광섬유 브래그 격자 센서를 이용한 복합재 날개 모델의 저주파 및 고주파 동적 변형률의 동시 측정

Abstract

저주파와 고주파 신호의 동시측정을 위해 이중 복조기를 가진 광섬유 브래그 격자 센서 시스템이 제안되었다. 가변 패브리-페로 필터를 사용한 복조기는 변형률과 같은 저주파의 신호를 측정할 수 있었고, 저밀도 파장 분할기를 사용한 다른 복조기로는 광세기 복조 방법을 사용하여 진동과 같은 고주파의 신호를 감지 할 수 있었다. 광섬유 브래그 격자 진동 센서의 고주파 진동에서의 민감도와 해상도가 PZT 구동기를 사용하여 측정되었다. 광섬유 브래그 격자를 PZT 구동기에 접착하였고, PZT 구동기의 가진 전압은 -10V ~ 10V로 하였다. 또한 광섬유 브래그 격자 센서가 저밀도 파장 분할기에 연결되었다. 그 때 동적 변형률에 대한 시스템의 민감도 신호 대 잡음비, 해상도가 각각 1kHz, 10kHz, 20kH의 가진 주파수에서 계산되었다. 제안된 광섬유 브래그 격자 센서 시스템을 사용하여 정적 하중과 충격하중 하의 복합재 날개 모델의 구조 건전성 모니터링 실험을 수행하였다. 복합재 날개 모델은 유리 직물과 탄소 직물 복합재로 만들어졌다. 24개의 광섬유 브래그 격자가 날개 윗 표면의 안쪽에 100mm 의 간격을 가지고 삽입되었으며, 이 센서들은 가변 패브리-페로 필터를 이용하여 파장을 직접 계측하는 방법을 사용함으로써 저주파의 동적 변형률을 측정할 수 있었다. 또한 저밀도 파장 분할기의 광세기 복조 방법을 사용하여 복합재 날개 모델의 고주파 동적 변형률을 측정할 수 있었다. 저주파와 고주파 동적 변형률을 실시간 모니터링하기 위하여 LABVIEW 프로그램을 이용하여 신호처리 프로그램을 개발하였다.