Examples of advanced digital electro-optic imaging systems for the satellite remote sensing applications are introduced including multispectral focal plane assembly for newly proposed 1-m spatial resolution capability.
Lee, Dong-Joon;Kang, Jeong-Jin;Kang, No-Weon;Kim, Wan-Sik;Park, Wee-Sang;Rothwell, Edward J.;Whitaker, John F.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제10권1호
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pp.18-24
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2010
A Ka-band microstrip array antenna for wide-range detection of moving targets is analyzed through a photonicassisted reactive-near-field characterization technique. The antenna array employs a 3-dB-tapered feed network to suppress the sidelobe level while retaining a wide azimuth beamwidth for a wide detection range. The relative nearelectric field patterns of the array and its 3-dB-tapered feed lines have been measured using an electro-optic fieldmapping technique for minimally invasive millimeter-wave sensing. A number of typical limitations on the technique, involving bandwidth, low signal-modulation depth, and high laser-induced noise in high-frequency applications, have been overcome by suppressing the carrier portion of the optical interrogation beam.
광섬유 ROTDR (Rayleigh optical time domain reflectometry) 센서와 보디 긴 광섬유를 감지광섬유로 사용할 수 있는 광섬유 BOTDA (Brillouin optical time domain analysis) 센서를 구성하고, 이들 각각을 이용하여 중요보안 대상체인 사회기반시설물에 침투하는 침입자를 탐지할 수 있는 기포 연구를 수행하였다 ROTDR 센서의 감지부로는 넓은 면적을 감지할 수 있는 매설형 광섬유 센서 탐지판을 제작하고, 인가된 침입물체의 위치와 무게에 따른 신호특성을 고찰하였다. ROTDR 센서는 펄스 폭이 30ns이고, 광섬유의 길이는 10km 이상이다. 위치탐지오차는 약 2m 이내였으며, 무게에 따른 탐지능력은 20kgf, 40kgf, 60kgf, 80 kgf의 네 단계를 구분할 수 있음을 알 수 있었다. 넓은 지역에 걸친 침입자의 침투를 감시하기 위하며 수십 km의 광섬유 길이 전제를 감지부로 사용할 수 있는 광섬유 BOTDA 센서를 개발하였다. BOTDA 센서는 한 개의 레이저 다이오드와 두 개의 광전 변조기(electro-optic modulator)를 사용하여 간단하게 구성하였다. 침입자에 의한 광섬유의 변형률 벽화를 탐지하는 실험을 수행하기 위하여 광학테이블 위에 광섬유에 변형률을 인가하기 위한 실험 장치를 설치하여 실험을 수행하였다. 이 실험으로부터 시간간격 1.5 초동안 광섬유 약 4.81km의 길이를 거리분해능 3m로 침입자를 탐지할 수 있음을 확인하였다.
통방융합서비스가 가시화되면서 성능이 더욱 우수한 안테나 모델을 개발하기 위해 다양한 기술적 접근이 시도되고 있다. 본 논문은 핸드폰에 부착할 수 있고, 통방융합용에 적용할 수 있는 소형모바일 안테나를 제안한다. 모바일 핸드셑용 안테나 설계에서, 크기축소는 중요한 요소 중의 하나이며, 루프안테나의 소형화는 접어진 다이폴을 굽힘으로서 실현된다. 짧은 평면 다이폴은 더 큰 입력저항을 만들기 위해 두 배의 접어진 다이폴과 루프안테나로 변환된다. 그 안테나의 전류분포는 루프 안테나와 같고, 방사패턴은 전방향 특성을 갖는다. 또한 전기광학효과 맵핑 시스템을 이용하여 전류유기 근거리장 방사패턴에 의해 RFID안테나의 성능을 분석한다.
외부 침입자를 감지하기 위한 높은 감도의 실질적인 매설형 광섬유 센서의 제작에 관하여 논의하였으며, 광섬유로 구성된 마이켈슨 간섭계 센서를 이용하려 본 실험을 수행하였다. 외부에서 인가된 무게와 위상변화 사이의 관계는 선형적이었고, 감지 아암을 모래 표면으로부터 8 인치 아래로 매설하였을 때, 센서 출력파형의 위상이 반주기가 이동하는데 필요한 압력과 길이의 곱은 약 $1.09\;kPa{\cdot}m$이였다. 본 실험으로부터 광섬유 센서의 감도는 매설된 광섬유 위를 걸어가는 사람과 그 위를 지나가는 수레 등을 감지하기에 충분히 높은 감도를 가진다는 결론을 얻을 수 있었다.
