can be easily considered as necessary.
도 1로 돌아가서, 광섬유 케이블(12)은 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)을 가진다. 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)은 각자 서로 적절한 간격을 유지하며 광섬유 케이블(12)에 형성되어 있다.Returning to FIG. 1, the
광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)은, 강체 기둥(11)에 발생하는 수직 방향의 응력을 검출할 수 있도록, 강체 기둥(11)의 각 옆면의 중앙 부위에 각각 고정된다. The optical
도 1에서 강체 기둥(11)은 밑면이 정사각형인 다각 기둥으로 예시되며, 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 각각은 광의 입사 방향이 각각 상하로 달라지도록 강체 기둥(11)의 옆면에 배치되어 장착된다.In FIG. 1, the
반면에, 도 2에서는, 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 각각은 광의 입사 방향이 매번 동일하도록 강체 기둥(11)의 옆면에 배치되어 장착된다.On the other hand, in Fig. 2, each of the optical
강체 기둥(11)과 같은 변형 대상물에 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)을 장착한 후에 이러한 광섬유 케이블(12)에 외부에서 인테로게이터(interrogator)가 소정의 입사광 스펙트럼을 가지는 입사광을 입사시키면, 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 격자 간격에 따라 반사된 반사광의 스펙트럼이 광섬유 케이블(12)의 입력단에서 인테로게이터에 의해 검출되거나 또는 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 격자 간격에 따라 부분적으로 억제된 투과광의 스펙트럼이 광섬유 케이블(12)의 출력단에서 인테로게이터에 의해 검출될 수 있다.After the optical
인테로게이터에 의해 검출된 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 반사광 또는 투과광 스펙트럼의 변화에 기초하여 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 격자 간격의 변화를 측정함으로써, 결과적으로 강체 기둥(11)의 변형 정도를 알 수 있다.By measuring the change in the lattice spacing of the optical
광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 각각의 격자 구조가 반사하는 반사광의 중심 파장 값들은 서로 동일할 수도 있고, 실시예에 따라 다를 수도 있다.The central wavelength values of the reflected light reflected by the respective grating structures of the optical
강체 기둥(11)은 선형 탄성 범위 내에서 변형이 이루어져야 하며, 탄성 범위 내에서 탄성 계수의 선형성도 유지되는 것이 바람직하다.It is preferable that the
강체 기둥(11)은 다각형 기둥일 수도 있고 원기둥일 수도 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 브래그 격자를 이용한 다성분 반력계의 설치를 예시한 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the installation of a multi-component reaction force system using the optical Bragg grating according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 다성분 반력계(100)는 건축물의 기둥이나 기초와 같은 수직 구조물(31) 하단과 지반(21) 사이에 삽입되는 반력계 하판(20)과 반력계 상판(30) 사이에 배열된 복수의 반력계 유닛들(10)을 포함한다.3, the multi-component
반력계 하판(20)과 반력계 상판(30)은 측정하고자 하는 수직 구조물(31)의 단면과 같거나 조금 작은 것이 바람직하다.It is preferable that the reaction force
만약 다성분 반력계(100)가 지반(21)에 설치된다면, 반력계 하판(20)은 지반(21)과 일체하여 거동하고 반력계 상판(30)은 수직 구조물(31)의 하부 말단과 일체 거동하도록 설치되는 것이 바람직하다.If the multi-component
광 브래그 격자를 이용한 반력계 유닛들(10)의 각각은 도 1 또는 도 2에서 예시된 바와 같이, 강체 기둥(11) 및 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들(121)을 가지는 광섬유 케이블(12)을 포함할 수 있다.Each of the reaction force-based
복수의 강체 기둥들(11)은 반력계 하판(20)과 반력계 상판(30) 사이에 일정하게, 예를 들어 소정 반지름의 원에 내접하는 동일 크기의 정사각형들이 밀집한 배열 형태 또는 n×m 크기를 가지는 바둑판 배열 형태로 배열될 수 있다.The plurality of
이러한 복수의 강체 기둥들(11)의 각각에 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들(121)이 장착될 수 있는데, 예를 들어, 강체 기둥(11)이 정사각형 단면을 가지고 있는 사각기둥이라면, 강체 기둥(11)의 옆면들 중 적어도 하나의 옆면에 지반(21)의 법선과 나란하게, 하나 내지 네 개의 광 브래그 격자 센서들(121)이 장착될 수 있다.At least one optical fiber
