• 제목/요약/키워드: fiber sensor

검색결과 1,227건 처리시간 0.024초

Dynamic Analysis and Structural Optimization of a Fiber Optic Sensor Using Neural Networks

  • Kim Yong-Yook;Kapania Rakesh K.;Johnson Eric R.;Palmer Matthew E.;Kwon Tae-Kyu;Hong Chul-Un;Kim Nam-Gyun
    • Journal of Mechanical Science and Technology
    • /
    • 제20권2호
    • /
    • pp.251-261
    • /
    • 2006
  • The objective of this work is to apply artificial neural networks for solving inverse problems in the structural optimization of a fiber optic pressure sensor. For the sensor under investigation to achieve a desired accuracy, the change in the distance between the tips of the two fibers due to the applied pressure should not interfere with the phase change due to the change in the density of the air between the two fibers. Therefore, accurate dynamic analysis and structural optimization of the sensor is essential to ensure the accuracy of the measurements provided by the sensor. To this end, a normal mode analysis and a transient response analysis of the sensor were performed by combining commercial finite element analysis package, MSC/NASTRAN, and MATLAB. Furthermore, a parametric study on the design of the sensor was performed to minimize the size of the sensor while fulfilling a number of constraints. In performing the parametric study, the need for a relationship between the design parameters and the response of the sensor was fulfilled by using a neural network. The whole process of the dynamic analysis using commercial finite element analysis package and the parameter optimization of the sensor were automated within the MATLAB environment.

광주파수 변조 광섬유 간섭형 센서의 개발 (Development of Optical Frequency Modulated Fiber Optic Interferometric Sensor)

  • 권일범;김치엽;김민수;이왕주
    • 센서학회지
    • /
    • 제9권3호
    • /
    • pp.163-170
    • /
    • 2000
  • 광주파수 변조 광섬유 간섭형 센서가 변위, 변형률 및 힘 등의 물리량을 측정하기 위하여 개발되어졌다. 일반적인 광섬유 간섭형 센서는 물리량에 따라 단지 정현파 형태의 신호를 보이기 때문에 물리량의 증감을 구별하는 것이 매우 어렵다. 본 연구에서는 물리량의 증감 방향을 구별하면서 물리량을 측정하기 위하여 단지 톱니파형으로 변조시킨 광원만을 사용하는 광섬유 마이켈슨 센서를 성하였다. 센서 출력은 일정한 정현파가 출력되도록 조절되어졌다. 출력신호는 일정 시간 간격동안 파형의 개수를 계수함에 의하여 처리되어졌다. 변형률은 파형 개수 변화량에 변형률을 구하기 위한 게이지 상수만을 곱함에 의하여 계산되었다. 이 센서의 변형률 측정 성능을 검토하기 위하여 광섬유 센서와 전기저항형 변형률 게이지가 부착된 알루미늄 시험편을 사용하여 만능시험기로 반복하중을 가하여 변형률의 증감을 측정하는 실험을 수행하였다. 이 실험으로부터 광섬유 센서에 의하여 측정된 변형률 변화량이 전기저항형 변형률 게이지의 변화량과 잘 일치하고 있음을 확인할 수 있었다.

  • PDF

적외선 투과 광섬유를 이용한 비접촉식 온도 센서 개발을 위한 기초 연구 (Feasibility study on the development of noncontact temperature sensor using infrared optical fiber)

  • 유욱재;조동현;정순철;탁계래;전재훈;이봉수;손상희;조승현
    • 센서학회지
    • /
    • 제15권3호
    • /
    • pp.179-185
    • /
    • 2006
  • We have developed a noncontact temperature sensor using a silver halides infrared optical fiber. An infrared radiation from a heat source is transferred by a silver halides infrared optical fiber and measured by infrared sensors such as a thermopile and a thermal optical power-meter. The relationships between the temperature of a heat source and the output voltage of the thermopile and the optical power of a thermal optical power-meter are determined. The measurable temperature range using a thermopile and a thermal optical power-meter are from 100 to $750^{\circ}C$ and from 30 to $750^{\circ}C$ respectively. It is expected that a noncontact temperature sensor using infrared optical fiber can be developed for medical and industrial usages based on the results of this study.

