• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
• /
• pp.1261-1262
• /
• 2015

본 논문에서는 PDLS 기반 사냑 간섭계를 사용하여 편광 간섭형 광섬유 진동 센서를 제안하였다. LD와 PD는 빠른 속도로 변하는 세기를 측정하기 위해 사용하였다. PZT를 사용하여 1~3000 Hz까지의 주파수 진동측정이 이루어졌으며 차단 주파수는 ~2100 Hz 였다. 그리고 단위 길이와 단위 스트레인 당 위상 이동은 ${\sim}3.48mrad/({\mu}{\varepsilon}{\cdot}m$)였으며, 최소 검출 가능한 스트레인 섭동은 2000 Hz에서 ${\sim}460p{\varepsilon}/Hz^{1/2}$이었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
• /
• pp.1265-1266
• /
• 2015

본 논문에서는 PMF와 FBG로 구성된 PDL 기반 사냑 간섭계를 이용하여 편광 간섭형 광섬유 압력 센서를 구현하였다. 여러 종류의 PMF들에서 압력 민감도를 비교하기 위해, 서로 다른 세 종류의 보우-타이형 PMF를 센서부로 사용하였다. 구현된 광섬유 압력 센서를 이용하여 0~0.3 MPa의 범위에서 압력 측정을 수행하였으며, 최대 압력 민감도는 근사적으로 -15.07 nm/MPa로 측정되었고, 센서의 선형성을 나타내는 $R^2$값은 ~0.992로 측정되었다. 제안된 센서는 FBG를 이용하여 외부 온도 변화의 보상이 가능하면서도, 이전의 편광유지 광자결정 광섬유 기반 압력 센서에 비해 압력 민감도를 4배까지 증가시킬 수 있었다.

• 한국광학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.131-136
• /
• 2014

본 논문에서는 짧은 길이의 편광유지 광자결정 광섬유(polarization-maintaining photonic crystal fiber : 이하 PM-PCF)와 3 dB 광섬유 결합기(fiber coupler), 그리고 편광 조절기(polarization controller)로 구성된 사냑(Sagnac) 복굴절 간섭계(birefringence interferometer)를 이용하여 온도에 둔감한 편광 간섭형 스트레인 센서(polarimetric strain sensor)를 구현하였다. 센서부(sensor head)로 사용된 PM-PCF의 길이는 2 cm이었고, 이는 기존의 PM-PCF 기반 편광 간섭형 스트레인 센서들과 비교할 때 가장 짧은 센서부 길이이다. 제안된 센서는 $0{\sim}8m{\varepsilon}$의 범위에 대해서 스트레인 측정을 수행하였으며, ${\sim}0.87pm/{\mu}{\varepsilon}$에 해당하는 스트레인 민감도를 얻을 수 있었다. 또한, 외부 온도를 $30^{\circ}C$에서 $100^{\circ}C$까지 변화시키며 제안된 센서의 온도 의존성을 조사한 결과, 약 $-12pm/^{\circ}C$의 온도 민감도를 얻을 수 있었으며, 이는 기존의 편광 유지 광섬유의 온도 민감도(약 $-990pm/^{\circ}C$) 에 비해 약 82배정도 작은 값이다. 특히, 실용적인 관점에서 센서 표지자(indicator)로 사용되는 파장이 스트레인 민감도에 큰 영향을 주지 않는다는 것을 실험 및 이론적으로 확인하였다.

• 한국광학회지
• /
• 제31권1호
• /
• pp.13-19
• /
• 2020

광섬유 사냑 간섭형 센서를 이용해 수중 음향을 측정하기 위하여 링형 탐촉자를 적용하는 경우 민감도를 이론과 실험을 통하여 조사한다. 링형 탐촉자는 단일 모드 광섬유를 지름 5 cm의 링형으로 감아서 접착제로 패키징하였다. 링형 탐촉자는 감지 광섬유의 길이를 46.84 m로 하여 제작한 A형 탐촉자와 감지 광섬유의 길이를 112.22 m로 한 B형 탐촉자를 준비하였다. 수중 음향 시험은 상용 음향 발생기와 1 m 떨어진 거리에서 링형 탐촉자를 사용하여 50, 70, 90 kHz의 주파수에 대하여 20~100 Pa의 음향 압력 범위에서 음향 민감도를 조사하는 실험을 수행하였다. 실험 결과, 링형 탐촉자는 주파수에 대하여 다른 민감도를 나타내었으며, 이론과 비교하기 위하여 평균값을 구하였다. 세 주파수에 대한 평균 민감도는 A 탐촉자와 B 탐촉자에 대하여 각각 25.48 × 10^-5, 60.79 × 10^-5 rad/Pa으로 측정되었으며, 이로부터 영률 보정 계수 c값을 0.35로 결정할 수 있었다.

