Dynamic strain measurements using embedded fiber optic sensors

摘要

Das ingenieurgeodätische Monitoring hat einen hohen Reifegrad erreicht und liefert großräumige Informationen mit Millimeter-Genauigkeiten. Allerdings liegen diese Messungen zumeist nur niederfrequent vor und können auch nur an der Oberfläche der Objekte (z.B. Bauwerke) durchgeführt werden. Im „Structural Health Monitoring" (SHM) werden Sensoren in das Bauwerk integriert, womit Informationen aus dem Inneren eines Objektes zugänglich werden. Dafür gibt es auch mehrere faseroptische Sensoren (FOS) mit wichtigen Vorteilen, z.B. elektromagnetische Immunität, geringe Größe, Multiplexing, hohe Messpräzisionen und Abtastraten von mehreren 100 Hz. Daher wurden 2001 am Institut für Ingenieurgeodäsie der TU Graz als neues Forschungsthema FOS und deren Anwendungen für die Ingenieurgeodäsie aufgegriffen. In der vorliegenden Arbeit werden zwei FOS beschrieben und deren Anwendung in zwei neuen Projekten vorgestellt. Mit beiden Systemen können Längenänderungen zwischen zwei Ankerpunkten mit sehr hoher Präzision und relativ hohen Abtastraten bestimmt werden.%Engineering geodetic monitoring has reached a very high level of maturity and provides information with millimetre accuracy. However, these measurements have low data rates and are naturally limited by the surface of the objects, e.g. buildings. The use of embedded sensors, especially fiber optical sensors (FOS), can provide important information about the inside behaviour of an object, even continuously. This information is used in structural health monitoring (SHM) to assess the health state of a building, which is a rather new but significant development. Several fiber optic (FO) instruments are commercially available. They offer high precision, e.g. some micrometres or even some nanometres for measuring changes in length, and high data rates, e.g. 1 kHz. In this paper, two FO measuring systems for dynamic strain measurements are presented and two novel applications are described.