Optická tenzometrie, NDT

Optická vlákna Bezkontaktní extenzometry Plošné sledování deformací

•Moaré•Fotoelasticimetrie•DIC, SPATE, ESPI, Sherografie

NDT •AE•Ultrazvuk•RTG

Optické vlákno

vnější plastový obal

aramidová výztužvnitřní vložka

Ochrana optického vlákna

primární ochrana(polyakrilát, poliamid, ...)[ø150-250μm]

plášť(sklo, n=1,46)[ø125μm]

jádro(sklo, n=1,48)[ø8-10μm]

Optické vlákno

optický zdroj

spektrometr

spektrometr

vlnová délka [nm]

spektrum z optického zdroje

část spektra odražená zpět mřížkou

vlnová délka [nm]

vlnová délka [nm]

optickýrozbočovač

Braggova mřížka

posun spektra způsobený zkrácením mřížky

posun spektra způsobený prodloužením mřížky- Δ + Δ

Braggova vlnová délka ...

..2 nB

Λ

jádro plášťBraggova vln. délka ...

n … efektivní index lomu jádra opt. vlákna … perioda mřížky [nm]

kε … defromační koeficient

kT … teplotní koefficient teploty

p … defromačně optický koeficient

… koeficient teplotní roztažnosti opt. vlákna

ξ … teplotně optický koeficient

Relativní změma změna Braggovy vlnové délky způsobená deformací a změnou teploty

..2 nB

Tkεk=λ

ΔλT

B

B ..

εp)(λ=Δλ BBSTRAIN.1.

ΔTξ)+(αλΔλ BTEMPB ...

Nekonstantní pole deformace

Typická odezva FBG snímače konstantní jednosá deformace

Zkreslení odraženého spektra během tahové zkoušky kompozitu nekonstatní pole defromace

Odezva FBG snímače na nekonstantní jednosou deformaci způsobena nestejnoměrnou změnou periody mřížky

Aparatury

Zdroj: www.hbm.comZdroj: www.hbm.com

Zdroj: www.micronoptics.comZdroj: www.micronoptics.com

Zdroj: www.hbm.comZdroj: www.hbm.com

Aplikace - sledování křídla Křídlo letadla kategorie UL Phoenix

Air U15 2 vlákna 11 snímačů v hlavním

nosníku Kořenové žebro

10 FBG sensors - tlak

1 FBG sensor - tah

Instlace – Phoenix Air Ústí nad Orlicí

Statická destrukční zkouška (VUT Brno)

Bezkontaktní extenzometry Videoextenzometr (značky)

Laserový extenzometr (sledování vybraného

místa – virtuální značky)

Zdroj: www.zwick.comZdroj: www.zwick.com

Moaré Projekční

Stínové

Fotoelasticimetrie

Digitální korelace obrazu

ESPI - Elektronic Speckle Pattern Interferometry

Sherography

Akustická emise

Akustická emise

RTG

Ultrazvuk

Metoda vířivých proudů (eddy current)

Zdroje Hoffmann, K.: An Introduction to Measurements using

Strain Gages, 1989 HBM Darmstadt Valenta, F. , kol.: Pružnost pevnost III, 2003, ČVUT v

Praze Kopec, B. a kol.:Nedestruktivní zkoušení materiálů a

konstrukcí 2008, Brno,CERM www.dantecdynamic.com www.ndt-ed.org TechNote TN-702-2, Introduction to Stress Analysis bythe PhotoStress® Method, 2011 Micro-Measurements Růžička, M., Dvořák, M., Doubrava, K.: Strain

measurements with the FBG optical sensors, 2012, EAN 2012: Proceedings of the 50th Annual Conference on Experimental Stress Analysis