Distributed Brillouin sensor for structural health monitoring

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Abstract

The distributed Brillouin sensor (DBS) was used to monitor the structural changes in a steel pipe and a composite column subjected to heavy loads. The column was made of concrete reinforced with fibre-reinforced-polymer (FRP) rods and sheets. The test reproduced earthquake-like conditions. The pipe had a length of 2.58 m and diameter of 0.75 m. The DBS measured the strain distribution in both the concrete column and the pipe under various loads. The DBS provided detailed information on the structure's health at the local and global level, before any deformation, cracks, or buckling was visible. This work demonstrates that the DBS is capable of extracting critical information useful to engineers: the engineer's experience and judgement, in conjunction with appropriate data-processing methods, make it possible to anticipate structural failures. The DBS is a promising tool for structural health monitoring.

Le capteur distribué Brillouin (CDB) a été utilisé pour surveiller les changements de structure d'un pipeline en acier et d'une colonne composite soumis à des charges élevées. La colonne de béton était renforcée par des tiges et des feuilles de polymère renforcé de fibres (« fibre-reinforced polymer (FRP) »). Cet essai simulait des conditions reproduisant les effets d'un tremblement de terre sur une structure. Le pipeline d'acier avait un longueur de 2,58 m et un diamètre de 0,75 m. Le CDB a mesuré la distribution des contraintes de la colonne et du pipeline pour les différentes conditions de charge expérimentales. Ensuite, les données mesurées avec le CDB ont permis d'évaluer l'état de la structure à un niveau tant local que global, état caractérisé par l'apparition de déformations, de fissures et du flambement avant qu'ils ne soient visibles. Le CDB peut fournir des informations critiques aux ingénieurs: l'utilisation de méthodes de traitement des données appropriées éclairée par l'expérience et le jugement de l'ingénieur rend possible l'anticipation de défaillances structurelles. Le CDB est un outil prometteur pour la surveillance de l'etat des structures. Mots-clés: surveillance de l'état des structures, capteur Brillouin distribué, structure en béton, flambement de pipeline, mesure des contraintes.

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