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Sensitive partial discharge (PD) measurements on HV/EHV cable systems are usually based on electrical or electromagnetic PD detection. Unfortunately, interferences may significantly reduce sensitivity, especially in on-site after-installation testing and, even more, in on-line PD monitoring. This paper deals with optical PD detection, which is absolutely immune to any kind of electromagnetic interference. Optical PD detection necessarily requires transparent or translucent insulation systems to be applicable. Stress cone elements for HV/EHV cable accessories meet the requirements for optical PD detection, if made from transparent silicone elastomers.
Partial discharges may cause damage to electrical insulation of high voltage equipment. They initiate elastic waves in the insulating material, e.g. in the stress cone of an outdoor termination. Localisation of the origin of such elastic waves can help to predict serious damaging processes in the electrical insulation. In order to measure and evaluate the wave propagation effects in typical multilayered elastomeric structures, knowledge of the material properties is required. The propagating velocity and the attenuation of longitudinal waves are important parameters. Values for these quantities found in the literature were not appropriate. Therefore, for cross-linked polyethylene (XLPE) and cured liquid silicone rubber (LSR), the longitudinal wave velocity and the attenuation were evaluated in the temperature interval from -20°C to 50°C and in the frequency range from 200 kHz to 600 kHz using a two-sample ultrasound technique. The loss factor was determined from these measured quantities. Additionally, low frequency Dynamic Mechanical Thermal Analysis (DMTA) was applied to investigate LSR and XLPE in a temperature interval between -100 and 50°C and to check qualitatively the ultrasound data.
Steife Faser-Bragg-Gitter-Sensoren und bewegliche Faser-Mikrodistometer (extrinsische Fabry-Pérot-Interferometer-Sensoren) bieten der Baustoff-Forschung und der baubegleitenden Qualitätssicherung einzigartige Möglichkeiten, Mikroverformungen in der Zementsteinmatrix nahezu rückwirkungsfrei bereits zum Beginn der Erstarrung und ebenso nach der Erhärtung zu messen. Zuverlässige Meßaussagen im Zementsteingefüge erfordern jedoch eine gezielte Dimensionierung sowie ausreichende Haftung in der Matrix. Die Arbeit beschreibt die physikalischen Grundlagen der Sensoren und definiert Dimensionierungskriterien. Der Einfluss der betonchemischen Beanspruchung auf Festigkeit und Langzeitstabilität der eingebetteten Sensorfasern (Glas, Coating) wird untersucht.
Entwicklungstrends in der Fasersensorik - Bericht von der OFS 16 im Oktober 2003 in Nara/Japan
(2004)
Faseroptische Dehnungssensoren für die Werkstoffforschung und die Bauwerk- und Anlagenüberwachung
(2004)
Fasersensorik im Bauwesen
(2004)
Neue Applikationsbeispiele für faseroptische Sensoren in der Materialforschung Bauwerksüberwachung.
(2005)
Ausgewählte Anwendungsbeispiele faseroptischer Sensoren aus der Bauwerks- und Strukturüberwachung
(2007)
In order to monitor the mechanical behaviour of the rotor blades of wind turbines, fibre optic sensors are increasingly attached to or embedded in the blades. Usually, fibre Bragg grating sensors arrays are then used. In order to investigate how stable and reliably work such sensors, fibre Bragg grating arrays were embedded into textile-reinforced composite. Long-term temperature and tensile (fatigue) tests have been carried out with composite structure specimens. This paper reports on selected results of the tests and discusses important reliability aspects with regard to the fibre design and the fibre material.
Ausgewählte Anwendungsbeispiele faseroptischer Sensoren im Ingenieurbau und in der Geotechnik
(2007)
Ausgewählte Anwendungsbeispiele faseroptischer Sensoren im Ingenieurbau und in der Geotechnik
(2007)
Zur Gründung von Bauwerken auf weichen, gering tragfähigen Böden werden unter anderem Betonpfähle, einzeln oder in Pfahlgruppen, eingesetzt. Deren Bewertung bzgl. Tragverhalten bzw. Integrität ist bei bestimmten Baugrundverhältnissen und Pfahlgeometrien schwierig. Hierfür werden statische und dynamische Pfahlprüfungen durchgeführt. Aus Messwerten vom Pfahlkopf bzw. vom oberen Pfahlbereich werden üblicherweise die notwendigen Aussagen abgeleitet. Eine genauere Bewertung ist möglich, wenn präzise Messwerte über die gesamte Pfahllänge vorliegen. Deshalb wurden hochauflösende betoneinbettbare Messwertaufnehmer auf Basis von Faser-Fabry-Perot-Sensoren entwickelt, die in Modell- und in realen Rammpfählen getestet wurden. Der Beitrag beschreibt den Sensor, die Installation und exemplarisch einige Testergebnisse zur Erfassung der Wellenausbreitung im Modellpfahl. Feldtests wurden zurzeit der Erstellung des Manuskripts erfolgreich begonnen.
