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New instrumentation using a heat resistant FBG sensor installed by laser cladding

レーザークラッディングにより固定した耐熱FBGセンサの新たな計測法

西村 昭彦; 寺田 隆哉; 竹仲 佑介*; 古山 雄大*; 下村 拓也

Nishimura, Akihiko; Terada, Takaya; Takenaka, Yusuke*; Furuyama, Takehiro*; Shimomura, Takuya

2007年より、原子力機構ではレーザー・光技術を用いた構造健全性の監視技術開発を実施してきた。超短パルスレーザー加工によるFBGセンサが最有力手段である。耐熱性を最も有効に活かすためにレーザー肉盛り加工により埋め込みを行った。ステンレス鋼材に溝加工を施した。熱源にはQCWレーザーを使用し、フィラーワイヤを溶接した。溶接ビードは良好なものとなった。FBGセンサはしっかりと固定されたが、反射スペクトルに劣化は認められなかった。FBGセンサは衝撃や音響振動を効果的に検出することができた。加熱により6nmの反射ピークのシフトが得られ、これは600度の温度上昇に相当する。FBGセンサを固定するための小型レーザー肉盛り装置についても紹介を行った。

Since 2007, JAEA has been developing laser based technologies of structural health monitoring. The FBG sensor made by femtosecond laser processing will be the best candidate. To make the best use of the heat resistant characteristic, the FBG sensor was embedded in metal mold by laser cladding. A groove was processed to the surface of a SUS metal plate. We used a QCW laser to weld a filler wire on the plate. A series of weld beads perfectly formed a sealing clad on the groove. Though the FBG sensor was buried tightly, no degradation on the reflection spectrum was detected after the processing. The FBG sensor could detect the vibration of the plate caused by impact shocks and audio vibration. The reflection peak of the FBG sensor under laser cladding condition was shifted to be 6 nm. We demonstrated that the corresponded temperature derive from the reflection peak shift reached 600 degrees in heat shock experiments. The installation procedure of a FBG sensor using a portable laser cladding machine was described.

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