KR100432333B1 - Optical fiber model of otdr measurement system for landslides protection - Google Patents
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Abstract
본 발명의 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형은, 광섬유 케이블을 이용하여 산사태 및 사면 붕괴 시 발생되는 징후를 사전에 감지함으로써, 산사태 발생 빈도가 높은 곳에 설치하여 효과적으로 사용할 수 있는 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형을 제공하는데 그 목적이 있다.The optical fiber model of the landslide prevention OTR measurement system of the present invention is a landslide prevention OTR measurement system that can be effectively installed and used in a place where the occurrence of landslides is frequently detected by detecting the occurrence of landslides and slopes using an optical fiber cable in advance. The purpose is to provide a fiber optic model.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 두께를 갖는 직사각 판 상의 아크릴 판; 직사각의 모양으로, 상기 아크릴 판의 상면에 장착된 두 개의 고무 지지대; 상기 아크릴 판의 상면에 장착되고, 상기 두 개의 고무 지지대가 장착되지 않은 다른 모서리 변의 중앙 부근에 위치된 광섬유 케이블 인발대; 및 상기 아크릴 판 상에서 원을 그리며 감기는 형태로 상기 두 개의 고무 지지대 및 상기 광섬유 케이블 인발대의 홈을 지나도록 장착된 광섬유 케이블을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is an acrylic plate on a rectangular plate having a thickness; Two rubber supports mounted in a rectangular shape on an upper surface of the acrylic plate; An optical fiber cable pulley mounted on an upper surface of the acrylic plate and positioned near the center of the other edge side where the two rubber supports are not mounted; And an optical fiber cable mounted to pass through the grooves of the two rubber supports and the optical fiber cable drawer in the form of winding on the acrylic plate in a circle.
Description
본 발명은 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형에 관한 것으로, 특히, 첨단 소재인 광섬유 센서를 사용하여 산사태로 인한 붕괴 징후를 계측할 수 있는 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber model of a landslide prevention OTR measurement system, and more particularly, to an optical fiber model of a landslide prevention OTR measurement system capable of measuring signs of collapse due to landslides using an advanced optical fiber sensor.
일반적으로, OTDR 방식은 1976년 처음 보고된 이후 구조물 계측분야에 많이 적용되고 있는 기법이다. OTDR 방식의 주요 응용 대상은 광섬유 통신망에서 결함을 찾거나 진행광의 감쇠를 감시하는 것이다. OTDR 방식은 펄스 광원으로부터 광섬유로 입사된 빛의 후방 산란을 이용한다. 광섬유를 진행하는 빛은 광섬유 코어 굴절률의 미세한 변동으로 인해 레일리 산란을 일으킨다. 또한,광섬유의 불연속 지점, 연결부, 끊어진 곳 등에서 빛의 반사가 일어난다. OTDR 방식의 구성에서 후방 산란광의 출력 P(z)는 광섬유에서 산란이 일어난 지점의 위치 z에 대하여 하기 수학식 1과 같이 기술된다.In general, the OTDR method has been widely applied to structural measurement since it was first reported in 1976. The main application of the OTDR method is to find defects in the optical fiber network or to monitor the attenuation of the propagation light. The OTDR method utilizes backscattering of light incident from the pulsed light source into the optical fiber. Light propagating through the fiber causes Rayleigh scattering due to the slight variation in the fiber core refractive index. In addition, the reflection of light occurs at discontinuous points, connections, breaks, etc. of the optical fiber. The output P (z) of backscattered light in the configuration of the OTDR method is described with respect to the position z of the point where scattering occurs in the optical fiber as shown in Equation 1 below.
위의 식에서 S(z)는 산란광 중 후방 산란되는 비율을 의미하며 as(z)는 광섬유의 감쇠 계수이다. 또한, Vg는 빛의 그룹 속도이며 af와 ab는 각각 광섬유의 전후방 방향으로의 감쇠 계수로서, 일반적으로 같은 값을 갖는다(af= ab= α).In the above equation, S (z) is the ratio of backscattered scattered light and a s (z) is the attenuation coefficient of the optical fiber. In addition, V g is the group velocity of light, and a f and a b are attenuation coefficients in the forward and backward directions of the optical fiber, respectively, and generally have the same value (a f = a b = α).