예를 들어, 바둑판 형태의 맨가장자리에 상응하는 사각형의 강체 기둥이라면, 사각형 강체 기둥의 네 옆면 중에 다성분 반력계(100)의 바깥쪽 경계에 맞닿는 옆면을 제외한 세 개의 옆면에 각각 하나씩, 세 개의 광 브래그 격자 센서들(121)이 장착될 수 있다. 바둑판 형태의 안쪽 지점에 상응하는 사각형의 강체 기둥이라면, 사각형 강체 기둥의 네 옆면에 각각 하나씩, 네 개의 광 브래그 격자 센서들(121)이 장착될 수 있다.For example, in the case of a quadrangular rigid column corresponding to the top edge of a checkerboard shape, three quadrangular rigid pillars are provided on four side faces of the quadrilateral rigid pillars, one on each of three side faces except for the side face contacting the outer boundary of the multi- Optical
이렇게 하여, 하나의 다성분 반력계(100)는 예를 들어 n×m ≤ N ≤4n×m인 N 개의 광 브래그 격자 센서들(121)을 가질 수 있다.Thus, one multi-component
이때, 일견, 강체 기둥들(11)의 각각에서, 각 옆면의 변형 정도가 다르므로 그 강체 기둥(11)의 서로 다른 옆면에서 광 브래그 격자 센서들(121)의 격자 변화가 다르다고 여길 수 있다. 하지만, 강체 기둥들(11)은 반력계 하판(20)과 반력계 상판(30) 사이의 넓은 면적에 일정하게 분포하고, 각각의 강체 기둥들(11)의 단면적은 반력계 하판(20)이나 상판(30)의 면적에 비해 매우 작으므로, 수직 구조물(31)의 미세한 기울어짐에 의해 하나의 강체 기둥(11)이 변형될 때에 그 강체 기둥(11)의 서로 다른 옆면에서 검출되는 변형 정도의 차이는 없거나 무시할 만하다.At this time, since the degrees of deformation of the respective side faces are different at each of the
따라서, 하나의 강체 기둥(11)에 장착되는 복수의 동일 격자 간격의 광 브래그 격자 센서들(121)에 의한 반사 밴드들의 중심 파장들도 거의 일치한다.Therefore, the center wavelengths of the reflection bands due to the plurality of optical
나아가, 만약 각각의 반력계 유닛(10)마다 광 브래그 격자 센서들(121)의 반사광 스펙트럼들의 각각이 광 브래그 격자 센서들(121)이 장착된 강체 기둥들(11) 각각을 고유하게 구별할 수 있도록, 광 브래그 격자 센서들(121)의 각각이 서로 다른 격자 구조를 가진다면, 반사광 스펙트럼 또는 투과광의 스펙트럼에 나타나는 로컬 피크들 또는 로컬 밸리들로써 각각의 반력계 유닛들(10)도 구별될 수 있다.Furthermore, if each of the
다시 말해, 검출되는 스펙트럼에 나타나는 로컬 피크들 또는 로컬 밸리들의 각각을 강체 기둥들(11)의 각각과 1대1로 대응시킬 수 있다.In other words, each of the local peaks or local valleys appearing in the detected spectrum can be matched one-by-one with each of the
이를 위해, 서로 다른 반력계 유닛들(10)에 속하는 각각의 광 브레그 격자 센서들은 반사광 스펙트럼이 서로 구별되는 격자 구조들을 각각 가질 수 있다.To this end, each optical Bragg grating sensor belonging to different reaction force unit (s) 10 may each have a grating structure in which the reflected light spectrum is distinguished from each other.
다만, 하나의 반력계 유닛(10)에 속하는 광 브래그 격자 센서들(121)은 동일한 격자 구조를 가질 수 있다.However, the optical
다성분 반력계(100)로부터 반사광 스펙트럼 또는 투과광 스펙트럼을 얻기 위해, 인테로게이터(200)가 다성분 반력계(100)의 광섬유 케이블(12)의 입력단에 소정의 입사광 스펙트럼을 가지는 입사광을 입사시키고, 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)에 의해 반사된 반사광의 스펙트럼을 광섬유 케이블(12)의 입력단에서 검출하거나 또는 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)에 의해 부분적으로 억제된 투과광의 스펙트럼을 광섬유 케이블(12)의 출력단에서 검출할 수 있다.In order to obtain a reflected light spectrum or a transmitted light spectrum from the multi-component
인테로게이터(200)는 검출된 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 반사광 스펙트럼 또는 투과광 스펙트럼의 변화에 기초하여 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 격자 간격의 변화를 측정함으로써, 결과적으로 강체 기둥(11)의 변형률을 계측할 수 있다.The
이렇게 하여, 각각의 지정된 위치에서 강체 기둥(11)의 변형률이 검출되므로, 검출된 변형률 값들을 반력계 유닛들(10)의 배열에 상응하는 2차원 배열에 매칭함으로써 2차 모멘트 반력까지 얻을 수 있다.Thus, since the strain of the
도 4는 이러한 2차 모멘트 반력를 얻기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 광 브래그 격자를 이용한 다성분 반력계로부터 얻어지는 측정 성분들을 도식화한 개념도이다.FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating measurement components obtained from a multi-component reaction force system using an optical Bragg grating according to an embodiment of the present invention to obtain such a second moment reaction force.
