• 비파괴검사학회지
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• 제36권3호
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• pp.225-230
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• 2016

광섬유 브래그 격자센서(FBG)는 다중화가 용이하고 절대측정이 가능한 고유의 장점으로 다양한 구조물의 구조건전성 모니터링(SHM)에 활용도를 넓혀가고 있다. 하지만, 구조건전성 모니터링을 위해 FBG 센서를 온도 변화 환경에서 장기간 사용할 경우 FBG 센서는 계절적 요인에 의한 큰 폭의 주기적 온도 변화 환경에 노출되므로 센서의 신뢰성 확보를 위해 신호 특성에 대한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 패키징된 FBG 센서의 제작에 많이 활용되는 각각 2가지의 모재 및 접착제를 대상으로 시편을 제작한 후 항온항습기 내에서 -$20^{\circ}C{\sim}60^{\circ}C$의 온도 조건에서 300사이클의 반복 열하중시험을 수행하였다. 시험 결과, FBG 센서에 주기적인 반복 열하중이 가해질 경우 일정량의 압축변형이 작용하며 이는 센서로 사용 시 측정 오차로 작용하므로 장기 구조건전성 모니터링을 위해 FBG 센서의 사용 전 안정화 과정을 통한 사전보정이 필요함을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제12권2호
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• pp.91-97
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• 2001

광섬유 브래그 격자는 코어의 굴절률이 주기적으로 변하는 특성으로 인하여 브래그 조건을 만족하는 파장은 반사시키고 다른 파장은 통과시키는 소자이다. 본 논문에서는 광섬유 격자를 이용한 동적 스트레인 센서시스템을 구현하였다. 4-채널 동적 센서 시스템에 사용된 필터의 선형성을 보상하여 필터의 전 구간에서 동적 신호를 측정하였으며 실시간 동적 신호의 측정을 위하여 LabView를 이용한 신호처리 및 인터페이스를 하였다. 이러한 센서시스템의 분해능은 $5\mu$strain이며 동적 스트레인 측정 범위는 필터의 전 구간 약 $1200\mu$strain에 해당한다. 센서시스템을 이용하여 외팔보(steel-bar)의 4지점에서의 스트레인의 변화량을 측정하였으며 콘크리트 시험 보에 적용하여 하중 인가시 시험보가 받는 스트레인의 변화량을 실시간 측정하였다.

• Composites Research
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• 제14권6호
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• pp.32-37
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• 2001

광섬유 센서의 복굴절 현상을 방지하기 위해 리코팅이나 유리 튜브를 이용하여 보호하는 방법이 있다. 하지만, 이와 같은 처리를 하였을 경우 센서의 변형률 전달성에 대한 검증이 아직 이루어지지 알았다. 본 연구에서는 세가지 형태(재킷이 벗겨진, 리코팅을 한, 유리 튜브로 보호한)의 광섬유 브래그 격자 센서를 제작하여 그라파이트/에폭시 복합재료 적층시편의 인장 실험을 통해 변형률 전달성을 검증하였다. 광섬유 센서는 삽입 적용하였고 표면에 부탁한 변형률 게이지와 값을 비교하였다. 그리고 변형률 구배가 존재하는 경사진 알루미늄 시편의 인장 실험을 통해 각 센서의 신호 특성을 비교하였다.

• 한국음향학회지
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• 제30권1호
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• pp.33-41
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• 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.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.2461-2465
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• 2013

본 논문은 광섬유 브래그 격자의 방사선 민감도에 대한 수소로딩 공정의 영향에 대해서 연구하였다. 게르마늄이 함유된 광섬유에 수소로딩 기간을 달리하여 광섬유 브래그 격자를 제작하였다. 광섬유 브래그 격자는 총 18 kGy 감마선에 조사하여 방사선에 의한 브래그 파장의 변화를 측정하였고, 방사선 조사 후에는 반치대역폭과 온도 감도 계수의 변화를 평가하였다. 수소로딩 조건에 따라서 방사선에 의한 브래그 파장의 변화는 약 2 배 이상의 차이를 보였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제32권1호
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• pp.77-82
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• 2008

Strain-gauges have been dominantly used to measure strain at various points on a rotor, however, either a slip ring or telemetry has to be used to send sensor signals to data acquisition instruments at stationary side. Both slip ring and telemetry have numerous inherent problems which force severe limitations in real applications. This paper introduces a new rotor condition monitoring system using FBG(Fiber Bragg Grating) sensors and a rotary optical coupler. A single optical fiber with many FBG sensors is installed on the rotor and an optical dynamic interrogator is installed at stationary side. The sensor signal connection between rotating part and stationary part is made by the rotary optical coupling method which makes use of light's unique characteristic-light travels through space. Broad band light source from the interrogator travels to the optical fiber on the rotor and reflected FBG sensor signals travel back to the optical fiber on stationary side and are connected to the interrogator. Rotary optical coupler's insertion loss change due to rotation is compensated by using a reference sensor installed at the center of the rotor. The proposed system's performance has been successfully demonstrated by accurately measuring strains at 5 points on a blade rotating at high speed.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권6호
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• pp.30-35
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• 2003