편광유지 광섬유를 이용한 주파수가 안정화된, 두 개의 서로 수직으로 편광된 종모우드를 갖는 He-Ne레이저 빛을 LoTa $O_{3}$ 위상변조기로 구성된 센서부(sensor head)로 전달해 줌으로써 원격에서 전기장을 측정할 수 있는 hybrid, heterodyne 간섭식 센서를 구성하였다. In/quadrature-phase위상변조풀이 방식을 이용하여 전기광학 효과에 의해 서로 수직으로 편광된 두 모우드 사이에 유도된 위상차이를 측정함으로써 항상 높은 검지율을 유지할 수 있는 전기장 센서를 구성하고, 이를 이용하여 광학 물질에 유도된 복굴절도 측정을 할 수 있었다.
Park, Hyun-Jun;Sohn, Hoon;Yun, Chung-Bang;Chung, Joseph;Kwon, Il-Bum
Smart Structures and Systems
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제6권5_6호
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pp.749-765
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2010
There are on-going efforts to utilize guided waves for structural damage detection. Active sensing devices such as lead zirconate titanate (PZT) have been widely used for guided wave generation and sensing. In addition, there has been increasing interest in adopting wireless sensing to structural health monitoring (SHM) applications. One of major challenges in wireless SHM is to secure power necessary to operate the wireless sensors. However, because active sensing devices demand relatively high electric power compared to conventional passive sensors such as accelerometers and strain gauges, existing battery technologies may not be suitable for long-term operation of the active sensing devices. To tackle this problem, a new wireless power transmission paradigm has been developed in this study. The proposed technique wirelessly transmits power necessary for PZT-based guided wave generation using laser and optoelectronic devices. First, a desired waveform is generated and the intensity of the laser source is modulated accordingly using an electro-optic modulator (EOM). Next, the modulated laser is wirelessly transmitted to a photodiode connected to a PZT. Then, the photodiode converts the transmitted light into an electric signal and excites the PZT to generate guided waves on the structure where the PZT is attached to. Finally, the corresponding response from the sensing PZT is measured. The feasibility of the proposed method for wireless guided wave generation has been experimentally demonstrated.
In this study, radiation sensor tips are fabricated for remote sensing of X or gamma ray with inorganic scintillators and plastic optical fiber. The visible range of light from the inorganic scintillator that is generated by radiation source is guided by the plastic optical fiber and is measured by optical detector and power-meter. Two kinds of sensor tips are designed and fabricated such as film type and powder type. Many kinds of inorganic scintillators are used to fabricate both sensor tips, and the different wavelength of emitting lights from them are measured to determine the optimal inorganic scintillator which has maximum light output. As a radiation source X-ray generator and Ir-192 are selected to test a performance of sensor tip. It is expected that the fiber-optic radiation sensor is widely used in nuclear industry and medical applications due to its special characteristics such as good flexibility, easy in processing, long lengths and no interference to electro magnetic field.
본 논문에서는 질량-스프링 구조를 이용한 새로운 광세기 기반 광섬유 진동센서를 제안하고 시뮬레이션과 부분 실험을 통하여 그 실현 가능성을 제시한다. 제안한 광세기 기반 광섬유 진동센서는 네 개의 구불구불하게 휘어지는 스프링과 질량체 안의 사각형 개구면(aperture)으로 구성된 질량-스프링 구조를 가진다. 광시준기(optical collimator)는 질량체 안의 사각형 개구면의 변위에 의해서 변조되는 광을 넓히는 데 이용된다. 제안한 광섬유 진동센서를 광학적인 면과 기계적인 면에서 해석하고 설계한다. 기계적인 부분의 설계는 이론적인 해석, 수학적인 모델링 및 3 차원 유한요소법 시뮬레이션을 이용한다. 기계적인 진동이 가해질 때 개구면의 상대적인 변위관계를 3차원 유한요소법 시뮬레이션을 이용하여 구하고, 개구면의 상대적인 변위에 따른 출력값을 실험을 통하여 측정한다. 이를 이용하여 진동에 따른 출력 특성을 파악한 결과 센서 민감도 $15.731{\mu}W/G$, 감지영역 ${\pm}6.087G$를 얻었다. 그리고 입력광원의 파워가 10 dB까지 변하더라도 참조광을 이용하여 0.75%의 상대오차를 보이는 매우 안정된 출력광 파워를 얻었다. 제안한 광섬유 진동센서는 간단한 구조, 저비용 및 다지점 측정 가능의 특징을 가지면서, MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) 기술을 이용하여 소형으로 간편하게 제작할 수 있는 잠재력을 가진다.
Optical fibre sensors have shown a potential to serve real time health monitoring of Slope and structure. They can be easily embedded or attached to the structures and are not affected by the electro-magnetic field. Furthermore, they have the flexibility of the sensor size and very highly sensitive. In this study, we conducted several laboratory on slope and field tests using a novel optical sensor based on Brillouin scattering and PVC pipe. One of the advantages of this technique is that the bare fibre itself acts as sensing element without any special fibre processing or preparation. Test results have shown that BOTDR can be a great solution for sensor systems of Slope.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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