감쇠 계수와 후방 산란 비율이 일정할 때 감지되는 후방 산란광의 출력은 다음 수학식 2와 같이 시간에 대한 지수 함수 형태로 나타난다.The output of the backscattered light detected when the attenuation coefficient and the backscattering ratio are constant is expressed in the form of an exponential function with respect to time as shown in Equation 2 below.
여기서, 광섬유의 상태가 일정한 경우 A1과 B1은 상수이다.Here, when the state of the optical fiber is constant, A 1 and B 1 are constants.
OTDR 방식은 산란계수 as와 후방 산란 비율 s가 일정할 때 감쇠계수 α의 변화를 감지할 수 있다. 이러한 조건 하에서 감지되는 후방 산란광의 출력은 하기 수학식 3과 같다.The OTDR method can detect a change in the attenuation coefficient α when the scattering coefficient a s and the backscattering ratio s are constant. The output of backscattered light detected under such conditions is as shown in Equation 3 below.
위의 식에서 A2는 상수이다.In the above formula, A 2 is a constant.
감지 신호의 변화율을 감쇠계수에 비례한다. 또는 α와 S가 일정할 때 다음 수학식 4와 같이 as의 변화를 확인할 수도 있다.The rate of change of the sensed signal is proportional to the attenuation factor. Alternatively, when α and S are constant, the change in a s may be confirmed as in Equation 4 below.
엄밀하게는 α값이 일반적으로 as에 대해 변화하는데, 수학식 4의 지수 함수 내부의 적분 값이 작다면 그 오차는 줄어들게 된다.Strictly, the value of α generally changes with respect to a s . If the integral value within the exponential function of Equation 4 is small, the error is reduced.
수 cm 정도의 점진적인 광섬유 굽힘에 의해서는 광 감쇠가 적게 나타나지만 매우 작은 영역에서의 굽힘이나 꺾임과 같은 미소 굽힘에서는 단일 모드, 다중 모드 광섬유 모두에서 뚜렷한 광 손실이 감지된다. 단일 모드 광섬유에서의 미소 굽힘 손실은 주 모드에서 에너지 손실을 계산하면 되므로 이론적인 해석이 가능하다. 따라서, 간단히 단일 모드 광섬유의 광 감쇠량을 측정하게 되면 굽힘 변형 형상을 정량적으로 알 수 있게 된다. 반면, 다중 모드 광섬유는 그 굽힘 손실 거동을 알기가 어렵다.Incremental optical fiber bending of several centimeters results in less light attenuation, but microscopic bending, such as bending or bending in very small areas, produces significant light loss in both single-mode and multi-mode fiber. The micro bending loss in single mode fiber is theoretically solved by calculating the energy loss in the main mode. Therefore, simply measuring the light attenuation amount of the single mode optical fiber can quantitatively determine the bending deformation shape. On the other hand, multimode fiber is difficult to know its bending loss behavior.
종래에는, 산사태를 방지하기 위한 안전대책이 마련되어 있는데, 이러한 안전대책으로는 터널 내부나 절개지면 상에 어스 앵커(earth anchor), 식생토, 배수, 옹벽 등이 있다. 또한, 낙석방지대책으로 가장 많이 사용되는 대표적인 방법으로서, 낙석이 예상되는 지역의 암반에 낙석 보호 망 등을 씌워 낙석으로 인한 인적·물적 피해를 방지하고 있다.Conventionally, safety measures are provided to prevent landslides. Such safety measures include earth anchors, vegetation soils, drainage, retaining walls, and the like, in the tunnel or on the cut surface. In addition, as a representative method used to prevent rockfall, a rockfall protection net is put on a rock in an area where rockfall is expected to prevent human and material damage due to rockfall.
