• 전자공학회논문지SC
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• 제44권4호통권316호
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• pp.74-78
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• 2007

의료용으로 사용되는 새로운 개념의 환자감시용 센서 매트와 그 신호처리방식을 제시하였다. 제시된 센서 매트와 플라스틱 광섬유를 교차시켜 배치한 구조를 갖는 내부 센서층을 갖는 구조로 제작하였다. 플라스틱 광섬유의 대구경 특성을 이용하여 불필요한 외부환경 요인에 의하여 발생되는 잡음요소들을 평균화하여 신호성분만을 통과시키는 대역통과필터를 구현하였다. 센서 출력단에 신호처리부를 부가하여 추가로 불필요한 성분들을 제거하여 잡음제거 능력을 향상시켰고 지능형 알고리즘을 사용하여 신뢰성 있는 환자호흡감지방식을 구현하였다. 신호와 주변잡음 모두에게 고감도를 보이는 기존의 기계적인 방식을 사용하는 감지방식과는 달리 본 연구에서 제시된 방식은 신뢰성 있는 호흡 감지가 가능함을 보여주었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제12권1호
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• pp.23-39
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• 2013

In this article, a smart multifunctional optical system-on-a-chip (SOC) sensor platform is presented and its application for fiber Bragg grating (FBG) sensor interrogation in optical sensor networks is investigated. The smart SOC sensor platform consists of a superluminescent diode as a broadband source, a tunable microelectromechanical system (MEMS) based Fabry-P$\acute{e}$rot filter, photodetectors, and an integrated microcontroller for data acquisition, processing, and communication. Integrated with a wireless sensor network (WSN) module in a compact package, a smart optical sensor node is developed. The smart multifunctional sensor platform has the capability of interrogating different types of optical fiber sensors, including Fabry-P$\acute{e}$rot sensors and Bragg grating sensors. As a case study, the smart optical sensor platform is demonstrated to interrogate multiplexed FBG strain sensors. A time domain signal processing method is used to obtain the Bragg wavelength shift of two FBG strain sensors through sweeping the MEMS tunable Fabry-P$\acute{e}$rot filter. A tuning range of 46 nm and a tuning speed of 10 Hz are achieved. The smart optical sensor platform will open doors to many applications that require high performance optical WSNs.

• 전자공학회논문지
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• 제50권3호
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• pp.146-152
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• 2013

본 논문에서는 자기기준 특성을 가지는 광세기 기반 광섬유 센서 구조를 제안하고 실험적으로 구현하여 성능을 제시한다. 제안하는 광섬유 센서는 광대역 광원(BLS), fiber Bragg grating (FBG), 가변 페브리-페로(Fabry-Perot) 필터, LabVIEW 프로그램으로 구성된다. 제안한 자기기준 광섬유 센서의 이론적인 해석을 통하여 측정 변수(X)와 보정 변수(${\beta}$)를 정의하고, 이를 바탕으로 전달함수(H)를 구한다. 또한 실험을 통하여 이론적인 해석의 타당성을 제시한다. 제안한 광섬유 센서 구조는 광대역 광원의 출력 광세기가 0 dB, 3 dB, 6 dB 감소해도 측정결과에 영향을 미치지 않는 자기기준 특성을 가진다. 또한 다른 특성의 FBG를 사용하여도 측정 가능하므로, 제안한 광섬유 센서 구조는 임의의 규격을 가진 FBG를 사용할 수 있다. 광원의 광세기가 감소하였을 때와 세 가지 다른 특성의 FBG 쌍을 이용하여 측정한 결과 이론적인 값과 잘 일치함을 보였다. 따라서 제안한 광섬유 센서는 자기기준 특성과 구성하는 FBG의 규격이 비교적 엄격하지 않아도 되는 장점을 가진다.

• 한국광학회지
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• 제25권3호
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• pp.131-136
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• 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.

• 한국지진공학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.133-135
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• 2006

구조물 이상 탐지를 위해 외력에 의한 광섬유의 모드변환을 이용한 새로운 광섬유 센서를 고안하고 제작하였다. 이러한 광섬유 센서는 민감도가 매우 좋으며, 크기가 작고, 전자파에 매우 둔감한 장점들이 있다. 이 센서는 적외선영역에서의 단일모드 광섬유와 635nm의 레이저 다이오드로 구성하였기 때문에 광섬유의 끝단에서의 횡모드는 가우시안 분포가 아닌 다른 형태의 횡모드 형태가 생긴다. 이 광섬유 중간을 구조물에 부착한 후, 구조물에 외력을 인가하면 광섬유 횡모드의 분포 변화가 생기고, 이를 감지함으로써 구조물 이상 유무를 판독할 수 있다. 본 논문에서는 광섬유 센서를 부착한 알루미늄 보를 변형시킴으로써 광섬유 센서의 횡모드 변화를 조사하였다. 이 실험결과 구조물의 이상상태를 감지할 적당한 신호를 얻을 수 있었으며, 구조물의 이상유무를 측정할 수 있는 광섬유 센서로의 가능성을 확인할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제25권5호
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• pp.350-355
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• 2005

