Obayashi Corporation (본사 : Tokyo, Minato-Ku; 대통령 : Shiraishi Tatsushi)는 LASAC Corporation (Therkyo, Tunnels and O. Machijima Yuichi)과 함께 LASAC Corporation (Bunkyo-KU, The Tunnels and Other Monderations of the Morgination and Managiness)과 공동으로 무료 슬롯 센서를 공동으로 개발했습니다. 구조.
터널과 대규모 지하 공동 구조에서 폭파 또는 발굴로 인해 기반암이 손상되거나 크거나 작아서 "슬랙"이라고합니다. 발굴이 노화되면서 지진, 지하수 변동 및 기반암의 작은 변위조차도 "여유"가 증가 할 수 있으며, 결함과 같은 취약한 영역에 힘이 집중 될 수 있습니다. 이것은 안감 콘크리트에 균열이 발생하여 암석 붕괴를 유발합니다.
음향 방출 (무료 슬롯 (※ 1)이라고 불리는)은 3 차원 방식으로 기반암과 콘크리트의 손상 범위를 포착 할 수있는 기술입니다. 기존의 무료 슬롯 측정 기술은 전기적이기 때문에 높은 습도 조건과 가연성 가스 방출 환경에서 적용하는 것은 어려운 일이며, 건축에서 유지 보수에 이르기까지 오랜 기간 동안 적용하기가 어려웠습니다.
이번에는 센서 요소 및 신호 경로에 광학 섬유를 사용하여 전기를 사용하지 않는 새로운 유형의 무료 슬롯 센서를 개발했습니다. 결과적으로, 높은 습도 조건 또는 가연성 가스 방출 환경과 같이 모니터링이 어려운 곳에서 무료 슬롯 측정을 수행 할 수있어 장기 모니터링을 수행 할 수 있습니다.
또한, "광학 무료 슬롯 센서"는 Namikata National Oil and Gas Reservoir Base의 기반암 무결성 모니터링에 적용되어 신뢰성을 확인했습니다. 설치 된 지 5 년이 지났지 만 전송 문제없이 정상적으로 작동하고 있습니다.
[산 터널의 측정 이미지]
"광학 무료 슬롯 센서"의 특징은 다음과 같습니다.
- 높은 습도 및 가연성 가스 방출 조건에서 측정 할 수 있습니다
높은 습도 및 가연성 가스와 같은 가혹한 측정 조건에서도 센서와 케이블은 에너지가 공급되지 않으므로 특별한 조치를 취하지 않고도 측정 할 수 있습니다. 반면, 정상적인 전기 센서는 수분의 영향을 받고 절연 저항이 낮습니다. 또한 가연성 가스 환경에서는 전류 흐름으로 인한 폭발의 위험이 있으므로 폭발 방지 구조를 채택해야합니다.
- 측정의 신뢰성과 안정성 향상
활력이 없기 때문에 전자기파 및 번개와 같은 환경 소음의 영향을받지 않습니다. 또한 광학 손실은 매우 작기 때문에 증폭기없이 최대 4km의 장거리 측정을 수행 할 수 있습니다.
- 장기 모니터링 가능
광이 통과하는 중심의 핵심 부분은 열에 저항하고 물이나 화학 물질에 의해 쉽게 침입하지 않는 석영 유리로 만들어집니다. 이를 통해 습도가 높고 부식 저항이 필요한 환경에서 장기 모니터링이 가능합니다.
Obayashi Corporation은 현재의 실적을 사용하여 "광학 무료 슬롯 센서"구조적 건강 모니터링 도구를 Tunnel 및 Bridges를 포함한 다양한 인프라 시설의 유지 및 관리 및 관리 및 안전하고 안전한 사회의 지질 배열을위한 다양한 인프라 시설의 유지 및 관리를위한 장기 모니터링 도구로 제안하고 배포 할 것입니다.
- *1 음향 방출 (무료 슬롯)
외부 힘이 암석이나 암석과 같은 고체 재료에 적용되면 재료가 변형되어 미세 균열이 발생합니다. 변형이 점진적으로 증가함에 따라 발생하는 미세 척은 점차적으로 거시적 골절 단계에 연결되어 결국 파단 표면으로 형성됩니다. 변형이 발생함에 따라, 미세 파괴적인 소리, 전자기파 및 온도가 재료 내부에서 생성됩니다. 특히, 그것은 미세 파괴적인 소리 인 탄성파 (대부분 인간이들을 수없는 초음파 파일)가 생성되는 현상을 나타냅니다.
"광학 무료 슬롯 센서"의 기술적 설명
- 광섬유로 무료 슬롯를 감지하는 메커니즘
PZT (납 지르코 네이트 티타 네이트 : PB (ZRTI) O3)와 같은 압전 요소는 기존 무료 슬롯 센서에서 사용됩니다. 이 재료에 외부 힘이 적용될 때, 전기 편광이 발생하여 입력 외부 힘의 크기에 해당하는 전압이 발생합니다. 이것을 압전 효과라고합니다.
반면에, 광섬유를 사용하면 외부 힘이 적용될 때 광섬유가 팽창하고 수축되므로 통과 전달 된 빛은 도플러 효과로 인해 주파수 변조에 영향을 미칩니다. 이 주파수 변조량을 감지하고 FV (주파수/전압)를 변환함으로써 입력 외부 힘의 크기에 해당하는 전압을 얻을 수 있습니다. - 광학 무료 슬롯 센서의 모양과 치수
광학 무료 슬롯 센서는 섬유의 길이가 길어질 때 감도가 증가하는 특성을 가지고 있습니다. 그러나 현장에서 우수한 취급에 사용하려면 크기와 모양을 고안해야합니다. 따라서, 다양한 센서 형태와 치수를 모델링하고, FEM (유한 요소 방법)을 사용하여 고유 값 분석에서 최적의 형상을 선택하고 프로토 타입을 사용한 감도 특성을 갖는 실험을 선택했다. 결과적으로,도 1에 도시 된 적층 타원 구조는 최상의 감도 특성을 가지며 저주파 영역에서 검출 기능이 우수하다는 것이 밝혀졌다. 에폭시 수지 구속은 파도 수신 표면에 설치됩니다. 또한 감도 특성을 향상시키는 것은 더 작은 진동파가 탈출되는 것을 방지하기위한 노력입니다. 반면, 저주파 영역에서 감지 기능을 향상시키는 것은 센서 레이아웃 내 현장의 문제이며 센서가 적은 광범위한 영역을 감지하는 독창성입니다.
광섬유 와이어는 직경이 약 150 μm이며 섬세한 석영 유리로 만들어져 보호 하우징에 내장되어 설치됩니다. 그림 2는 지하 기반암에 시추공에 묻힐 때 금속 하우징을 보여 주며 장기 모니터링을 허용하기 위해 기밀성과 방수성을 고려하도록 구성되어 있습니다.
그림 2 기반암에 설치를위한 금속 하우징의 예
그림 1 광학 무료 슬롯 센서의 모양 및 치수
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