그러나, 상술한 바와 같이 산사태나 낙석의 예방방법은 암반에 적용하는 경우 암반의 특성이나 균열 등을 고려하여 정확한 계측에 의해 설치장소나 설치방법이 정해지지 않고 시공자의 실무 경험에 의해 정해지기 때문에, 설치위치와 방법이 부적절하여 이로 인해 인적·물적 피해가 더욱 커지는 경우가 발생하게 되고, 또한 한번 적용된 예방방법은 시간이나 주변환경의 변화에 대해서 즉시 대응하지 못하게 되고, 이에 따라 다시 2차, 3차로 예방대책을 세워야 하는 문제점이 있다. 또한, 암반의 균열은 아주 미세한 크기로 시작되어 그 진전되는 속도가 작기 때문에, 작업장에서 균열의 정도 및 그 진전속도 등을 예측하여 이에 맞는 예방대책을 세우기 어려운 문제점이 있다.However, as described above, the method of preventing landslides and rockfalls is determined by the practical experience of the contractor, not determined by the precise measurement, taking into account the characteristics and cracks of the rock when applied to the rock. Inappropriate location and methods may cause more human and material damage, and preventive measures, once applied, may not respond immediately to changes in time or the surrounding environment. There is a problem that must be taken. In addition, since the crack of the rock starts with a very fine size and the speed of its progress is small, it is difficult to predict the extent of the crack and the speed of its progression in the workplace and to take preventive measures accordingly.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 광섬유 케이블을 이용하여 산사태 및 사면 붕괴 시 발생되는 징후를 사전에 감지함으로써, 산사태 발생 빈도가 높은 곳에 설치하여 효과적으로 사용할 수 있는 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention devised to solve the above problems by using a fiber optic cable in advance to detect the signs occurring during landslides and slope collapse, the optical fiber model of the landslide prevention OTR measurement system that can be effectively used in places where a high occurrence of landslides The purpose is to provide.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 광섬유 모형이 장착된 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템을 나타낸 블록도,1 is a block diagram showing a landslide prevention OTR measurement system equipped with an optical fiber model according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형을 나타낸 예시도,2 is an exemplary view showing an optical fiber model of the landslide prevention OTR measurement system according to an embodiment of the present invention,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형에 의한 실내 실험 결과를 나타낸 그래프.3A, 3B, and 3C are graphs showing the results of an indoor experiment using an optical fiber model of the landslide prevention OTR measurement system according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
210 : 아크릴 판 221, 222 : 두 개의 고무 지지대210: acrylic plate 221, 222: two rubber support
230 :광섬유 케이블 인발대 240 : 광섬유 케이블230: optical fiber cable pulley 240: optical fiber cable
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형은, 두께를 갖는 직사각 판 상의 아크릴 판; 직사각의 모양으로, 상기 아크릴 판의 상면에 장착된 두 개의 고무 지지대; 상기 아크릴 판의 상면에 장착되고, 상기 두 개의 고무 지지대가 장착되지 않은 다른 모서리 변의 중앙 부근에 위치된 광섬유 케이블 인발대; 및 상기 아크릴 판 상에서 원을 그리며 감기는 형태로 상기 두 개의 고무 지지대 및 상기 광섬유 케이블 인발대의 홈을 지나도록 장착된 광섬유 케이블을 포함한다.In order to achieve the above object, the optical fiber model of the landslide prevention OTR measurement system of the present invention comprises: an acrylic plate on a rectangular plate having a thickness; Two rubber supports mounted in a rectangular shape on an upper surface of the acrylic plate; An optical fiber cable pulley mounted on an upper surface of the acrylic plate and positioned near the center of the other edge side where the two rubber supports are not mounted; And an optical fiber cable mounted to pass through the grooves of the two rubber supports and the optical fiber cable drawer in the form of winding on the acrylic plate in a circle.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. .
먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예인 광섬유 모형이 장착된 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템을 나타낸 블록도로서, 이러한 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템은, 펄스 발생 수단(110), 레이저 다이오드(Laser Diode ; 이하 LD)모듈(120), 커플링 수단(130), 광 검출기(Photodetector)(140), 증폭기(Amplifier)(150), 아날로그-디지털 컨버터(Analog Digital Convertor ; 이하 ADC)(160), 신호 처리부(170)를 포함하고 있다.First, Figure 1 is a block diagram showing a landslide prevention OTR measurement system equipped with an optical fiber model according to an embodiment of the present invention, such a landslide prevention OTR measurement system, the pulse generating means 110, laser diode (LD) Module 120, coupling means 130, photodetector 140, amplifier 150, analog-to-digital converter (ADC) 160, signal processor 170 ) Is included.
