Fiber-optic strain sensor suitable for applications in energy piles and monolithic concrete

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27120%2F25%3A10257849" target="_blank" >RIV/61989100:27120/25:10257849 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/61989100:27240/25:10257849

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Optovláknový napěťový senzor vhodný pro aplikace do energopilot a monolitického betonu

Original language description

Komplexní napěťový senzor pro implementaci do finalizované hlavy (energo) piloty sestavený z tlakového čidla na principu FBG umístěného v inovativní sendvičové konstrukci pouzdření.Předložený výsledek představuje komplexní napěťový senzor navržený pro trvalou instalaci do hlav pilot a energopilot z monolitickém betonu. Jádrem senzoru je FBG čidlo vyrobené technologií 3D tisku s optimalizovanou pružnou geometrií, která umožňuje efektivní přenos axiální deformace vznikající při vertikálním zatížení konstrukce. Dvě optovláknové Braggovské mřížky v těle senzoru zajišťují současné měření deformace i kompenzaci teplotních vlivů.Novost výsledku spočívá v unikátním konstrukčním řešení pouzdření, které využívá vnitřní vrstvu z plastu TECAFORM AH natural, jehož tuhost odpovídá mechanickým vlastnostem betonu a která je umístěna mezi dvěma nerezovými pláty. Tato sendvičová struktura umožňuje nastavitelné mechanické vlastnosti senzoru, kterou lze přizpůsobit konkrétním podmínkám dané stavby díky optimalizaci tloušťky a tuhosti jednotlivých vrstev. Výsledek je určen pro náročné aplikace v oblasti hlubinného zakládání za použití pilot a energopilot.

Czech name

Optovláknový napěťový senzor vhodný pro aplikace do energopilot a monolitického betonu

Czech description

Komplexní napěťový senzor pro implementaci do finalizované hlavy (energo) piloty sestavený z tlakového čidla na principu FBG umístěného v inovativní sendvičové konstrukci pouzdření.Předložený výsledek představuje komplexní napěťový senzor navržený pro trvalou instalaci do hlav pilot a energopilot z monolitickém betonu. Jádrem senzoru je FBG čidlo vyrobené technologií 3D tisku s optimalizovanou pružnou geometrií, která umožňuje efektivní přenos axiální deformace vznikající při vertikálním zatížení konstrukce. Dvě optovláknové Braggovské mřížky v těle senzoru zajišťují současné měření deformace i kompenzaci teplotních vlivů.Novost výsledku spočívá v unikátním konstrukčním řešení pouzdření, které využívá vnitřní vrstvu z plastu TECAFORM AH natural, jehož tuhost odpovídá mechanickým vlastnostem betonu a která je umístěna mezi dvěma nerezovými pláty. Tato sendvičová struktura umožňuje nastavitelné mechanické vlastnosti senzoru, kterou lze přizpůsobit konkrétním podmínkám dané stavby díky optimalizaci tloušťky a tuhosti jednotlivých vrstev. Výsledek je určen pro náročné aplikace v oblasti hlubinného zakládání za použití pilot a energopilot.

Type

G_funk - Functional sample

CEP classification

—

OECD FORD branch

20201 - Electrical and electronic engineering

Project

<a href="/en/project/FW10010028" target="_blank" >FW10010028: Smart Innovation of Stress Monitoring in the Progressive Geotechnical Applications Using Fiber Optic System</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2025

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

025/17-06-2025_F

Numerical identification

025/17-06-2025_F

Technical parameters

Technický popis FBG čidla FBG čidlo (1) je realizováno tělem vyrobeným technologií 3D tisku z materiálu PC-ABS. Tělo senzoru se skládá ze dvou fixačních bloků (2) a střední rozšířené části s pružnou geometrií (3). Střední část senzoru obsahuje odlehčovací výřezy, které umožňují pružnou deformaci střední části FBG čidla. Při vertikálním stlačení se tato část axiálně roztahuje. Ve fixačních blocích (2) je dutina, kterou vodorovně prochází optické (4) vlákno přes celou délku FBG čidla (1). V místech fixačních bloků (2) je optické vlákno (4) fixováno pomocí kyanoakrylátového lepidla, které se nanáší přes horní kruhové výřezy (5). Přívodní optické vlákno (6) je ochráněno ochrannou trubičkou o průměru 900 µm a zakončeno konektorem SC/APC (7). Levá část senzoru je rozšířena o integrovaný fixační blok (8) s půlkruhovým tvarem. Na konci je rozšíření, které obsahuje dutinu pro vsunutí konce optického vlákna (9). Optické vlákno obsahuje dvě Braggovské mřížky. První mřížka FBGS (10) je umístěna ve střední části těla (3) a slouží pro měření podélné deformace FBG čidla (1) vlivem vertikálního namáhání. Druhá mřížka FBGT (11) je umístěna v integrovaném fixačním bloku (8) před dutinkou (9) pro zakončení optického vlákna. Tato dutina (9) zajišťuje, že mřížka FBGT není mechanicky namáhána a zároveň zabraňuje volnému pohybu konce vlákna uvnitř FBG čidla (1). Technický popis pouzdření napěťového senzoru Pouzdření napěťového senzoru je konstruováno jako sendvič. Nosnou část sendviče představují dva pláty z nerezové oceli (12), mezi kterými se nachází vrstva pružného materiálu (13). Prvním přínosem této konstrukce je zajištění konstantní pracovně-deformační odezvy pouzdření na působící zatížení v celé jeho ploše. Druhým přínosem je variabilita pracovně-deformační odezvy pouzdření jako celku, kterou je tak možno vhodným návrhem tlouštěk jednotlivých vrstev přizpůsobit prostředí, ve kterém má být napěťový senzor usazen, což je pro objektivnost měření zásadní. Pláty z nerezové oceli (12) lze v této koncepci považovat jako nedeformabilní. Deformabilitu pouzdření pro zajištění vhodné pracovně-deformační odezvy zajišťuje pružný materiál (11). V tomto řešení je užit plast (TECAFORM AH natural), který svým modulem přetvárnosti (cca 2300 MPa) zajišťuje vhodnou pracovně-deformační odezvu (0.001 až 0.01 ε) betonu.

Economical parameters

Jednotlivé položky pro určení ceny celého senzoru - FBG řetízek (4, 6, 7, 10, 11) 5 000,- Kč s DPH - Filament, lepidlo, ochranné trubičky cca 300,- Kč s DPH - Pouzdření (12) 2500,- Kč s DPH - Pouzdření (13) 150,- Kč s DPH

Application category by cost

—

Owner IČO

—

Owner name

VŠB TU Ostrava

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Licence fee requirement

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Web page

—