Kim, Young-Bok;Lee, Kwon-Soon;Watanabe, Kazuhiro;Sasaki, Hiroyuki;Choi, Yong-Woon
Journal of Ocean Engineering and Technology
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v.21
no.3
s.76
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pp.46-51
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2007
A multi-purpose environmental monitoring system has been developed as a commercially available standard using the technique of hetero-core spliced fiber optic sensors, for the purposes of monitoring large-scale structures and preserving natural environments. The monitoring system has been tested and evaluated in a possible outdoor condition, in view of the full-scale operation at actual sites to be monitored. Additionally, the developed system in this work conveniently provides us with various options of sensor modules intended for monitoring such physical quantities as displacement, distortion, pressure, binary states, and liquid adhesion. Two channels of optical fiber line were monitored in each channel, three displacement sensor modules were connected in series, in order to examine the performance to a pseudo-cracking experiment in the outdoor situation and to clarify temperature influences an the system, in terms of the coupling of optical connectors and the OTDR stability. The results from the pseudo-cracking experiment agreed with the actual cracks, by means of calculation, based an the detected displacement values and their geometrical arrangement of the used sensor modules. The temperature change, ranging from 10 to $20^{\circ}C$ resulting from the 10-days free running operation, was found to influence the system stability of ${\pm}10{\mu}m$, primarily due to the coupling instability of the used optical connectors. It was found that fusion splicing, rather than the use of connectors, reduced the fluctuation dawn to ${\pm}2{\mu}m$. The specification and performance of various option modules have been demonstrated to show the capability of inspecting various physical quantities by use of the single system, which would be suitable for multi-purpose environmental monitoring.
The fiber optic fluorosensor that shows a specific selectivity for calcium ion is studied. This sensor employs protein Calmodulin(CaM) which forms a fluorescent chelate with $Ca^{2+}$. A dialysis membrane is used to entrap a fluorescein isothiocyanate-labeled CaM solution at the common end of a bifurcated fiber optic bundle. The sensing mechanism of this sensor is based on the shifts in the fluorescence spectrum of metal-calmodulin complexes which FCaM forms a chelate with $Ca^{2+}$. Upon binding with $Ca^{2+}$, CaM undergoes a conformational change which induces a change in the fluorescence of FCaM. This change in fluorescence signal which is measured by photomultiflier tube is related to the concentration of $Ca^{2+}$ for calibration curve. Detection limit for $Ca^{2+}$ and the interference effects by $Mg^{2+}$, $Eu^{3+}$ and $La^{3+}$ for this sensor are studied. Response time and life time for this fluorosensor are also investigated.
In this paper, we propose a polarization-insensitive temperature sensor using a thermo-optic effect of the upper and (or) lower cladding of a planar waveguide in contact with a side-polished fiber. A microscope cover glass with thickness of a 170 ${\mu}{\textrm}{m}$ is adopted as an overlay waveguide because this waveguide opposes sudden temperature change and ensures polarization-insensitive responses. The measured polarization-dependence loss is less than 0.3 dB. The temperature can be detected as a result of the shift in coupling wavelength of the sensor. We investigate the shift in coupling wavelength as a function of the temperature variation with respect to the different thermo-optic coefficients of lower and upper claddings. We also show that the temperature sensitivity of the device can be easily controlled by the thermo-optic coefficients of lower and upper claddings of the overlay waveguide.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2004.04a
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pp.95-102
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2004
For the simultaneous measurement of strain and damage signal, a fiber Bragg grating sensor system with a dual demodulator was proposed. One demodulator using a tunable Fabry-Perot filter can measure low-frequency signal such as strain and the other demodulator using a passive Mach-Zehnder interferometer can detect high-frequency signal such as damage signal or impact signal. Using a proposed fiber Bragg grating sensor system, both the strain and damage signal of a cross-ply laminated composite beam under tensile loading were simultaneously measured. Analysis of the strain and damage signals detected by single fiber Bragg grating sensor showed that sudden strain shifts were induced due to transverse crack propagation in the 90 degree layer of composite beam and vibration with a maximum frequency of several hundreds of kilohertz was generated.
In this study, we demonstrated that the nonenzymatic glucose sensor based on the flexible carbon fiber bundle electrode with BDD nanocomposites (CF-BDD electrode). As a nano seeding method for the deposition of BDD on flexible carbon fiber, electrostatic self-assembly technique was employed. Surface morphology of BDD coated carbon fiber electrode was observed by scanning electron microscopy. And the electrochemical characteristics were investigated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and chronoamperometry. This CF-BDD electrode exhibited a large surface area, a direct electron transfer between the redox species and the electrode surface and a high catalytic activity, resulting in a wider linear range (3.75~50 mM), a faster response time (within 3 s) and a higher sensitivity (388.8 nA/mM) in comparison to a bare CF electrode. As a durable and flexible electrochemical sensing electrode, this brand new CF-BDD scheme has promising advantages on various electrochemical and wearable sensor applications.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.19
no.6
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pp.1141-1146
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2024
This paper presents an optical fiber sensor system based on optical fiber sensor (OFS) to monitor the water level of spent fuel pool in nuclear power plant. To increase the spatial resolution of water level measurement with several discrete sensors, we employed the wavelength division multiplexing technique with a C-band broadband light source (BLS) and 200 GHz × 16 channel arrayed waveguide grating. In addition, a simple dual-path network configuration was adopted for utilization of two different transmission paths to eliminate the Rayleigh Back-Scattering of the seeded BLS. Based on this scheme, the maximum remote sensing distance is up to 60 km without the support of any active components such as optical amplifiers.
