Optovláknový napěťový senzor vhodný pro aplikace do energopilot a monolitického betonu

Kód výsledku v 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>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/61989100:27240/25:10257849

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Optovláknový napěťový senzor vhodný pro aplikace do energopilot a monolitického betonu

Popis výsledku v původním jazyce

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.

Název v anglickém jazyce

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

Popis výsledku anglicky

Comprehensive strain sensor for implementation in the finalized head of (energy) piles, composed of an FBG-based pressure sensor housed in an innovative sandwich-type casing.The presented result is a comprehensive strain sensor designed for permanent installation in the heads of piles and energy piles made of monolithic concrete. The core of the sensor is an FBG sensor manufactured using 3D printing technology with optimized flexible geometry, enabling effective transfer of axial deformation caused by vertical loading of the structure. Two fiber-optic Bragg gratings embedded in the sensor body provide simultaneous strain measurement and temperature compensation.The novelty of the result lies in a unique casing design that incorporates an inner layer made of TECAFORM AH natural plastic, whose stiffness matches the mechanical properties of concrete. This layer is positioned between two stainless steel plates. The sandwich structure allows the mechanical properties of the sensor to be tuned to specific construction conditions by optimizing the thickness and stiffness of the individual layers. The result is intended for demanding applications in the field of deep foundation engineering using piles and energy piles.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

20201 - Electrical and electronic engineering

Projekt

<a href="/cs/project/FW10010028" target="_blank" >FW10010028: Smart inovace monitoringu napětí v progresivních geotechnických aplikacích fotonickými systémy</a><br>

Návaznosti

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

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

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

Interní identifikační kód produktu

025/17-06-2025_F

Číselná identifikace

025/17-06-2025_F

Technické parametry

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.

Ekonomické parametry

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

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

—

Název vlastníka

VŠB TU Ostrava

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

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

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—