도 4를 참조하면, 다성분 반력계(100)의 반력계 유닛들(10)의 배열은 X축과 Y축을 가지는 2차원 직교 좌표계에 대응시킬 수 있다. 설명의 편의를 위해, 반력계 유닛들(10)의 배열은 가로 n × 세로 m의 바둑판 형태이며, 바둑판 형태의 가로변과 세로변이 각각 직교 좌표계의 X축과 Y축에 평행하고, 직교 좌표계의 원점이 다성분 반력계(100)의 중립 지점(neutral point)에 있도록, 직교 좌표계가 설정될 수 있다.Referring to FIG. 4, the arrangement of
한편, 강체 기둥(11)의 단면 2차 모멘트는 강체 기둥(11)의 단면 모양에 따라 결정된다. 예를 들어 강체 기둥(11)이 가로 a 및 세로 b인 직사각형이라면, 강체 기둥(11) 하나의 단면 2차 모멘트(I x , I y )는 다음 수학식 3과 같이 주어진다.On the other hand, the secondary moment of inertia of the
또한 예를 들어 강체 기둥(11)이 지름 D인 원형이라면, 강체 기둥(11) 하나의 단면 2차 모멘트(I x , I y )는 다음 수학식 4와 같이 주어진다.For example, if the
각각의 강체 기둥 Cij의 중심이 2차원 직교 좌표계 상의 (xij, yij)에 상응하는 위치에 설치되어 있다고 하면, 그러한 강체 기둥들(11)의 단면 2차 모멘트들로부터 다성분 반력계(100)의 총 단면 2차 모멘트 (I X , I Y )는 다음 수학식 5와 같이 정리될 수 있다. Assuming that the centers of the rigid pillars C ij are provided at positions corresponding to (x ij , y ij ) on the two-dimensional Cartesian coordinate system, The total moment of inertia ( I X , I Y ) of the total cross-sectional moments ( I X , IOO)
여기서, n은 X축의 강체 기둥 개수, m은 Y축의 강체 기둥 개수, i는 X축의 강체 기둥 개수의 인덱스, j는 Y축의 강체 기둥 개수의 인덱스, xij와 yij는 i번째 행과 j번째 열에 위치한 강체 기둥 Cij의 중심의 좌표, S는 각 강체 기둥의 단면적이다. 수학식 5의 총 단면 2차 모멘트 (I X , I Y )는 사전에 결정되는 값들에 기초하므로 일종의 상수로 취급할 수 있다.Where i is the index of the number of rigid columns in the X axis, j is the index of the number of rigid columns in the Y axis, x ij and y ij are the indexes of the i-th row and the j-th column, The coordinates of the center of the rigid column C ij in the column, S is the cross-sectional area of each rigid column. The total cross-sectional moment of inertia ( I X , I Y ) in Equation (5) is based on predetermined values and can therefore be treated as a constant.
광 브래그 격자 센서(121)는 총 N 개이고, 정확히 말하자면, 임의의 k 번째 광 브래그 격자 센서(121k)에서 얻은 변형률 값을 ε k 라고 하면, 변형률 ε k 은 다음 수학식 6과 같이 주어진다. 수직 반력 성분 P와 모멘트 반력 성분들 MX 및 MY는 기초와 지반 전체에 발생하기 때문에 모든 강체 기둥들(11)에 동일하게 작용하지만, 그 결과로서 나타나는 강체 기둥들(11)의 변형률 ε k 은 위치마다 달라질 수 있다.Assuming that the total number N of optical
여기서, A는 모든 강체 기둥들(11)의 단면적의 합이고, E는 강체 기둥(11)의 탄성 계수이며, IX 및 IY는 각각 모든 강체 기둥들(11)의 총 단면 2차 모멘트 성분들이고, ξk 및 ηk는 k 번째 광 브래그 격자 센서(121k)의 좌표이며, P, MX 및 MY는 각각 본 발명의 다성분 반력계(100)에 의해 최종적으로 얻고자 하는 수직 반력 성분과 2방향 모멘트 반력 성분들의 참값들이다. 이때, 2방향 모멘트 반력 성분이라 함은 모멘트 반력 성분이 반력계 유닛들(10)이 배열된 2차원 평면 좌표계의 두 좌표축에 상응하는 두 방향에서 각각 고려됨을 의미한다. 또한 e k 는 계측 시에 현실적 및 필연적으로 나타나는 오차이다.Here, A is the sum of the cross-sectional areas of all the
변형률 센서의 수를 늘리면 계측 오차 e k 들의 통계학적 평균값이 0에 근접할 것이라는 경험칙적 가정에 따라, 총 N 개의 광 브래그 격자 센서들(121)의 총 계측 오차 R은 다음 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.According to the heuristic assumption that the statistical mean value of the measurement errors e k will be close to 0 when the number of strain sensors is increased, the total measurement error R of the total N optical
수학식 7과 그에 관한 합리적인 추론에 의해, 이러한 총 계측 오차 R을 0 또는 0에 가까운 최소값이 되게 만드는 P, MX 및 MY이 존재함을 알 수 있다. 수학식 7에 세 개의 미지수가 있는데, 수학식 7을 각각 P, MX 및 MY에 의해 미분하면 수학식 8과 같은 세 개의 연립방정식이 정립될 수 있다. 수학식 8의 연립방정식의 해를 구하면, P, MX 및 MY를 얻을 수 있다.It can be seen from Equation (7) and the rational reasoning about it that there exists P, M X and M Y which make this total measurement error R 0 or the minimum value close to zero. There are three unknowns in equation (7), and if equation (7) is differentiated by P, M X and M Y , respectively, three simultaneous equations as in equation (8) can be established. P, M X, and M Y can be obtained by solving the simultaneous equations of Equation (8).