고에너지 전자선 측정을 위한 광섬유 방사선 센서에서의 체렌코프 빛 측정 및 분석 (Measurements and characterizations of cerenkov light in fiber-optic radiation sensor irradiated by high energy electron beam)

  • 장경원;조동현;정순철;전재훈;이봉수;김신;조효성;박성용;신동호
    • 센서학회지
    • /
    • 제15권3호
    • /
    • pp.186-191
    • /
    • 2006
  • In general, Cerenkov light is produced by a charged particle that passes through a medium with a velocity greater than that of visible light. Although the wavelength of Cerenkov light is very broad, the peak is in the almost visible range from 400 to 480 nm. Therefore, it always causes a problem to detect a real light signal that is generated in the scintillator on the fiber-optic sensor tip for dose measurements of high-energy electron beam. The objectives of this study are to measure, characterize and remove Cerenkov light generated in a fiber-optic radiation sensor tip to detect a real light signal from the scintillator. In this study, the intensity of Cerenkov light is measured and characterized as a function of incident angle of electron beam from a LINAC, and as a function of the energy of electron beam. As a measuring device, a photodiode-amplifier system is used, and a subtraction method using a background optical fiber is investigated to remove Cerenkov light.

사용후핵연료 집합체 모사장치를 이용한 광섬유 체렌코프 방사선 센서 시스템의 성능평가 (Performance Evaluation of a Fiber-Optic Cerenkov Radiation Sensor System Using a Simulated Spent Fuel Assembly)

  • 신상훈;유욱재;장경원;조승현;박병기;이봉수
    • 센서학회지
    • /
    • 제23권4호
    • /
    • pp.245-250
    • /
    • 2014
  • When the charged particle travels in transparent medium with a velocity greater than that of light in the same medium, the electromagnetic field close to the particle polarizes the medium along its path, and then the electrons in the atoms follow the waveform of the pulse which is called as Cerenkov light or radiation. This type of radiation can be easily observed in a spent fuel storage pit. In optical fibers, the Cerenkov light also can be generated due to their dielectric components. Accordingly, the radiation-induced light signals can be obtained using optical fibers without any scintillating material. In this study, to measure the intensities of Cerenkov radiation induced by gamma-rays, we have fabricated the fiber-optic Cerenkov radiation sensor system using silica optical fibers, plastic optical fibers, multi-anode photomultiplier tubes, simulated spent fuel assembly and a scanning system. To characterize the Cerenkov radiation generated in optical fibers, the intensities of Cerenkov radiation generated in the silica and plastic optical fibers were measured. Also, we measured the longitudinal distribution of gamma rays emitted from the Ir-192 isotope by using the fiber-optic Cerenkov radiation sensor system and simulated spent fuel assembly.

분광 영역 모드록킹 레이저를 이용한 공진형 광섬유 격자 센서 (Resonance Fiber Bragg Grating Sensor system based on Fourier Domain Mode-locking Laser)

  • 최병권;전민용
    • 한국광학회지
    • /
    • 제23권5호
    • /
    • pp.211-216
    • /
    • 2012
  • 본 논문은 분광 영역 모드록킹(Fourier domain mode-locking: FDML) 레이저를 기반으로 공진형 광섬유 격자 센서를 구현한 결과를 보고한다. FDML 레이저는 파브리-페롯 가변 필터를 이용하여 링 형태로 구성하며, 레이저 공진기 안에 광섬유 격자 2개를 한 쌍으로 하여 센서부 2개를 삽입한 구조이다. 광섬유 격자는 반사 거울 역할을 하며, 광섬유 격자의 위치에 따라 독립된 FDML 레이저 공진기를 구성한다. 각각 센서부의 공진 주파수는 46.687 kHz 와 44.340 kHz이다. FBG 센서 시스템에 정적 및 동적 스트레인을 가하였으며, 정적 스트레인에 대해 파장 영역과 시간 영역에서 측정된 스트레인에 대한 변화율은 각각 $0.61pm/{\mu}{\epsilon}$, $0.8ns/{\mu}{\epsilon}$ 이다.

