Zastosowanie optycznego czujnika nachylenia w monitoringu konstrukcji betonowych

Wszystkie konstrukcje wzniesione przez człowieka i wchodzące w skład infrastruktury jak na przykład mosty, rurociągi, tunele podlegają czynnikom  które mogą je zdegradować lub doprowadzić do awarii. Te problemy strukturalne mogą wynikać z erozji materiałów, niewłaściwych metod budowy, aktywności sejsmicznej lub prac budowlanych w pobliżu. Aby zapewnić bezpieczeństwo eksploatacji należy prowadzić monitoring. Od lat branża budowlana korzysta z  dorobku klasycznej tensometrii elektrooporowej. Pomimo wielu zalet, nie jest ona pozbawiona wad związanych przede wszystkim z wpływem zakłóceń wywołanych przez pole elektromagnetyczne czy trudne warunki atmosferyczne.

 Przetworniki światłowodowe oparte na technologii optycznej siatki Bragga (FBG) działają na zupełnie innych zasadach niż tradycyjne tensometry elektryczne. Upraszczając, siatka Bragga jest mikrostrukturą (zwykle o długości kilku milimetrów) utworzoną przez modyfikację standardowego jednomodowego włókna telekomunikacyjnego za pomocą lasera UV. Ta mikrostruktura powoduje okresowe zmiany współczynnika załamania wiązki lasera. Gdy światło przemieszcza się wzdłuż włókna, siatka Bragga odbija bardzo wąski zakres długości fal.  Wszystkie inne długości fal przechodzą przez siatkę. Środek pasma odbitych długości fal jest znany jako długość fali Bragga. Pod wpływem odkształceń konstrukcji długość fali ulega modyfikacj z powodu fizycznego rozciągania lub ściskania światłowodu. Ta zmiana powoduje przesunięcie długości fali, które jest następnie wykrywane i rejestrowane przez interrogator czyli optyczny system akwizycji danych.

HBM Fiber Sensing  opracowało nowy czujnik optyczny nachylenia FS64 do pomiaru odchyleń konstrukcji nawet dla niewielkich zmian kąta. Oparty na nowej linii czujników optycznych New Light, przetwornik przechyłu FS64 jest wytrzymałym inklinometrem Fibre Bragg Grating (FBG) zaprojektowanym do pomiaru bardzo małych odchyleń kąta w kierunku pionowym. Konstrukcja wykorzystuje dwa FBG w konfiguracji push-pull dla efektywnej kompensacji temperatury. Może być stosowany w szerokim zakresie aplikacji monitorujących konstrukcje, takie jak ściany oporowe, podpory mostów, tunele lub budynki. Pomiar pochylenia w różnych kierunkach jest możliwy przy użyciu wielu czujników. FS64 posiada  cechy szczególe jak:

·         solidność (wytrzymała konstrukcja i nie reaktywność elektryczna sprawiają, że nadaje się do przestrzeni zagrożonych wybuchem, obszarów o wysokim napięciu i intensywnych polach elektromagnetycznych. Skuteczny nawet w agresywnym niesprzyjającym wilgotnym środowisku).

·         stabilność temperaturowa (efektywna kompensacja efektu krzyżowego temperatury (<3 milideg / ºC) dzięki zastosowaniu dwóch FBG w konfiguracji push-pull. Nadaje się do długotrwałych pomiarów).

·         łatwość  integracji (kompatybilny z innymi przetwornikami opartymi na technologii FBG).