이로써, 수직 반력 성분 P뿐 아니라, 2방향 모멘트 반력 성분들 MX 및 MY도 획득할 수 있다.Thereby, not only the vertical reaction force component P but also the two-way moment reaction force components M X and M Y can be obtained.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 광 브래그 격자를 가지는 다성분 반력계를 이용한 반력 계측 방법을 예시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a reaction force measurement method using a multi-component reaction force system having a plurality of optical Bragg gratings according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 복수의 광 브래그 격자를 가지는 다성분 반력계를 이용한 반력 계측 방법은, 먼저 단계(S51)에서, 지반(21)과 일체로 거동하는 반력계 하판(20)과 수직 구조물(31)의 하부 말단과 일체로 거동하는 반력계 상판(30) 사이에 지반(21)과 평행하게 2차원 배열된 복수의 강체 기둥들(11) 및 강체 기둥들(11)의 각각에 장착되는 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들(121)을 가지는 광섬유 케이블(12)로 구성된 다성분 반력계(100)를 수직 구조물(31)의 하부 말단과 지반(21) 사이에 형성하는 단계에서 시작할 수 있다.5, in the reaction force measuring method using a multi-component reaction force system having a plurality of optical fiber Bragg gratings, first, in step S51, a reaction force system
반력계 하판(20)과 반력계 상판(30)은 측정하고자 하는 수직 구조물(31)의 단면과 같거나 조금 작은 것이 바람직하다.It is preferable that the reaction force
반력계 유닛들(10)의 각각은 강체 기둥(11) 및 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들(121)을 가지는 광섬유 케이블(12)을 포함할 수 있다.Each of the
복수의 강체 기둥들(11)은 반력계 하판(20)과 반력계 상판(30) 사이에 일정하게, 예를 들어 소정 반지름의 원에 내접하는 동일 크기의 정사각형들이 밀집한 배열 형태 또는 n×m 크기를 가지는 바둑판 배열 형태로 배열될 수 있다.The plurality of
이러한 복수의 강체 기둥들(11)의 각각에 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들(121)이 장착될 수 있다.At least one optical
각각의 반력계 유닛(10)마다 장착되는 광 브래그 격자 센서들(121)은, 반사광 스펙트럼에 나타나는 로컬 피크들의 각각으로써 반력계 유닛(10) 및 강체 기둥(11)이 서로 구별되도록, 서로 다른 격자 구조들을 각각 가진다.The optical
이 경우에, 반사광 스펙트럼에 나타나는 로컬 피크들의 각각 또는 투과광 스펙트럼에 나타나는 로컬 밸리들의 각각을 반력계 유닛들(10) 및 강체 기둥들(11)의 각각과 1대1로 대응시킬 수 있다.In this case, each of the local peaks appearing in the reflected light spectrum or each of the local valleys appearing in the transmitted light spectrum can be associated with each of the
다만, 하나의 반력계 유닛(10)에 속하는 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)은 동일한 격자 구조를 가질 수 있다.However, the optical
이어서 단계(S52)에서, 인테로게이터(200)가 다성분 반력계(100)의 광섬유 케이블(12)의 입력단에 소정의 입사광 스펙트럼을 가지는 입사광을 입사시킨다.Subsequently, in step S52, the
단계(S53)에서, 인테로게이터(200)가 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)에 의해 반사된 반사광의 스펙트럼을 광섬유 케이블(12)의 입력단에서 검출하거나, 또는 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)에 의해 부분적으로 억제된 투과광의 스펙트럼을 광섬유 케이블(12)의 출력단에서 검출한다.At step S53 the
단계(S54)에서, 인테로게이터(200)가 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 반사광 스펙트럼 또는 투과광 스펙트럼의 변화에 기초하여 측정된 광 브래그 격자 센서들(121, 122, 123)의 격자 간격의 변화에 의해, 강체 기둥들(11) 각각의 변형률을 계측한다.In step S54, the
단계(S55)에서, 2차원 배열로 배열된 강체 기둥들(11)의 총 단면 2차 모멘트, 모든 강체 기둥들(11)의 단면적의 합, 강체 기둥들(11)의 탄성 계수, 강체 기둥들(11)의 총 단면 2차 모멘트 성분들, 광 브래그 격자 센서들 각각의 좌표 및 검출된 강체 기둥들(11) 각각의 변형률을 기초로 하는 수학식 8의 연립 방정식의 해를 구하여, 수직 반력 성분 P, 2방향 모멘트 반력 성분들 MX 및 MY를 산출할 수 있다.In step S55, the total moment of inertia of the
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all of the equivalent or equivalent variations will fall within the scope of the present invention.