펄스 발생 수단(110)은, 제어 신호에 따라 소정의 신호 주기와 펄스 길이를 갖는 전기적 펄스 신호를 생성하여 후술하는 LD 모듈(120)로 출력하는 역할을 한다. 즉, 후술하는 펌프(Pump)-LD에서 펄스광을 출력하도록 변조에 필요한 펄스 파형을 만든다. 측정대상 광섬유의 길이, 밴딩의 감쇠량 발생위치 등의 측정환경에 따라 적합한 펄스 신호의 주기와 펄스 폭을 조절할 수 있는 기능을 제공한다. 펄스 신호의 주기는 약 20㎲~1.6㎳, 펄스 폭은 약 10㎱~20㎲의 범위를 가진다. 이러한 기능을 갖는 펄스 발생기를 제작함에 있어서, FPGA(Field Programmable Gate Array)를 응용하여 설계하고, Altera EPF 10K40RC208-4를 사용할 수 있다.The pulse generating unit 110 generates an electric pulse signal having a predetermined signal period and a pulse length according to the control signal and outputs the generated electric pulse signal to the LD module 120 to be described later. That is, a pulse waveform necessary for modulation is produced so as to output pulsed light from a Pump-LD described later. It provides the function to adjust the period and pulse width of the appropriate pulse signal according to the measurement environment such as the length of the optical fiber to be measured and the location of the attenuation amount of the banding. The pulse signal has a period of about 20 ms to 1.6 ms and a pulse width of about 10 ms to 20 ms. In manufacturing a pulse generator having such a function, an FPGA (Field Programmable Gate Array) can be applied and Altera EPF 10K40RC208-4 can be used.
또한, LD 모듈(120)은, 상기 펄스 발생 수단(110)에서 출력한 전기적 펄스 신호에 따라 후술하는 커플링 수단(130)에 강한 펄스 광을 제공하는 역할을 한다. 여기서, 본 발명의 OTDR 장비에서, 바람직하게는, LD 모듈(120)의 광원으로 광파워가 큰 펌프(Pump)-LD를 사용할 수 있으며, 이러한 펌프-LD의 중심 파장은 1464㎚, -10㏈에서 약 15㎚의 선폭을 갖는다.In addition, the LD module 120 serves to provide strong pulsed light to the coupling means 130, which will be described later, in accordance with the electrical pulse signal output from the pulse generating means 110. Here, in the OTDR equipment of the present invention, preferably, a pump-LD having a large optical power may be used as a light source of the LD module 120, and the center wavelengths of the pump-LD are 1464 nm and −10 Hz. Has a line width of about 15 nm.
한편, 커플링 수단(130)은, 상기 LD 모듈(120)에서 연속적으로 출력하는 강한 펄스 광을 입력받아 멀티모드 광섬유에 커플링시키고, 상기 펄스 광에 의해 생성된 광섬유의 특성에 따른 멀티모드 신호를 후술하는 광 검출기(140)로 출력하는 역할을 한다. 여기서, 본 발명의 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형은 상기 커플링 수단(130) 내에 광섬유 센서로서 장착된다.On the other hand, the coupling means 130 receives the strong pulsed light continuously output from the LD module 120, and coupled to the multi-mode optical fiber, the multi-mode signal according to the characteristics of the optical fiber generated by the pulsed light It serves to output to the photo detector 140 to be described later. Here, the optical fiber model of the landslide prevention OTR measurement system of this invention is mounted in the said coupling means 130 as an optical fiber sensor.
또한, 광 검출기(140)는 상기 커플링 수단(130)으로부터 멀티모드 신호를 입력받아 광 파워를 측정하고, 측정된 광 파워를 전기적인 신호로 변환하여 후술하는 증폭기(150)에 출력하는 역할을 한다.In addition, the photo detector 140 receives a multi-mode signal from the coupling means 130 to measure the optical power, and converts the measured optical power into an electrical signal and outputs it to the amplifier 150 to be described later. do.