광섬유 OTDR (Optical Time Domain Reflectometry) 센서로 사회 기반 구조물의 변위를 측정하기 위한 탐촉자를 개발하였다. 광섬유 OTDR 변위 센서의 외부에서 주어지는 변위에 따라 광손실을 일으키는 굽힘부와 상용 광섬유 커넥터로 구성되었다. 이렇게 구성된 탐촉자는 광커넥터의 양끝에서 반사되는 빛의 신호차이가 커넥터들 사이에서 발생하는 굽힘 변위에 의해서 달라지는 것을 OTDR 센서 본체로 측정하여 변위 변화를 알아낼 수 있도록 하였다. 또한 수 cm의 변위를 일으키는 구조물의 변위를 측정하기 위하여 동일한 단일모드 광섬유에서 이 센서 탐촉자 5개를 직렬형으로 배열하여 사용할 수 있는 다중화된 굽힘 손실형 단일모드 광섬유 변위센서를 제안하고, 이 센서 탐촉자들을 사용하여 다중화 실험을 수행하였다.

• 한국항해학회지
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• 제21권2호
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• pp.59-67
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• 1997

This paper describe the method and the result of making a fiber optic gyrocompass measuring the heading angles of a ship with a fiber optic sensor. As the method seeking for the heading angles, it is possible to get the heading angles by measuring the output signals from a stationary fiber optic sensor in at least three directions such as a heading direction and other two directions having phase difference ${\phi}1$ and ${\phi}2$ to the heading. We made the static fiber optic gyrocompass by a high performance fiber optic sensor having scale factor of 210mV/deg/s and resolution of 0.5deg/hr using this principle. The accuracy of this system was $0.29^{\circ}$ from 20 numbers of data measuring the arbitrary heading angle.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제30권3호
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• pp.449-454
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• 2006

We present a pressure sensor based on the mechanically induced long-period fiber gratings (LPFG) for detecting the multi-location strain variation. The theoretical analysis is performed using a graphic method for a weakly guiding step-index fiber. The calculated results are in good agreement with the experimental results. In this study, from the fact that the optical parameters of a single-mode fiber slightly differ from manufacturing company to manufacturing company, the multipoint pressure-detection sensor systems composed two identical LPFGs are realized. When the pressure is applied two LPFG sensors at once, the resonance peaks are separated as much as about 40 nm. These types of sensor systems are well suited as a multipoint monitoring of strain or temperature in the ship or the smart structure.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1998년도 하계학술대회 논문집 E
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• pp.1843-1845
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• 1998

Gyroscope is a very important core sensor as a rotation sensor in inertial space, in inertial guidance and navigation system on aeronautics. Plane, vessel and so on for civilian and millitary applications. Research and development of fiber optic gyroscope began in 1976 and focused on improving the gyroscope's sensitivity to rotation. bias performance and reducing noise. We have developed a Interferometric Fiber Optic' Gyroscope using a integrated-optic-circuit (IOC), which is operating with closed-loop electronic circuit. This paper describes the scheme of optical part and electronic part and also test results of this fiber optic gyroscope using a integrated-optic-circuit (IOC). The performance have been achieved as long-term bias drift of $1.73^{\circ}/h$.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제2권3호
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• pp.263-273
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• 2015

Carbon nanotube strain sensors, or so called "fuzzy fiber" sensors have not yet been studied sufficiently. These sensors are composed of a bundle of fiberglass fibers coated with CNT through a thermal chemical vapor deposition process. The characteristics of these fuzzy fiber sensors differ from a conventional nanocomposite in that the CNTs are anchored to a substrate fiber and the CNTs have a preferential orientation due to this bonding to the substrate fiber. A numerical model was constructed to predict the strain response of a composite with embedded fuzzy fiber sensors in order to compare result with the experimental results obtained in an earlier study. A comparison of the numerical and experimental responses was conducted based on this work. The longitudinal sensor output from the model matches nearly perfectly with the experimental results. The transverse and off-axis tests follow the correct trends; however the magnitude of the output does not match well with the experimental data. An explanation of the disparity is proposed based on microstructural interactions between individual nanotubes within the sensor.