100 다성분 반력계
10 광 브래그 격자를 이용한 반력계 유닛
11 강체 기둥 12 광섬유 케이블
121, 122, 123 광 브래그 격자 센서
20 반력계 하판 21 지반
30 반력계 상판 31 수직 구조물
200 인테로게이터100 multi-component reaction force system
10 Reaction force unit using optical Bragg grating
11
121, 122, 123 Optical Bragg Grating Sensor
20 Reaction force
30 Reaction
200 Interrogator
Claims (19)
수직 구조물과 일체하여 거동하는 반력계 상판;
상기 반력계 하판과 상기 반력계 상판 사이에 지반과 평행하게 2차원 배열된 복수의 강체 기둥들; 및
상기 강체 기둥들의 각각에 장착되는 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들을 가지는 광섬유 케이블을 포함하는 다성분 반력계.Reaction force lower plate acting together with the ground;
A reaction force system top plate acting integrally with a vertical structure;
A plurality of rigid pillars arranged two-dimensionally between the reaction force lower plate and the reaction force upper plate in parallel with the ground; And
And a fiber optic cable having at least one fiber Bragg grating sensor mounted on each of the rigid pillars.
의 연립방정식의 해로써 얻어지며,
여기서 A는 모든 강체 기둥들의 단면적의 합이고, E는 강체 기둥의 탄성 계수이며, IX 및 IY는 각각 모든 강체 기둥들의 총 단면 2차 모멘트 성분들이고, N은 광 브래그 격자 센서의 개수이며, ξk 및 ηk는 k 번째 광 브래그 격자 센서의 2차원 좌표이고, e k 는 변형률 계측 시의 오차인 것을 특징으로 하는 다성분 반력계.2. The method according to claim 1, wherein a change in the lattice spacing of the optical Bragg grating sensors measured based on a change in the reflected swath spectrum or the transmitted light spectrum reflected by the plurality of optical Bragg grating sensors causes the strain of each of the rigid columns The vertical reaction force component P and the two-way moment reaction force components M X and M Y with respect to the ground of the vertical structure are expressed by the following equations
, Which is obtained by the solution of the simultaneous equations of
Where A is the sum of the cross-sectional area of all the rigid pillars, E is the elastic modulus of the body pillar, I X and I Y are deulyigo each total moment of inertia component of every rigid body pillar, N is the number of optical Bragg grating sensor, ξ k and η k are two-dimensional coordinates of the k-th optical Bragg grating sensor, and e k is an error in measuring the strain.
상기 총 단면 2차 모멘트 성분들 IX 및 IY는 다음 수학식들
및
에 의해 산출되며,
여기서, n은 상기 강체 기둥들의 2차원 배열에 상응하는 2차원 평면의 X축의 강체 기둥 개수, m은 Y축의 강체 기둥 개수, i는 X축의 강체 기둥 개수의 인덱스, j는 Y축의 강체 기둥 개수의 인덱스, xij와 yij는 i번째 행과 j번째 열에 위치한 특정 강체 기둥의 중심의 좌표, S는 각 강체 기둥의 단면적이며, a 및 b는 상기 강체 기둥의 가로 및 세로 길이이고, I x , I y 는 각 강체 기둥의 단면 2차 모멘트인 것을 특징으로 하는 다성분 반력계.[Claim 8] The method of claim 7, wherein the rigid column has a rectangular cross-
The total cross-sectional moment of inertia components I X and I Y can be calculated by the following equations
And
Lt; / RTI >
Where n is the number of rigid columns in the two-dimensional plane corresponding to the two-dimensional array of the rigid columns, m is the number of rigid columns in the Y axis, i is the index of the number of rigid pillars in the X axis, j is the number of rigid pillars in the Y axis index, x ij and y ij is the center coordinate of the i-specific bodies in the second row and the j-th column pole, S is the cross-sectional area of the respective rigid-body pillar, a and b are the horizontal and vertical length of the rigid pillars, i x, And I y is the moment of inertia of each rigid column.