본 논문에서는 편광 유지 광섬유 브래그 격자(PMFBG) 센서를 제작하고 신호특성을 파악하였으며, 횡방향 변형률(transverse strain)을 측정하였다. PMFBG 센서는 위상 마스크와 엑시머 레이저를 이용해서 제작하였으며, 반사파는 내부 복굴절율의 영향으로 기존의 FBG 센서와 다르게 두개의 피크를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 PMFBG 센서는 자체적으로 2개의 광축을 가지고 있으므로 이 광축을 찾는 실험을 수행하였다. 제작된 PMFBG 센서를 에폭시 시편에 삽입하여, 센서에 가해지는 횡방향 변형률을 측정하였다. PMFBG 센서의 광원으로서 파장 이동 광섬유 레이저(WSFL)를 사용하였다. 실험결과, PMFBG 센서로 측정된 변형률은 스트레인 게이지로 측정한 변형률과 잘 일치하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제29권4호
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• pp.299-307
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• 2009

광섬유 센서 기술은 기존의 상용 센서의 어려움을 극복할 수 있어 전자기학 잡음과 전기 쇼크의 영향이 강한 폭발환경에서도 충분히 사용이 가능하다. 최근 이러한 장점들로 인해 여러 종류의 광섬유 센서들이 활발히 연구 개발되고 있다. 또한 비파괴검사/평가 분야로써 구조 건전성 감시를 위한 광섬유 센서의 다양한 적용 연구 분야가 존재한다. 그러나 로드셀과 같은 종류의 센서들은 상대적으로 상용화가 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 광섬유 브래그 격자 센서를 사용한 광섬유 로드셀을 보여준다. 본 로드셀의 형상은 링크타입이고, 세 개의 광섬유 브래그 격자 센서를 사용하여 세 지점의 변형률을 각기 측정한다 특히 이들 변형률은 온도와 같은 동상 잡음을 제거하기 위해 차동법을 사용하여 신호처리 된다. 더 나아가 본 로드셀의 감도, 선형성 그리고 해상도를 인장실험을 통해 성공적으로 검증하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제36권10B호
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• pp.1216-1221
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• 2011

본 논문은 코드 분할 다중방식을 이용하여 외부로부터 선박에 가해지는 변형 및 온도 변화를 모니터링 할 수 있는 광섬유 브라그 격자 (FBG) 기반의 센서 네트워크를 제안하였다. 선박에 변형이 발생 하거나 온도의 변화가 일어날 때 FBG는 본래 가지고 있는 중심 파장이 이동하며 이는 외부 변형 크기에 비례하여 증가된다. 중심파장의 변화량을 측정함으로써 센서에 가해지는 변형이나 온도의 크기를 알 수 있다. 제안된 센서 네트워크는 코드분할 다중방식을 이용하였으며 광원에서 발생되는 신호를 직접 변조하여, 변조된 신호를 센서로 보내고 센서로부터 돌아오는 신호를 검출하여 상태를 모니터링하게 된다. 또한 슬라이딩 자기상관 기법과, 파장-시간 변환 기법을 이용하여 빠른 센싱과 넓은 범위의 센싱이 가능하도록 하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권8호
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• pp.999-1005
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• 2013

광섬유 브래그 격자 센서는 최근 구조건전성평가 분야에서 가장 활발히 사용되는 지능형 센서 중의 하나이다. 특히 본 센서는 다양한 물리량들을 여러 지점에서 한 가닥의 광섬유로 측정할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 이중 온도 측정을 위해서는 열팽창계수 및 열광학 계수의 사용이 필요하다. 대부분의 기존 연구에서는 이러한 물리량들을 상수값으로 가정하고 온도를 측정하였다. 본 논문에서는 FBG 센서의 온도 측정 실험을 통해 온도 변화와 관련된 두 계수가 일반적으로 사용되는 상수가 아닌 온도에 따라 변하는 변수임을 확인하였다. 최종적으로 광섬유 브래그 격자 센서의 이론에서 온도계수를 온도에 따른 함수식으로 새롭게 제안하고, 이 함수식을 이용해 상온에서 100도까지의 범위에서 정확한 온도 측정이 가능함을 확인하였다.