Evaluation of fibre optic sensors for structural condition monitoring: Fid-Bau Portal

Evaluation of fibre optic sensors for structural condition monitoring

Zhang, B. / Benmokrane, B. / Nicole, J. -F. / Masmoudi, R.

Abstract This paper presents fibre optic sensing technology for strain monitoring of engineering materials and structures. The research program consisted of laboratory tests including thermal tests, tensile tests and flexural tests, and a field application on a concrete bridge deck (Joffre Bridge) reinforced partly with fiber reinforced polymers (FRP). Four types of Fabry-Perot fibre optic sensors were investigated and compared to other types of strain gauges including Bragg fibre optic sensors and resistance strain gauges. Typical field monitoring results from the static and dynamic tests using calibrated-truck loads on the Joffre Bridge are also presented in this paper. Experimental and field monitoring results show that Fabry-Perot fibre optic sensors perform linearly and show good response to thermal variations and mechanical loading conditions. The fibre optic sensing technology shows an enhanced accuracy and has potential for significant improvement in the long-term monitoring of strain levels in field applications over conventional strain gauges. It is a promising technique for long-term ‘health’ monitoring of new and rehabilitated structures.

Résumé Cet article présente la technique d'instrumentation à l'aide de capteurs à fibres optiques ainsi que les résultats expérimentaux effectués sur différents matériaux et structures. Quatre types de capteurs à fibres optiques utilisant la technologie Fabry-Perot ont été étudiés et leur comportement a été comparé à celui d'autres types de capteurs de déformation (capteurs à fibres optiques de type Bragg et jauges extenso-métriques de déformation). Le programme expérimental comporte différents essais en laboratoire et sur chantier. Des essais thermiques, de traction et de flexion ont été réalisés sur les échantillons instrumentés de capteurs à fibres optiques. Les résultats types d'essais de chargement statique et dynamique à l'aide de camions à poids calibrés sont aussi présentés. Ces essais ont été réalisés sur un pont (le Pont Joffre) dont une portion de la dalle du tablier a été armée à l'aide de renforcements en matériaux composites intégrant des capteurs à fibres optiques. Les résultats obtenus en laboratoire et sur chantier montrent que es capteurs à fibres optiques de type Fabry-Perot offrent une sensibilité et une précision accrue en réponse aux variations thermiques et aux conditions mécaniques de chargement. Les déformations enregistrées à l'aide des capteurs à fibres optiques sont linéaires et fiables par rapport aux résultats obtenus à l'aide des jauges de déformation conventionnelles. L'instrumentation et le contrôle par capteurs à fibres optiques permettent le suivi en temps réel de l'état de la structure, particulièrement son comportement à long terme dans diverses conditions environnementales.