한편, 증폭기(150)는, 상기 광 검출기(140)에서 입력된 전기적인 신호를 증폭하여 후술하는 ADC(160)에 출력하는 역할을 한다.On the other hand, the amplifier 150, amplifies the electrical signal input from the photo detector 140 and serves to output to the ADC 160 to be described later.
또한, ADC(160)는, 설정 신호에 따라 상기 증폭기(150)에서 입력된 신호를 디지털 신호로 변환하여 후술하는 신호 처리부(170)에 출력하는 역할을 한다. 여기서, 상기 ADC(160)는, 바람직하게는, National Instrument사의 NI5911 PCI를 사용하여 설계될 수 있다. NI5911보드는, 샘플링 속도에 따라 각각 다른 양자화 비트를 제공한다. 최대 100MHz 샘플링이 가능한 1개의 입출력 채널을 가지고 있으며, PCI 카드 형태를 취하고 있어서 컴퓨터와 원활한 데이터 통신이 가능하다.In addition, the ADC 160 converts a signal input from the amplifier 150 into a digital signal according to a set signal and outputs the digital signal to the signal processor 170 to be described later. Here, the ADC 160 may be designed using NI5911 PCI by National Instruments. The NI5911 board provides different quantization bits depending on the sampling rate. It has one input / output channel that can sample up to 100MHz, and it takes the form of a PCI card for smooth data communication with a computer.
한편, 신호 처리부(170)는, 상기 ADC(160)에서 입력받은 디지털 신호를 저장하는 동시에 상기 디지털 신호의 평균화 및 분석을 수행하여 그 결과 값을 외부로 출력하고, 상기 펄스 발생 수단(110)으로 주위 환경에 따른 제어 신호를 출력하는 역할을 한다. 여기서, 상기 신호 처리부(170)는, 바람직하게는, 분석 결과를 그래프로 출력하는데, 이를 위해 전압 형태의 결과 값을 dB 스케일로 변환하는 기능도 수행할 수 있다. 또한, 상기 신호 처리부(170)는, 바람직하게는, National Instrument 사의 LabVIEW6i를 이용하여 구현할 수 있다. 또한, 상기 신호 처리부(170)는, 데이터 취득부(171) 및 처리부(172)를 포함한다.On the other hand, the signal processing unit 170, while storing the digital signal received from the ADC 160, performs the averaging and analysis of the digital signal and outputs the result value to the outside, to the pulse generating means 110 It outputs a control signal according to the surrounding environment. Here, the signal processor 170 preferably outputs an analysis result as a graph. For this purpose, the signal processor 170 may also perform a function of converting a result value in the form of voltage into a dB scale. In addition, the signal processor 170 may be implemented using LabVIEW 6i manufactured by National Instrument. In addition, the signal processor 170 includes a data acquisition unit 171 and a processor 172.
상기 신호 처리부(170) 내에 장착된 데이터 취득부(171)는, 상기 ADC(160)로부터 그래픽 프로그래밍 언어(Graphical Programming Language ; GPL)를 사용하여 데이터를 취득하고, 장치의 초기화, 입력 전압 범위, 샘플링 속도 및 레코드 길이(record length)를 설정하는 설정 신호를 상기 ADC(160)로 출력하는 역할을 한다.The data acquisition unit 171 mounted in the signal processing unit 170 acquires data from the ADC 160 using a graphical programming language (GPL), and initializes the device, input voltage range, and sampling. It outputs a setting signal for setting the speed and record length to the ADC (160).
또한, 상기 신호 처리부(170) 내에 장착된 처리부(172)는, 상기 데이터 취득부(171)에서 취득된 데이터를 입력받아 데이터의 평균화, 전압 데이터의 dB 표현, 그래프 출력 및 데이터 저장 기능을 수행하고, 상기 펄스 발생 수단(110)으로 주위 환경에 따른 제어 신호를 출력하는 역할을 한다.In addition, the processor 172 mounted in the signal processor 170 receives data acquired by the data acquirer 171 to perform data averaging, dB representation of voltage data, graph output, and data storage. The pulse generator 110 outputs a control signal according to the surrounding environment.