Reinforced concrete piles are often used for structures on non-sufficiently bearing soil areas. Assessment of bearing capacity and bearing behaviour of large concrete piles remains a difficult task under specific soil conditions and pile geometries. Usually static and dynamic pile tests are carried out for quality assurance. From dynamic measurements taken only from the pile head, the bearing behaviour and structural integrity can be derived using the one-dimensional theory of wave propagation. More precise information about the pile features can be achieved by highly resolving fibre-optic sensors based on Fabry-Perot technology, distributed over several locations along the pile length. Small scale piles and real driven piles have been tested. This paper describes the sensor, the sensor installation, and experimental results of tests in laboratory as well as test results for recording the wave propagation in the small scale piles.
Fiber Optic Sensors
(2006)
Long-term monitoring of 4500 kN rock anchors in the Eder gravity dam using fibreoptic sensors
(2003)
Das BAM-Monitoringsystem zur Überwachung der äußeren Betonbrücken im neuen Lehrter Bahnhof in Berlin
(2003)
Faseroptische Messtechnik für die Bewertung von Materialien und die Überwachung von Strukturen
(2009)
Die Dauerhaftigkeit von Betonbauteilen zu einer messbaren Größe zu machen, ist ein vorrangiges Ziel der Baustoffforschung. Schrumpfen, Schwinden und Temperaturverformungen gefährden bei Hochleistungsbetonen deren Dauerhaftigkeit. Die begleitende messtechnische Deformationsmessung wird daher zu einer unverzichtbaren Methode, Betonrezepturen zielsicher und ökonomisch hinsichtlich der Dauerhaftigkeit zu entwickeln. Ein flexibler Fabry-Pérot-Interferometer-Sensor ermöglicht die messtechnische Erfassung der frühen Deformationsprozesse bereits ab dem Moment des Betoneinbaus. Der Artikel zeigt das Sensorprinzip, Untersuchungen zur In-situ-Referenzierung und zur Rückwirkung des Sensors sowie dessen Einsatzmöglichkeiten in der Baustoff- und Materialforschung. ----------------------------------------------------------------------
The primary intention of construction materials research is to refer the durability of concrete members to a measurable parameter. Setting, shrinkage, and temperature deformations compromise the durability of high-performance concrete. The respective deformation measurement technology is becoming an indispensible method for the targeted and economic development of concrete mixtures with respect to durability. A flexible EFPI sensor enables the survey of early age deformations directly after placing the concrete. The paper deals with the sensor principle, investigations concerning in-situ referencing, and possible effects of the sensor on the matrix as well as its application in the field of materials research.
In this paper, the evaluation and testing of a fibre optic relative humidity sensor specifically designed for structural health monitoring is discussed in detail. The sensor is based on a polymer coated Fibre Bragg Grating (FBG) where with the increase of the moisture level, the polymer coating swells and thus applies strain to the FBG, causing a Bragg wavelength shift. The device is designed so that the temperature effect on the humidity sensor can be compensated by the inclusion of a second un-coated FBG packaged inside the same sensor probe. The sensor thus produced has been tested extensively and calibrated using both a humidity chamber and standard salt solutions. The probe has demonstrated a very good performance for relative humidity measurements.
This paper describes the outcome of two groups which are involved in the specification of guidelines for fibre optic sensors performance and testing. The "Guideline for use of fibre optic sensors" from the COST-299 guideline group, and the "Optical Strain Sensor based on Fibre Bragg Grating" from the GESA guideline group of the VDI - "The Association of German Engineers". Through appropriate specifications and definitions, both guidelines aim at enabling better understanding of fibre optic sensors characteristics and performances. A concise view into the structure of the guidelines is presented, emphasizing important aspects. The English version of the two guidelines will be available in autumn 2009.
Fiber Bragg grating sensor arrays can be used to monitor the mechanical behavior of rotor blades of wind turbines. In order to investigate how stable and reliably work such sensors, different fiber Bragg gratings were embedded into textile-reinforced composite. Long-term temperature and tensile (fatigue) tests have been carried out with composite structure specimens. This paper reports on selected results of the tests and discusses important reliability aspects with regard to the fiber design and the fiber material.