• 한국음향학회지
• /
• 제34권4호
• /
• pp.288-294
• /
• 2015

광섬유 사냑 간섭계는 음향 및 진동과 같은 물리적 변화량을 탐지하는 센서로 잘 개발되어 있다. 본 논문에서는 변압기유가 채워진 원통형 캐비티에 음압이 발생되었을 때 한 개의 루프내에 설치된 광섬유 배열 센서를 이용하여 음향을 탐지하였다. 서로 다른 외부 음향 주파수 $f_1$과 $f_2$를 피에조 재료를 이용하여 발생시키고 주파수는 5 kHz에서 90 kHz까지로 선정하였다. 실험 결과 광섬유 센서는 하모닉 성분인 $f_1$, $f_2$, $2f_1$, $2f_2$, ${\mid}f_1-f_2{\mid}$, ${\mid}f_1+f_2{\mid}$의 주파수를 탐지하였다. 제안된 광섬유 센서 배열은 변압기 내의 부분 방전으로 인한 음압과 진동과 같은 물리량을 모니터링 하는데 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
• /
• pp.792-796
• /
• 2003

In this paper, to detect external sound frequency on the latticed structure, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer was fabricated and tested. The latticed structure fabricated with dimension of 50cm in width and 50cm in height, the optical fiber, 50m in length, distributed and fixed on the latticed structure. Single mode fiber, a laser with 1,550nm in wavelength, 2${\times}$2 coupler were used. External sound signal applied to the fiber optic sensor net and the detected optical signals were compared and analyzed to the detected microphone signals against time and frequency domain. Based on the experimental results, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer detected external sound frequency, effectively. This system can be expanded to the structural health monitoring system.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제14권7호
• /
• pp.569-576
• /
• 2004

In this paper, to detect external sound frequencies on the latticed structure, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer was fabricated and tested. The latticed structure was fabricated with a dimension of 50 cm in width and 50 cm in height. The optical fiber of 50m in length was distributed and fixed on the surface of the latticed structure. Single mode fiber, a laser with 1,550 nm in wavelength, 2 ${\times}$ 2 coupler were used. External sound signal, 240 Hz, 495 Hz, 1.445 kHz, 2k Hz, applied to the fiber optic sensor net and the detected optical signals were compared to the detected microphone signals against time and frequency domains. Based on the experimental results, fiber optic sensor net using Sagnac interferometer detected external sound frequency, effectively. This system can be expanded to the structural health monitoring system.

• 조명전기설비학회논문지
• /
• 제29권7호
• /
• pp.1-7
• /
• 2015

In this paper, we demonstrated a polarimetric fiber pressure sensor using a polarization-diversity-loop-based Sagnac interferometer(PDLSI) composed of polarization-maintaining fiber(PMF) and a fiber Bragg grating(FBG). In order to compare the pressure sensitivity for various kinds of PMF, three kinds of bow-tie PMF were employed as sensor heads. The maximum pressure sensitivity was measured as approximately -15.07nm/MPa, and an R2 value to represent sensor linearity was measured as ~0.992 at the sensor system using corresponding PMF over a pressure range of 0-0.3MPa. An FBG was utilized and located adjacent to the PMF segment for compensating temperature-induced errors in the measurement of pressure. The pressure sensitivity of the proposed sensor was improved by approximately four times compared with the previously reported pressure sensor based on polarization-maintaining photonic crystal fiber.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제22권7호
• /
• pp.626-633
• /
• 2012

In this paper, sound pressure sensitivity of the fiber optic acoustic sensor according to sensor direction and mandrel material were investigated experimentally. Three different directions were selected as stand, lay, and hole. Hollow cylinder type mandrel dimension is 30 mm in outer diameter, 45 mm in length, and 2 mm in thickness, and about 50 m optical fibers were wounded on the surface of the mandrel. Non-directional sound speaker was used as a sound source. Sagnac interferometer and single mode fiber, a laser with 1,550 nm in wavelength, $2{\times}2$ coupler were used. Based on the experimental results, lay direction's sensitivity is the highest in the frequency range of 2 kHz~4 kHz. 'PTFE+carbon' material is more sensitive than PTFE in the frequency range of 5 kHz~20 kHz. Sound pressure detection sensitivity depends on the mandrel direction and material under certain frequency.

• 한국음향학회지
• /
• 제30권1호
• /
• pp.33-41
• /
• 2011

음압을 감지할 수 있는 Sagnac 간섭계 센서와 온도 및 스트레인을 측정할 수 있는 FBG센서를 결합한 새로운 형태의 하이브리드 광섬유 센서 시스템을 구축하기 위하여 입력 광원인 CW를 TLS로 대체할 필요가 있어 이에 따라 광원의 변화와 맨드릴 재료의 변화에 따른 광섬유 센서의 응답 특성 연구가 필요하게 되었다. 제작된 맨드릴 재료는 PTFE와 PTFE에 카본을 섞어 만든 두 종류로 선택하여 중공 원통형 맨드릴 겉면에 광섬유를 18 m 감아 광섬유 센서로 제작하였다. CW 광원에 대하여 음원의 입력 주파수를 1 kHz~20 kHz까지 바꾸어 가며 트랜스포머 오일이 채워진 유조에서 실험하였다. 또한 FBG와 맨드릴형 광섬유 센서를 결합한 하이브리드형 광섬유 센서 시스템을 구성하고 TLS 광원을 입사광으로 실험하였다. 실험 결과 PTFE 센서의 탐지 크기는 카본 센서 탐지 크기보다 높게 나타났고 맨드릴 재질의 탄성계수 값이 적을수록 커진다는 이론 결과와 잘 일치함을 보였다. CW 광원과 TLS 광원에서 응답한 PTFE 센서의 특성을 주파수별로 상호 비교하여 보면 광원이 CW일 때 보다 TLS일 때 응답 특성이 우수함을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 TLS를 이용한 광섬유 센서는 FBG와의 하이브리드 시스템에 적용 가능하리라 사료된다.