도 2는 본 발명의 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형을 나타낸 예시도로서, 아크릴 판(210), 두 개의 고무 지지대(221, 222), 광섬유 케이블 인발대(230) 및 광섬유 케이블(240)을 포함한다.Figure 2 is an exemplary view showing the optical fiber model of the landslide prevention OTR measurement system of the present invention, the acrylic plate 210, two rubber supports (221, 222), optical fiber cable pulley 230 and the optical fiber cable 240 Include.
아크릴 판(210)은, 소정의 길이, 폭 및 두께를 갖는 직사각 판 상으로서, 후술하는 두 개의 고무 지지대(221, 222) 및 후술하는 광섬유 케이블 인발대(230)를 고정하는 역할을 한다. 여기서, 상기 아크릴 판(210)의 크기는, 바람직하게는, 길이가 10 cm, 폭이 15 cm, 두께가 0.5 cm이다.The acrylic plate 210 is a rectangular plate shape having a predetermined length, width and thickness, and serves to fix two rubber supports 221 and 222 to be described later and an optical fiber cable pullout 230 to be described later. Here, the size of the acrylic plate 210 is preferably 10 cm in length, 15 cm in width, and 0.5 cm in thickness.
또한, 두 개의 고무 지지대(221, 222)는, 직사각의 모양으로, 긴 변에 평행한 방향으로 중앙에 후술하는 광섬유 케이블(240)을 지지하기 위한 홈을 구비하며, 상기 아크릴 판(210)의 상면에 장착되고, 그 짧은 변을 상기 아크릴 판(210)의 양모서리 변의 중앙 부근에 일치시키는 형식으로 부착된다. 여기서, 상기 두 개의 고무 지지대(221, 222)의 크기는, 바람직하게는, 길이가 3 cm, 두께가 0.5 cm이다.In addition, the two rubber support (221, 222), in the shape of a rectangular, provided with a groove for supporting the optical fiber cable 240 to be described later in the center in a direction parallel to the long side, the acrylic plate 210 It is mounted on the upper surface, and is attached in such a manner that the short side is coincided with the vicinity of the center of both edge sides of the acrylic plate 210. Here, the size of the two rubber supports (221, 222), preferably, 3 cm in length, 0.5 cm in thickness.
한편, 광섬유 케이블 인발대(230)는, 머리 부분에 후술하는 광섬유 케이블(240)을 지지하기 위한 홈을 구비한 막대를 파이프에 끼운 형태로 구현되고, 상기 아크릴 판(210)의 상면에 장착되는데, 상기 두 개의 고무 지지대(221, 222)가 장착되지 않은 다른 모서리 변의 중앙 부근에 몸통 부분이 변과 수직 방향으로 놓여지도록 장착된다. 여기서, 상기 광섬유 케이블 인발대(230)의 크기는, 바람직하게는, 막대의 길이가 8 cm, 두께가 0.5 cm, 폭이 1.0 cm이고, 파이프의 홀의 크기는 막대에 따라 0.5×1.0 ㎝이다.On the other hand, the optical fiber cable pulley 230 is implemented in the form of a rod having a groove for supporting the optical fiber cable 240, which will be described later in the head portion in the pipe, is mounted on the upper surface of the acrylic plate 210 In addition, the body part is mounted in a direction perpendicular to the side near the center of the other edge side on which the two rubber supports 221 and 222 are not mounted. Here, the size of the optical fiber cable pulley 230, preferably, the rod length is 8 cm, the thickness is 0.5 cm, the width is 1.0 cm, the size of the hole of the pipe is 0.5 × 1.0 cm depending on the rod.