상기 총 단면 2차 모멘트 성분들 IX 및 IY는 다음 수학식들
및
에 의해 산출되며,
여기서, n은 상기 강체 기둥들의 2차원 배열에 상응하는 2차원 평면의 X축의 강체 기둥 개수, m은 Y축의 강체 기둥 개수, i는 X축의 강체 기둥 개수의 인덱스, j는 Y축의 강체 기둥 개수의 인덱스, xij와 yij는 i번째 행과 j번째 열에 위치한 특정 강체 기둥의 중심의 좌표, S는 각 강체 기둥의 단면적이며, D는 상기 강체 기둥의 지름, I x 및 I y 는 각 강체 기둥의 단면 2차 모멘트인 것을 특징으로 하는 다성분 반력계.[Claim 8] The method of claim 7, wherein the rigid column has a circular cross-
The total cross-sectional moment of inertia components I X and I Y can be calculated by the following equations
And
Lt; / RTI >
Where n is the number of rigid columns in the two-dimensional plane corresponding to the two-dimensional array of the rigid columns, m is the number of rigid columns in the Y axis, i is the index of the number of rigid pillars in the X axis, j is the number of rigid pillars in the Y axis Index, x ij and y ij are the coordinates of the center of the specific rigid column located in the ith row and jth column, S is the cross sectional area of each rigid column, D is the diameter of the rigid column, I x And I y are the moment of inertia of each rigid column.
수직 구조물과 일체하여 거동하는 반력계 상판;
상기 반력계 하판과 상기 반력계 상판 사이에 지반과 평행하게 2차원 배열된 복수의 강체 기둥들;
상기 강체 기둥들의 각각에 장착되는 적어도 하나의 광 브래그 격자 센서들을 가지는 광섬유 케이블; 및
상기 광섬유 케이블의 입력단에 소정 스펙트럼의 입사광을 입사하고, 상기 광 브래그 격자 센서들에 의해 반사된 반사광의 스펙트럼을 상기 광섬유 케이블의 입력단에서 검출하거나, 또는 상기 광 브래그 격자 센서들에 의해 부분적으로 억제된 투과광의 스펙트럼을 광섬유 케이블출력단에서 검출하며, 상기 광 브래그 격자 센서들의 반사광 스펙트럼 또는 투과광 스펙트럼의 변화에 기초하여 측정된 상기 광 브래그 격자 센서들의 격자 간격의 변화에 의해, 상기 강체 기둥들 각각의 변형률을 계측하는 인테로게이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 다성분 반력계 시스템.Reaction force lower plate acting together with the ground;
A reaction force system top plate acting integrally with a vertical structure;
A plurality of rigid pillars arranged two-dimensionally between the reaction force lower plate and the reaction force upper plate in parallel with the ground;
An optical fiber cable having at least one optical fiber Bragg grating sensor mounted on each of the rigid columns; And
Wherein a spectrum of incident light of a predetermined spectrum is incident on an input end of the optical fiber cable and a spectrum of reflected light reflected by the optical Bragg grating sensors is detected at an input end of the optical fiber cable, Wherein a strain of each of the rigid columns is detected by a change in the lattice spacing of the optical Bragg grating sensors measured on the basis of a change in a reflected light spectrum or a transmitted light spectrum of the optical Bragg grating sensors And an interrogator to measure the intensity of the reflected light.
인테로게이터가 상기 다성분 반력계의 광섬유 케이블의 입력단에 소정의 입사광 스펙트럼을 가지는 입사광을 입사하는 단계;
상기 인테로게이터가 상기 광 브래그 격자 센서들에 의해 반사된 반사광의 스펙트럼을 상기 광섬유 케이블의 입력단에서 검출하거나, 또는 상기 광 브래그 격자 센서들에 의해 부분적으로 억제된 투과광의 스펙트럼을 상기 광섬유 케이블의 출력단에서 검출하는 단계;
상기 인테로게이터가 상기 광 브래그 격자 센서들의 반사광 스펙트럼 또는 투과광 스펙트럼의 변화에 기초하여 측정된 상기 광 브래그 격자 센서들의 격자 구조의 변화에 의해, 상기 강체 기둥들 각각의 변형률을 계측하는 단계; 및
2차원 배열로 배열된 상기 강체 기둥들의 총 단면 2차 모멘트, 상기 강체 기둥들의 단면적의 합, 상기 강체 기둥들의 탄성 계수, 상기 강체 기둥들의 총 단면 2차 모멘트 성분들, 상기 광 브래그 격자 센서들 각각의 좌표 및 상기 검출된 강체 기둥들 각각의 변형률을 기초로, 수직 반력 성분 P, 2방향 모멘트 반력 성분들 MX 및 MY를 산출하는 단계를 포함하는 복수의 광 브래그 격자를 가지는 다성분 반력계를 이용한 반력 계측 방법.A plurality of rigid pillars arranged two-dimensionally in parallel with the ground, and a plurality of rigid pillars arranged in parallel with the ground, and at least one rigid pillars mounted on each of the rigid pillars between a reaction force system lower plate acting integrally with the ground and a reaction force system upper plate acting integrally with a lower end of the vertical structure, Forming a multi-component reaction force system composed of an optical fiber cable having optical Bragg grating sensors of a vertical structure between the lower end of the vertical structure and the ground;
The method comprising the steps of: the interrogator inputting incident light having a predetermined incident light spectrum to an input end of an optical fiber cable of the multi-component reaction force system;
Wherein the interrogator detects a spectrum of reflected light reflected by the optical Bragg grating sensors at an input end of the optical fiber cable or a spectrum of transmitted light partially suppressed by the optical Bragg grating sensors, ;
Measuring the strain of each of the rigid columns by the change of the grating structure of the optical Bragg grating sensors measured by the interrogator based on changes in the reflected light spectrum or the transmitted light spectrum of the optical Bragg grating sensors; And
The total moment of inertia of the rigid columns arranged in a two-dimensional array, the sum of the cross-sectional areas of the rigid columns, the modulus of elasticity of the rigid columns, the total moment of inertia components of the rigid columns, And calculating a vertical reaction force component P and a two-way moment reaction force components M X and M Y on the basis of the coordinates of each of the detected rigid pillars and the strain of each of the detected rigid columns, .
