Faseroptische Messung von Dehnungs- und Temperaturfeldern

Fiber optic sensing of strain and temperature fields

Der Erfassung von Dehnungen und Temperaturen ist bei der Beurteilung von Bauwerken und in der experimentellen Forschung eine wesentliche Aufgabe. Dazu gibt es eine Reihe von Messverfahren und Vorgehensweisen. Faseroptische Messsysteme erfassen Dehnungs- und Temperaturänderungen entlang von aufgeklebten Messfasern über die Auswertung von Rückstreusignalen eines emittierten Lichtstrahls. Übliche Glasfasern für faseroptische Messungen bestehen aus einem inneren Kern aus Quarzglas als Lichtwellenleiter, einem Mantel sowie einer äußeren Beschichtung. Die Gesamtdehnung setzt sich aus temperatur- und lastinduzierten Anteilen zusammen. Für eindeutige Auswertungen ist daher stets eine der beiden Größen konstant zu halten oder über Kompensationsmessungen zu bestimmen. Bei der Applikation von Sensoren zur Dehnungsmessung ist entscheidend, dass die Dehnung des Bauteils möglichst direkt auf den Sensor übertragen wird. Daher ist ein geeigneter Kleber in Abhängigkeit vom Material des Prüfkörpers oder Bauteils zu wählen. Die Applikation zur alleinigen Bestimmung von Temperaturen unterscheidet sich grundlegend von der Verklebung bei Dehnungsmessungen. Für eine eindeutige Auswertung von Temperaturänderungen dürfen sich Bauteildehnungen nicht auf die Glasfasern übertragen. Dies realisiert man durch Kapillarröhrchen, in welche die Sensorfasern verbundlos eingelegt werden. Anhand von zwei Experimenten wird der Einsatz faseroptischer Sensoren zur Erfassung von Dehnungs- beziehungsweise Temperaturfeldern im Labor gezeigt. Das eine Beispiel zeigt die Anwendung des Messsystems zur Untersuchungen des Tragverhaltens einbetonierter Ankerschienen. Das andere Beispiel stellt die Temperaturmessung an einem Betonbalken mit Rechteckquerschnitt bei einseitiger Erwärmung dar. Insgesamt zeigt sich die günstige Aufnahme von Dehnungen und Temperaturen mit faseroptischen Sensoren. Feldartige, zweidimensionale Messungen ergeben sich, wenn die Sensoren kreuzweise gerastert angeordnet werden. ABSTRACT IN ENGLISH: Fiber optic sensing allows an almost continuous recording of strain and temperature along measuring fibers. For strain measurement, the fiber should be applied directly to the component with adhesives. For temperature measurements, the fiber should usually be sheltered and guided unbonded in capillaries. Two-dimensional recordings are obtained either when the fibers are arranged crosswise in a grid or from interpolations between several staggered and graded fibers regarding the expected gradients. The paper presents the basic measuring principles of fiber optics, achievable accuracies, suitable applications in reinforced concrete members and two-dimensional recording of strains and temperatures. Practical application is demonstrated by means of strain sensing on anchor channels and temperature field recording in a reinforced concrete beam. (A)

• Availability:
  • Find a library where document is available. Order URL: http://worldcat.org/issn/00056650
• Authors:
  • Konertz, D
  • Löschmann, J
  • Clauß, F
  • Mark, P
• Publication Date: 2019-7

Language

• German

Media Info

• Media Type: Print
• Features: Figures; References; Tables;
• Pagination: pp 292-300
• Serial:
  • Bauingenieur
  • Volume: 94
  • Issue Number: 7/8
  • Publisher: Springer-VDI-Verlag GmbH
  • ISSN: 0005-6650

Subject/Index Terms

• ITRD Terms: 9084: Anwendung; 5595: Dehnung; 6765: Faseroptisch; 9156: Genauigkeit; 6136: Messung; 6120: Sensor; 6710: Temperaturmessung; 6255: Versuch
• Subject Areas: I61: UNTERHALTUNG UND INSTANDSETZUNG;

Filing Info

• Accession Number: 01721580
• Record Type: Publication
• Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
• Files: ITRD
• Created Date: Nov 4 2019 11:13AM