플라스틱 광섬유 센서를 이용한 핵 연료의 열중성자 분포도 측정 (Measurements of thermal neutron distribution of nuclear fuel using a plastic fiber-optic sensor)

  • 장경원;조동현;유욱재;서정기;허지연;이봉수;문주현;박병기;김신;조영호
    • 센서학회지
    • /
    • 제18권5호
    • /
    • pp.402-407
    • /
    • 2009
  • In this study, plastic optical fiber sensors which can measure thermal neutron dose in a mixed neutron-gamma field are developed and characterized. Using $^{252}Cf$ and $^{60}Co$ sources, the scintillators suitable for thermal neutron detection, are tested and the scintillating lights generated from a plastic optical fiber sensor in the Kyoto University Critical Assembly (kuca) core are measured. Also, the distributions of thermal neutron and gamma-ray are measured in a mixed field as a function of the distance from the center of the reactor core at KUCA and the distribution of thermal neutron is obtained using a subtraction method. Sensitivity of the fiber-optic radiation sensor system is about 0.49 V/mW according to power of the KUCA core and its relative error is about 1.2 %.

코팅된 분포형 광섬유 센서의 변형률 전달률 (Strain Transmission Ratio of a Distributed Optical Fiber Sensor with a Coating Layer)

  • 윤상영;권일범;유효선;김은호
    • Composites Research
    • /
    • 제31권6호
    • /
    • pp.429-434
    • /
    • 2018
  • 본 연구에서는 구조물에 부착된 분포형 광섬유 센서의 변형률을 정밀하게 분석하기 위해 위치에 따른 변형률의 변화를 고려하여 광섬유 센서의 변형률 전달률을 분석하였다. 표면에 부착된 코팅된 광섬유 센서의 모델로부터 해석적으로 광섬유 센서의 변형률 전달률을 유도하였으며, 유도된 변형률 전달률은 유한요소해석을 통해 수치적으로 해석한 결과와 비교 검증하였다. 주 구조물의 변형률이 동일한 파장을 가지며 변하는 경우 센서의 변형률 전달률은 위치에 따라 동일한 값을 보였으며, 따라서 변형률 분포의 형상은 왜곡되지 않는다. 하지만 위치에 따라 변형률 파장이 변하면 변형률의 전달률이 위치에 따라 달라져 변형률 분포의 형상이 왜곡될 수 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 얻어진 파장에 따른 변형률 전달률은 분포형 광섬유 센서로부터 주 구조물의 변형률 분포를 정밀하게 추정하는데 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

스펀 광섬유를 이용한 편광 분석형 광섬유 전류센서 (Polarimetric Fiber-optic Current Transformer using a Spun Fiber)

  • 박형준;김현진;송민호
    • 조명전기설비학회논문지
    • /
    • 제22권1호
    • /
    • pp.73-78
    • /
    • 2008
  • 대전류 측정용 편광 분석형 광섬유 CT를 개발하였다. 센서코일은 스펀 광섬유의 끝단에 FRM 반사경을 부착하여 개방형으로 구성하였으며, 전류측정 실험을 통한 출력신호의 선형화 오차는 ${\pm}2[%]$ 이내였다. 비틀림 광섬유와 flint glass 광섬유 센서코일을 동일한 조건에서 실험하여 비교 검토한 결과, 스펀 광섬유가 각각 50배, 2배 큰 전류측정 민감도를 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

Current-induced Phase Demodulation Using a PWM Sampling for a Fiber-optic CT

  • Park, Hyoung-Jun;Lee, June-Ho;Kim, Hyun-Jin;Song, Min-Ho
    • Journal of the Optical Society of Korea
    • /
    • 제14권3호
    • /
    • pp.240-244
    • /
    • 2010
  • In this work, we used PWM sampling for demodulation of a fiber-optic interferometric current transformer. The interference signal from a fiber-optic CT is sampled with PWM triggers that produce a 90-degree phase difference between two consecutively sampled signals. The current-induced phase is extracted by applying an arctangent demodulation and a phase unwrapping algorithm to the sampled signals. From experiments using the proposed demodulation, we obtained phase measurement accuracy and a linearity error, in AC current measurements, of ~2.35 mrad and 0.18%, respectively. The accuracy of the proposed method was compared with that of a lock-in amplifier demodulation, which showed only 0.36% difference. To compare the birefringence effects of different fiber-optic sensor coils, a flint glass fiber and a standard single-mode fiber were used under the same conditions. The flint glass fiber coil with a Faraday rotator mirror showed the best performance. Because of the simple hardware structure and signal processing, the proposed demodulation would be suitable for low-cost over-current monitoring in high voltage power systems.