01.11.2022
Optische Faser appliziert auf der Innenwand der Brücke

Optische Faser appliziert auf der Innenwand der Brücke

Quelle: BAM Fachbereich Faseroptische Sensorik

Brücken sind für die moderne Verkehrsinfrastruktur unverzichtbar und ihr Zustand ist für unsere Gesellschaft von immenser Bedeutung. Ein systematisches Zustandsmonitoring von Brückenbauwerken zwecks Schadensfrüherkennung und -lokalisierung ist daher zwingend erforderlich, um Katastrophenereignisse zu verhindern. Die ortsauflösende Schwingungsmessung ist eine effektive Methode zur Brückenüberwachung, bei der die verteilte faseroptische akustische Sensorik Anwendung findet.

Seit Jahren entwickelt der Fachbereich „Faseroptische Sensorik“ der BAM verschiedenen Messverfahren für Brückenmonitoring, die das Prinzip der verteilten faseroptischen akustischen Sensorik nutzen. Diese Sensorik basiert auf einer empfindlichen, ortsauflösenden Messung der Intensität und der Phase des rückgestreuten Lichts in der Faser, die durch akustische Schwingungen (Vibrationen) in der Umgebung beeinflusst werden. Auf diese Weise wird die optische Faser in eine Reihe von Mikrofonen verwandelt, wodurch es möglich ist, Schwingungssignale nahtlos entlang der Brücke zu detektieren. Die gewonnenen Sensorsignale geben Aufschluss über den Ort, die Frequenz und die Amplitude der Vibrationen.

Ein neues faseroptisches akustisches Sensorverfahren der BAM (die Intensität-basierte kohärente optische Zeitbereichsreflektometrie) wurde kürzlich zur Messung der Schwingungen einer stillgelegten Brücke in Brandenburg eingesetzt. Durch eine absichtliche Beschädigung der Brücke wurden verschiedene Brückenschäden (wie z.B. Risse) herbeigeführt. Die mit dem innovativen Fasersensorsystem während des Beschädigungsprozesses gemessenen Schwingungssignale lieferten wichtige Informationen, die den Bauingenieuren halfen, den Zustand des Bauwerks zu bewerten sowie vorhandene Brückenschäden zu detektieren und zu lokalisieren.

Grafik: Schwingungsausbreitung entlang der Faser

Schwingungsausbreitung entlang der Faser

Quelle: BAM Fachbereich Faseroptische Sensorik

Application of Intensity-Based Coherent Optical Time Domain Reflectometry to Bridge Monitoring
Xin Lu, Sebastian Chruscicki, Marcus Schukar, Sven Münzenberger, Katerina Krebber
veröffentlicht in Sensors, Band 22, Heft 9, Seite 3434, 2022
BAM Fachbereich Faseroptische Sensorik