또한, 광섬유 케이블(240)은 상기 아크릴 판(210) 상에서 두 개의 고무 지지대(221, 222) 및 광섬유 케이블 인발대(230)가 장착되지 않은 변을 수직방향으로 지나, 광섬유 케이블 인발대(230)가 장착된 변을 지나도록 놓여진 후, 두 개의 고무 지지대(221, 222)의 홈 및 광섬유 케이블 인발대(230)의 홈에 직선으로 지나도록 끼워지고, 다시 두 개의 고무 지지대(221, 222) 및 광섬유 케이블 인발대(230)가 장착되지 않은 변을 지나 상기 광섬유 케이블 인발대(230)의 몸통 파이프 위를 평행하게 지나도록 장착된다. 여기서 상기 광섬유 케이블(240)은, 바람직하게는, 20 cm의 길이를 갖는다.In addition, the optical fiber cable 240 passes through the side where the two rubber supports (221, 222) and the optical fiber cable pullout 230 is not mounted on the acrylic plate 210 in the vertical direction, the optical fiber cable pulley 230 Is placed so as to pass through the side on which it is mounted, it is fitted in a straight line through the grooves of the two rubber supports (221, 222) and the grooves of the optical fiber cable pulley 230, and again two rubber supports (221, 222) and The optical fiber cable pulley 230 is mounted to pass parallel to the body pipe of the optical fiber cable pulley 230 past the unmounted side. In this case, the optical fiber cable 240 preferably has a length of 20 cm.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형에 의한 실내 실험 결과를 나타낸 그래프로서, 초기굽힘이 없는 상태에서 강제적인 변위를 최대 1 cm까지 발생시킨 후의 결과를 나타낸 것이다.3A, 3B, and 3C are graphs showing the results of a laboratory experiment by the optical fiber model of the landslide prevention OTR measurement system according to an embodiment of the present invention, in which forced displacement is generated up to 1 cm without initial bending. The result after making it appear.
상술한 본 발명의 산사태 방지용 ＯＴＤＲ 계측 시스템의 광섬유 모형의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the optical fiber model of the landslide prevention OTR measurement system of the present invention described above is as follows.
먼저, 펄스 발생 수단(110)에서 펄스 신호를 LD 모듈(120)로 출력하면, LD 모듈(120)은 커플링 수단(130)내에 장착된 본 발명의 멀티모드 광섬유 모형에 펄스광을 출력한다. 이 때, 외부 요인에 의해 광섬유 모형이 산사태 등의 징후에 의해 물리적으로 교란되면, 광의 각 모드들은 다른 모드로 전이가 일어나서 각 모드간 광 파워의 배분이 달라지게 된다. 따라서, 커플링 수단(130)은 상이한 광 파워를 광 검출기(140)로 출력하게 된다. 이러한 광 파워는 광 검출기(140) 및 증폭기(150)에 의해 전기적인 신호로 변환된 후 증폭되어, ADC(160)에 입력된다. 이후에, ADC(160)는 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하고, 신호 처리부(170)는 변환된 디지털 신호를 입력받아 그래프로 출력함으로써, 이상 상태를 표시하게 된다.First, when the pulse generating means 110 outputs a pulse signal to the LD module 120, the LD module 120 outputs pulsed light to the multimode optical fiber model of the present invention mounted in the coupling means 130. At this time, if the optical fiber model is physically disturbed by signs of landslide or the like due to external factors, each mode of the light transitions to another mode and the distribution of optical power between the modes is changed. Thus, the coupling means 130 outputs different optical power to the photo detector 140. This optical power is converted into an electrical signal by the photo detector 140 and the amplifier 150 and then amplified and input to the ADC 160. Subsequently, the ADC 160 converts the amplified signal into a digital signal, and the signal processor 170 receives the converted digital signal and outputs it as a graph, thereby displaying an abnormal state.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited to the drawings shown.
본 발명은, 광량의 변화를 통하여 산사태의 거동을 파악할 수 있어 초기 산사태 붕괴 징후를 파악할 수 있을 뿐만 아나라 재해 피해 및 인명 피해를 최소로 할 수 있는 이점과 동시에, 자동화된 분석으로 사용자가 편리하게 사용할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, it is possible to grasp the behavior of landslides by changing the amount of light, and thus, it is possible not only to identify signs of landslide collapse, but also to minimize disaster damage and casualty damage. There is an advantage to use.
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