| Přispěvatelé: |
Mihailović, Peđa, Tadić, Miloš, Radojević, Vesna, Petričević, Slobodan, Elazar, Jovan |
| Popis: |
Фибероптички сензори (ФОС) користе се последњих 30 година за праћење стања структура. Већина савремених истраживања односе се на решења на бази Брагових решетки, решетки са дугом периодом, интерферометарске сензоре или оптичку рефлектометрију у временском домену, имајући у виду значајно бољу осетљивост ових решења у поређењу са интензитетским. Са друге стране, интензитетски сензори су јефтинији и њихово испитивање је технички мање захтевно. У оквиру ове тезе испитивана је употреба унутрашњег интензитетског ФОС за праћење стања структуре приликом удара контролисаном енергијом. Утврђена је корелација између дубине модулације интензитета светлости и ударне силе на различитим температурама и за различите типове материјала. Композитни материјал са полиетиленском матрицом, ојачањем у виду стакленог мата и уграђеним телекомуникационим влакнима подвргнут је ударима, коришћењем уређаја за тестирање ударима контролисане енергије, а који је служио као калибрациони инструмент. Преносна функција сензора генерисана је на основу повезивања дубине модулације интензитета светлости, ударне силе и растојања оптичког влакна од места удара. Презентовани су услови за валидност преносне функције. Предложена је ортогонална мрежа оптичких влакана за детекцију опасних удара и израчунато растојање између влакана у тој мрежи за посматрани материјал. Такође је предложена калибрациона процедура и алгоритам за одређивање места удара. Метод прорачуна ударне силе, промене импулса ударача и места удара проверен је приликом поновљених удара на претходно калибрисаном узорку. Сензор има могућност пружања информација о времену удара, а може и генерисати аларм када је сила већа од граничне вредности силе након које настају оштећења у материјалу. Утврђено је да у процесу израде узорка са полиетиленском матрицом и стакленим матом као ојачањем, долази до хомогенизације оптичког влакна са решетком са дугом периодом и да нема промене спектра при примењеном статичком оптерећењу. Показано је да пластично оптичко влакно уграђено у влакнима ојачан узорак са епоксидном матрицом, као унутрашњи интензитетни ФОС, поседује инфериорну осетљивост у односу на телекомуникационо влакно Fiberoptic sensors (FOS) have been used for structural health monitoring for decades. Most of the recent research is dedicated to fiber Bragg grating, long period grating (LPG), interferometric and OTDR based solutions due to their sensitivity superiority when compared to intensity FOS. On the other hand, intensity FOS is less expensive and sensor interrogation is significantly less demanding. In this thesis, the use of intrinsic intensity fiber-optic sensors for structural health monitoring was investigated. The correlation between the light intensity modulation depth and the impact force was determined under different testing temperatures and for different types of samples. Polyethylene-based composite samples with glass mat reinforcement and embedded telecommunication fibers were subjected to impact using high-speed puncture impact tester as a calibration device. Transfer function of the sensor was generated by linking the light intensity modulation depth with the impact force and the impact point to fiber distance. Conditions for transfer function validity were presented. To detect any possible dangerous impact, a net of crossed fibers was proposed and the net spacing for the given material was calculated. Appropriate non-damaging calibration procedure was proposed, as well as the algorithm for locating the impact point. The method for calculating the impact force, the projectile momentum change, and the place of impact was verified by consecutive strikes on the previously calibrated sample. The sensor can also provide information on the time of the impact and an alarm signal if the force exceeds the damaging threshold force. It was determined that the optical fiber with LPG homogenizes when embedded during material processing in polyethylene-based composite sample with glass mat reinforcement and that there is no difference in sensor response under static loading. When used as an intrinsic intensity FOS, the plastic optical fiber, embedded in epoxy-based composite sample with glass fiber reinforcement, was shown to provide inferior sensitivity compared to telecommunication fibers |
