구조광 기술을 이용한 레이저 스펙클 기반의 변형률 측정 센서

권민성; 강동훈; 김수철; 송승리; 주철민

doi:10.7779/JKSNT.2018.38.5.291

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저자정보: 권민성 (연세대학교) 강동훈 (한국철도기술연구원) 김수철 (연세대학교) 송승리 (연세대학교) 주철민 (연세대학교)

저널정보: 한국비파괴검사학회 비파괴검사학회지 비파괴검사학회지 제38권 제5호

발행연도: 2018.10

수록면: 291 - 298 (8page)

DOI: 10.7779/JKSNT.2018.38.5.291

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접촉식 기반 변형률 측정 센서는 접촉 방식의 고질적인 문제로 부착 위치에 따라 변형률 측정값의 오차를 동반하며, 센서 탈부착 시 파손의 위험 또한 가져온다. 이를 극복하기 위하여, 본 연구는 시편의 변형에 매우 민감한 레이저 스펙클 영상(laser speckle imaging)을 이용한 비접촉식 센서를 구현하였다. 기존의 보고된 스펙클 기반의 센서들은 주변광(ambient light)에 취약하여 현장 적용에 어려움이 따른다. 본 연구에서는 주변광 환경에서도 고대조 및 고민감도 측정이 가능하게 하고자 구조광(structured illumination) 기술을 적용하였다. 또한, 취득한 레이저 스펙클 영상에 대하여 2차원 상관관계 분석을 통해 정량적인 변형률 값을 산출하였다. 알루미늄 시편의 인장 실험을 실시하여 변형률 게이지(strain gauge)와 비교 분석하였으며, 0.99의 높은 상관관계를 확인하였다. 본 센서는 정밀한 동시에 주변광에도 강건한 특성은 실제 철로 유지관리와 같은 현장에 응용될 수 있음을 시사한다.

#레이저 스펙클 #광학 센서 #변형률 #구조광 기술 #Laser Speckle #Optical Sensor #Strain #Ambient Light

참고문헌 (19)

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J. Leander / 2010 / Monitoring and enhanced fatigue evaluation of a steel railway bridge / Engineering Structures 32(3):854~863

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장인훈 / 2004 / 홀 이펙트 센서를 이용한 유성기어 감속기모터의 동력 모니터링 시스템 개발 / 한국지능시스템학회 논문지 14(7):912~919

M. Ortiz-Guitierrez / 2005 / Microdisplacement measurements with holographic gratings / Eighth International Symposium on Laser Metrology, International Society for Optics and Photonics 5776:773~779

S. Joshi / 2017 / Linear Variable Differential Transducer (LVDT) & Its Applications in Civil Engineering / International Journal of Transportation Engineering and Technology 3(4):62~66

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