Fibre Optic Sensing in Lightweight Structures
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2006
Department
Major/Subject
Lentotekniikka
Mcode
Kul-34
Degree programme
Language
en
Pages
133
Series
Abstract
Työ keskittyy kuituoptisten anturien käyttöön komposiittirakenteissa. Työn tavoitteena oli saavuttaa kyky valmistaa laminoituja rakenteita, joissa on toimiva sisäänrakennettu venymän ja lämpötilan mittausjärjestelmä. Käytössä olivat Braggin hila-anturit (FBG) ja aallonpituus-multipleksoiva mittalaite W3-1050 toimittajana Smart Fibres Ltd. Alan viimeisimmät artikkelit osoittavat kuituoptisten antureiden kyvyn mitata venymää ja lämpötilaa. Monia käytännön ongelmia kuitenkin liittyy antureiden upottamiseen rakenteeseen. Kuidut ovat hauraita ja vaurioituvat helposti laminaatin valmistuksessa. Lisäksi huokoset ja muut epäsäännöllisyydet voivat aiheuttaa häiriintyneen venymäjakauman. Tämä puolestaan johtaa anturin palauttaman aallonpituuden jakautumiseen ja siten epäjatkuviin mittaustuloksiin. Ongelmia lähestyttiin järjestelmällisesti onnistuneen anturoinnin takaamiseksi. Aluksi kuidun riittävä tartunta matriisiin varmennettiin kuidun ulosvetokokeilla. Alipaineinjektion ja prepreg-laminoinnin soveltuvuutta anturoitujen kappaleiden valmistamiseen tutkittiin. Prepreg-laminoinnilla valmistettiin onnistuneesti upotetuin anturein varustettuja koekappaleita. Koekappaleilla suoritettiin vertailevia venymä- ja lämpötilamittauksia. Mittauksissa käytettiin toistuvaa askelkuormitusta stabiiliuden, toistettavuuden ja nollakohdan pysyvyyden tutkimiseksi. Tulokset olivat lupaavia osoittaen, että kuituoptiset menetelmät voivat toimia ainakin yhtä hyvin kuin vertailussa käytetyt venymäliuskat tai ekstensiometri. Lopuksi koekappaleet asetettiin väsyttävän kuormituksen alaisiksi. FBG-anturi mittasi järkeviä lukemia lähes koko kappaleen kestoiän ajan. Vertailutuloksia ei saatu, sillä pinnasta mittaavat perinteiset anturit eivät enää toimineet johtuen varhaisesta pintakerroksen delaminaatiosta. Tutkimus antoi hyvän käsityksen kuituoptisen antureiden käytöstä osana komposiittirakenteita. Seuraavassa vaiheessa antureita hyödynnetään adaptiivisen rakenteen kehitystyössä. Muistimetalliaktuaattoreilla on tarkoitus tuottaa liikettä ja FBG-antureilla mitata vastetta.Description
Supervisor
Saarela, OlliThesis advisor
Brander, TimoKeywords
fibre optic sensing, kuituoptiset mittaukset, Fibre Bragg Grating, Bragg hila-anturi, embedded sensors, upotetut anturit, smart structures, älyrakenteet, structural health monitoring, rakenteiden kunnonvalvonta