상기 수직 구조물의 상기 지반에 대한 수직 반력 성분 P 및 2방향 모멘트 반력 성분 MX 및 MY를 다음 수학식
에 따른 연립방정식의 해로부터 산출하는 단계를 포함하며,
여기서 A는 모든 강체 기둥들의 단면적의 합이고, E는 강체 기둥의 탄성 계수이며, IX 및 IY는 각각 모든 강체 기둥들의 총 단면 2차 모멘트 성분들이고, N은 광 브래그 격자 센서의 개수이며, ξk 및 ηk는 k 번째 광 브래그 격자 센서의 2차원 좌표이고, e k 는 변형률 계측 시의 오차인 것을 특징으로 하는 복수의 광 브래그 격자를 가지는 다성분 반력계를 이용한 반력 계측 방법.12. The method of claim 11, wherein the step of calculating the vertical reaction force component P, the two-way moment reaction force components M X and M Y comprises:
The vertical reaction force component P and the two-way moment reaction force components M X and M Y with respect to the ground of the vertical structure are expressed by the following equations
From the solution of the simultaneous equations according to < RTI ID = 0.0 >
Where A is the sum of the cross-sectional area of all the rigid pillars, E is the elastic modulus of the body pillar, I X and I Y are deulyigo each total moment of inertia component of every rigid body pillar, N is the number of optical Bragg grating sensor, wherein ξ k and η k are two-dimensional coordinates of a k-th optical Bragg grating sensor, and e k is an error in measuring strain.
상기 총 단면 2차 모멘트 성분들 IX 및 IY는 다음 수학식들
및
에 의해 산출되며,
여기서, n은 상기 강체 기둥들의 2차원 배열에 상응하는 2차원 평면의 X축의 강체 기둥 개수, m은 Y축의 강체 기둥 개수, i는 X축의 강체 기둥 개수의 인덱스, j는 Y축의 강체 기둥 개수의 인덱스, xij와 yij는 i번째 행과 j번째 열에 위치한 특정 강체 기둥의 중심의 좌표, S는 각 강체 기둥의 단면적이며, a 및 b는 상기 강체 기둥의 가로 및 세로 길이이고, I x , I y 는 각 강체 기둥의 단면 2차 모멘트인 것을 특징으로 하는 복수의 광 브래그 격자를 가지는 다성분 반력계를 이용한 반력 계측 방법.[18] The method of claim 17, wherein the rigid column has a rectangular cross-
The total cross-sectional moment of inertia components I X and I Y can be calculated by the following equations
And
Lt; / RTI >
Where n is the number of rigid columns in the two-dimensional plane corresponding to the two-dimensional array of the rigid columns, m is the number of rigid columns in the Y axis, i is the index of the number of rigid pillars in the X axis, j is the number of rigid pillars in the Y axis index, x ij and y ij is the center coordinate of the i-specific bodies in the second row and the j-th column pole, S is the cross-sectional area of the respective rigid-body pillar, a and b are the horizontal and vertical length of the rigid pillars, i x, And I y is the second-order moment of inertia of each rigid column. A method of measuring reaction force using a multi-component reaction force meter having a plurality of optical Bragg gratings.