The purpose of this study is to develop three functions for smartphones and PCs using a textile touch sensor in an everyday sports jacket and to present their usefulness; to this end, we have developed a mutual capacitive textile touch sensor and corresponding structure, and we have implemented three functions into a textile touch sensor jacket, of which we also conducted a usability evaluation. The jacket has a sensor on the wrist of the left sleeve and a device on the left arm. The sensor system can be divided into three main categories: a sensor acting as a switch, a circuit connecting the sensor and the device, and the device that acts as power control and system on/off. The functions are implemented in the texture touch sensor jacket in three modes: cell phone mode, music mode, and PPT presentation mode. We conducted an evaluation of each function in each mode, which indicated that all functions performed well without errors and that the switch had excellent operation for the number and intensity of touch. In terms of usability in a humid environment, the performance of touch functions was found to be equally implemented. In the temperature environment, neither high nor low temperatures caused issues with the functions. A wearing satisfaction assessment evaluated psychological satisfaction, clothing convenience, device convenience, device usability, and device effectiveness. This research jacket is thought to be desirable for the relatively bendable, flexible, and intimate sensor used on the clothing, and the circuit made of conductive fabric tape.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.24
no.4
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pp.23-29
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2017
The packaged optical fiber Bragg grating sensors which were networked by multiplexing the Bragg grating sensors with WDM technology were investigated in application for the structural health monitoring of the marine trestle structure transporting the ship. The optical fiber Bragg grating sensor was packaged in a cylindrical shape made of aluminum tubes. Furthermore, after the packaged optical fiber sensor was inserted in polymeric tube, the epoxy was filled inside the tube so that the sensor has resistance and durability against sea water. The packaged optical fiber sensor component was investigated under 0.2 MPa of hydraulic pressure and was found to be robust. The number and location of Bragg gratings attached at the trestle were determined where the trestle was subject to high displacement obtained by the finite element simulation. Strain of the part in the trestle being subjected to the maximum load was analyzed to be ${\sim}1000{\mu}{\varepsilon}$ and thus shift in Bragg wavelength of the sensor caused by the maximum load of the trestle was found to be ~1,200 pm. According to results of the finite element analysis, the Bragg wavelength spacings of the sensors were determined to have 3~5 nm without overlapping of grating wavelengths between sensors when the trestle was under loads and thus 50 of the grating sensors with each module consisting of 5 sensors could be networked within 150 nm optical window at 1550 nm wavelength of the Bragg wavelength interrogator. Shifts in Bragg wavelength of the 5 packaged optical fiber sensors attached at the mock trestle unit were well interrogated by the grating interrogator which used the optical fiber loop mirror, and the maximum strain rate was measured to be about $235.650{\mu}{\varepsilon}$. The modelling result of the sensor packaging and networking was in good agreements with experimental result each other.
Ciminello, Monica;Ameduri, Salvatore;Concilio, Antonio;Dimino, Ignazio;Bettini, Paolo
Smart Structures and Systems
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v.20
no.4
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pp.441-450
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2017
The objective of this work is to present a conceptual design and the modelling of a distributed sensor system based on fiber optic devices (Fiber Bragg Grating, FBG), aimed at measuring span-wise and chord-wise variations of an adaptive (morphing) trailing edge. The network is made of two different integrated solutions for revealing deformations of the reference morphing structure. Strains are confined to typical values along the span (length) but they are expected to overcome standard ranges along the chord (width), up to almost 10%. In this case, suitable architectures may introduce proper modulations to keep the measured deformation low while preserving the information content. In the current paper, the designed monitoring system combines the use of a span-wise fiber reinforced patch with a chord-wise sliding beam. The two elements make up a closed grid, allowing the reconstruction of the complete deformed shape under the acceptable assumption that the transformation refers to regular geometry variations. Herein, the design logic and some integration issues are reported. Preliminary experimental test results are finally presented.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2001.05a
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pp.250-253
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2001
Recently, based on the smart structure concept, optical fiber sensors have been increasingly applied to monitor the various engineering and civil structural components. Repairs based on adhesively bonded fiber reinforce composite patches are more structurally efficient and much less damaging to the parent structure than standard repairs based on mechanically fastened metallic patches. As a result of the high reinforcing efficiency of bonded patches fatigue cracks can be successfully repaired. However, when such repairs are applied to primary structures, it is needed to demonstrate that its loss can be immediately detected. This approach is based on the "smart patch" concept in which the patch system monitors its own health. The objective of this study is to evaluate the potentiality of application of transmission-type extrinsic Fabry-Perot optical fiber sensor (TEFPI) to the monitoring of crack growth behavior of composite patch repaired structures. The sensing system of TEFPI and the data reduction principle for the detection of crack detection are presented. Finally, experimental results from the tests of center-cracked-tension aluminum specimens repaired with bonded composite patch is presented and discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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