Diagnostyka i monitoring środków transportu bazujące na czujnikach światłowodowych

• Autorzy: Murawski L.

Warianty tytułu

EN

Diagnostics and monitoring of means transport based on fiber optic sensors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono podstawową wiedzę i założenia dotyczące monitorowania żywotności konstrukcji (SHM) z elementami diagnostyki. Badania zostały oparte of typowe konstrukcje środków transportu ze szczególnym uwzględnieniem konstrukcji morskich. Celem pracy jest prezentacja możliwości zastosowania systemów bazujących na czujnikach światłowodowych. Rozważono zarys teorii oraz użyteczność praktyczną czujników światłowodowych typu FBG. Przeanalizowano praktyczne wady i zalety tych czujników. Głównym problemem związanym z zastosowaniem czujników typu FBG jest kompensacja temperaturowa. Innym rozważanym typem systemu monitoringu są systemy bazujące na technikach typu OTDR. W pracy zaprezentowano dwa przykłady wstępnych projektów monitorowania konstrukcji okrętowych. Pierwszy został przeznaczony do globalnej diagnostyki fundamentowania okrętowego układu napędowego. Układ pomiarowy został zbudowany na dwóch typach światłowodowych technik pomiarowych OTDR oraz FBG. System OTDR został przeznaczony do pomiarów globalnej deformacji kadłuba w rejonie siłowni (globalne zmiany charakterystyk fundamentowania układu napędowego). System FBG został przeznaczony do pomiarów reakcji łożysk układu napędowego w czasie rzeczywistym. Drugi system monitorowania został przeznaczony do wyznaczania rozkładu pola odkształcenia-naprężenia w fokmaszcie żaglowca. Ten system pomiarowy jest planowany jako monitoring bazujący na czujnikach światłowodowych typu FBG.

EN

The paper presents a basic knowledge and assumptions of Structural Health Monitoring (SHM) systems with elements of structures diagnostic. The analyses are based on structures typical for means of transport with special emphasis of marine structures. Target of the paper is presenting possibilities of systems based on fiber optic sensors. Theory and practical usage of Fibre Bragg Grating (FBG) sensors was presented. Practical advantages and disadvantages were analysed. The main problem of that kind of sensors is temperature compensation. Another type of monitoring system is based on Optical Time Domain Reflectometry (OTDR). Two examples of preliminary design of structural monitoring systems were presented. First one is dedicated to global diagnostic of foundation system of marine propulsion system. This measuring system was built by two types of fiber optic techniques (FBG and OTDR). OTDR system is used to measuring global deformations of ship hull in the engine room area (global changes of propulsion system's foundation characteristics). FBG system is used to recording bearings reactions in real time. Second monitoring system is dedicated to measuring of local strain-stress distribution of sailing ship fore mast. That monitoring system is planned as system based on FBG fiber optic sensors.

Słowa kluczowe

PL

konstrukcja morska; monitoring; diagnostyka; uszkodzenia; czujniki światłowodowe; czujniki FBG; metoda OTDR; SHM; NDT

EN

marine structures; monitoring; diagnostics; damages; fiber optic sensors; FBG sensors; OTDR method; SHM; NDT

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 3
• Strony: 3395--3404, CD 1
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Murawski L.

• Akademia Morska w Gdyni, Wydział Mechaniczny; 81-225 Gdynia, ul. Morska 81-87. Tel: + 48 58 6901-480, Fax: + 48 58 6901-399

Bibliografia

• 1. Ecke W., Schröder K., Andreev A., Willsch R.: Thermally stable optical fibre Bragg grating wavelength reference. Optics Communications, Vo. 284 (2011), pp. 1557-1560.
• 2. Glisic B., Inaudi D.: Fiber Optic Methods for Structural Health Monitoring. John Wiley & Sons, Hoboken, West Suessex, 2007.
• 3. Jiang G., Van Vickle P., Peters K., Knight V.: Oscillator interrogated time-of-flight optical fiber interferometer for global strain measurements. Sensors and Actuators A, Vol. 135 (2007), pp. 443–450.
• 4. Krawczuk M., Kudela P., Majewska K, Malinowski P., Murawski L., Opoka S., Ostachowicz W., Radzieński M., Wandowski T., Żak A.: Monitorowanie stanu technicznego konstrukcji i ocena jej żywotności. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB, pp. 196, ISBN 978-83-7789-158-2, Gdańsk 2012.
• 5. Kreuzer M.: Strain measurement with Fiber Bragg Grating sensors. HBM, Darmstadt, 2009.
• 6. Król A., Majewska K., Mieloszyk M, Murawski L., Ostachowicz W., Weintrit A.: Fibre Bragg Grating Sensor Grids for Structural Health Monitoring of the Foremast of STS Dar Mlodziezy. Journal of Mechanical Engineering Science, November 2012.
• 7. Li Ch., Zhang Y.M., Liu H., Wu S., Huanga C.W.: Distributed fiber-optic bi-directional strain–displacement sensor modulated by fiber bending loss. Sensors and Actuators A, Vol. 111 (2004), pp. 236–239.
• 8. Liua H.B., Liua H.Y., Penga G.D., Chub P.L.: Strain and temperature sensor using a combination of polymer and silica fibre Bragg gratings. Optics Communications, Vol. 219 (2003), pp. 139–142.
• 9. Murawski L., Opoka S., Ostachowicz W.: Investigation on stability, sensivity and applicability of SHM system based on FBG sensors. 22nd International Congress Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management, COMADEM–2009, 9–11 June 2009, San Sebastian, Spain, pp. 473–480.
• 10. Murawski L., Ostachowicz W., Opoka S., Mieloszyk M, Majewska K.: Practical application of monitoring system based on optical sensors for marine constructions. Key Engineering Materials, Vol. 518 (2012), pp 261-270.
• 11. Sante R.D., Donati L., Troiani E., Proli P.: Reliability and Accuracy of Embedded Fiber Bragg Grating Sensors for Strain Monitoring in Advanced Composite Structures. Metals and Materials International, Vol. 20, No. 3 (2014), pp. 537-543.
• 12. Schukar V., Baitinger E., Kusche N., Steinke F., Habel W.: Use of Spectral Conditions to Separate Strain and Temperature Effects in Fibre Bragg Grating Sensors Embedded in Load-Carrying Anisotropic Laminates. Experimental Mechanics (2014), Vol. 54, pp. 421-429.
• 13. Spirin V.V., Shlyagin M.G., Miridonov S.V., Marquez I.: Temperature-insensitive strain measurement using di_erential double Bragg grating technique. Optics & Laser Technology, Vol. 33 (2001), pp. 43-46.
• 14. Udd E.: Fiber optics, theory and applications. In: Schwartz M, editor. Encyclopedia of smart materials, vol. 1. John Wiley & Sons, Inc., New York, 2002.
• 15. Udd E.: Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and Scientists. John Wiley & Sons, New Jersey, 2006.