상기 총 단면 2차 모멘트 성분들 IX 및 IY는 다음 수학식들
및
에 의해 산출되며,
여기서, n은 상기 강체 기둥들의 2차원 배열에 상응하는 2차원 평면의 X축의 강체 기둥 개수, m은 Y축의 강체 기둥 개수, i는 X축의 강체 기둥 개수의 인덱스, j는 Y축의 강체 기둥 개수의 인덱스, xij와 yij는 i번째 행과 j번째 열에 위치한 특정 강체 기둥의 중심의 좌표, S는 각 강체 기둥의 단면적이며, D는 상기 강체 기둥의 지름, I x 및 I y 는 각 강체 기둥의 단면 2차 모멘트인 것을 특징으로 하는 복수의 광 브래그 격자를 가지는 다성분 반력계를 이용한 반력 계측 방법.18. The method of claim 17, wherein the rigid column has a circular cross-
The total cross-sectional moment of inertia components I X and I Y can be calculated by the following equations
And
Lt; / RTI >
Where n is the number of rigid columns in the two-dimensional plane corresponding to the two-dimensional array of the rigid columns, m is the number of rigid columns in the Y axis, i is the index of the number of rigid pillars in the X axis, j is the number of rigid pillars in the Y axis Index, x ij and y ij are the coordinates of the center of the specific rigid column located in the ith row and jth column, S is the cross sectional area of each rigid column, D is the diameter of the rigid column, I x And I y are the moment of inertia of each rigid column, wherein the reaction force measurement is performed using a multi-component reaction force system having a plurality of optical Bragg gratings.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130096509A KR101505037B1 (en) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Multiple component reaction force meter using optical bragg gratings and method for measuring reaction force using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130096509A KR101505037B1 (en) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Multiple component reaction force meter using optical bragg gratings and method for measuring reaction force using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150019513A true KR20150019513A (en) | 2015-02-25 |
| KR101505037B1 KR101505037B1 (en) | 2015-03-30 |
Family
ID=52578619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130096509A KR101505037B1 (en) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Multiple component reaction force meter using optical bragg gratings and method for measuring reaction force using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101505037B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190085816A (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-19 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Force Sensor and Manufacturing Method thereof |
| CN111238710A (en) * | 2020-01-13 | 2020-06-05 | 武汉理工大学 | Bridge cable force state monitoring device and monitoring method based on weak grating array |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100379746B1 (en) * | 2000-12-16 | 2003-04-11 | 광주과학기술원 | Structure Deformation Measurement Device And Structure Deformation Measurement Method |
| JP2004053437A (en) * | 2002-07-22 | 2004-02-19 | Taisei Corp | Instrument for measuring displacement |
-
2013
- 2013-08-14 KR KR1020130096509A patent/KR101505037B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190085816A (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-19 | 한양대학교 에리카산학협력단 | Force Sensor and Manufacturing Method thereof |
| CN111238710A (en) * | 2020-01-13 | 2020-06-05 | 武汉理工大学 | Bridge cable force state monitoring device and monitoring method based on weak grating array |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101505037B1 (en) | 2015-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhou et al. | Techniques of Advanced FBG sensors: fabrication, demodulation, encapsulation and their application in the structural health monitoring of bridges | |
| Betz et al. | Structural damage location with fiber Bragg grating rosettes and Lamb waves | |
| CN105424322B (en) | Self calibration plain shaft parallelism detector and detection method | |
| CN103674117B (en) | Measure entirely method and device with weak optical fiber Bragg grating temperature and strain based on Raman scattering simultaneously | |
| US9212991B2 (en) | Refractive index measurment apparatus and refractive index measurment method | |
| Antunes et al. | Optical sensors based on fiber Bragg gratings for structural health monitoring | |
| CN101165471B (en) | Multiple angle multiple-pass detection device | |
| EP3320318B1 (en) | An optically-based interstory drift meter system for rapid assessment of the earthquake response of building structures | |
| CN101825434A (en) | Blazed fiber bragg grating demodulation-based micro-displacement sensor and detection method | |
| Xu et al. | Deflection estimation of bending beam structures using fiber bragg grating strain sensors | |
| Cui et al. | All-fiber two-dimensional inclinometer based on Bragg gratings inscribed in a seven-core multi-core fiber | |
| Zhang et al. | Crack detection of reinforced concrete structures based on BOFDA and FBG sensors | |
| JP2019531487A (en) | Method for determining bending and / or strain of an optical waveguide | |
| KR101505037B1 (en) | Multiple component reaction force meter using optical bragg gratings and method for measuring reaction force using the same | |
| KR20010072920A (en) | Thin film strain sensors based on interferometric optical measurements | |
| Xu et al. | 3-Dimensional soft shape sensor based on dual-layer orthogonal fiber Bragg grating mesh | |
| Bernini et al. | Distributed strain measurement along a concrete beam via stimulated Brillouin scattering in optical fibers | |
| KR101021691B1 (en) | Lens inspection system | |
| Juraszek | Application of fiber optic FBG techniques in analysis of strain in engineering machines | |
| Cai et al. | A positioning-functionalized force sensor for two-dimensional planes based on a sparse fiber Bragg grating array | |
| CN105333975A (en) | Method for sensing temperature of sensing optical cables | |
| Saito et al. | Flight demonstration testing with distributed optical fiber sensor | |
| CN112629427B (en) | Optical fiber sensing system for spacecraft strain measurement | |
| KR101148935B1 (en) | FBG sensor module, 2 axis FBG sensor module, 2 axis FBG sensor module manufacture equipment and 2 axis FBG sensor module manufacture method | |
| KR20110043834A (en) | Demodulation system for fbg sensors using linearly arrayed photodetectors with optical dispersion devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |