구조광 기술을 이용한 레이저 스펙클 기반의 변형률 측정 센서

초록

접촉식 기반 변형률 측정 센서는 접촉 방식의 고질적인 문제로 부착 위치에 따라 변형률 측정값의 오차를 동반하며, 센서 탈부착 시 파손의 위험 또한 가져온다. 이를 극복하기 위하여, 본 연구는 시편의 변형에 매우 민감한 레이저 스펙클 영상(laser speckle imaging)을 이용한 비접촉식 센서를 구현하였다. 기존의 보고된 스펙클 기반의 센서들은 주변광(ambient light)에 취약하여 현장 적용에 어려움이 따른다. 본 연구에서는 주변광 환경에서도 고대조 및 고민감도 측정이 가능하게 하고자 구조광(structured illumination) 기술을 적용하였다. 또한, 취득한 레이저 스펙클 영상에 대하여 2차원 상관관계 분석을 통해 정량적인 변형률 값을 산출하였다. 알루미늄 시편의 인장 실험을 실시하여 변형률 게이지(strain gauge)와 비교 분석하였으며, 0.99의 높은 상관관계를 확인하였다. 본 센서는 정밀한 동시에 주변광에도 강건한 특성은 실제 철로 유지관리와 같은 현장에 응용될 수 있음을 시사한다.

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