KR100507839B1 - Patch-type Extrinsic Fabry-Perot Interferometric fiber optic sensor and realtime structual vibration monitoring method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존의 외인성 패브리-페롯(EFPI, Extrinsic Fabry-Perot Interferometer) 광섬유 센서와 구조물 변형의 방향성 정보를 취득할 수 있는 방향성 검출 센서를 결합하여, 기존 EFPI 광섬유 센서 시스템의 신호 왜곡 문제를 간단한 신호처리를 통해 해결하고 실시간으로 구조물의 동특성까지 파악하는데 사용될 수 있는 패치형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서 및 이를 이용한 구조물의 실시간 동특성 감지방법에 관한 것이다.The present invention combines an existing Extrinsic Fabry-Perot Interferometer (EFPI) optical fiber sensor with a directional detection sensor that can acquire directional information of structure deformation, thereby simplifying the signal distortion problem of the existing EFPI optical fiber sensor system. The present invention relates to a patch-type exogenous Fabry-Perot fiber optic sensor that can be solved through processing and to identify dynamic characteristics of a structure in real time, and a method for detecting real-time dynamic characteristics of a structure using the same.
Description
본 발명은 구조물의 진동을 감지하기 위한 광섬유 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 외인성 패브리-페롯(EFPI, Extrinsic Fabry-Perot Interferometer) 광섬유 센서와 구조물 변형의 방향성 정보를 취득할 수 있는 방향성 검출 센서를 결합한 패치형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서를 이용한 구조물의 실시간 동특성 감지방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical fiber sensor for detecting a vibration of a structure, and more particularly, an directional detection capable of acquiring directional information of an existing extrinsic Fabry-Perot Interferometer (EFPI) optical fiber sensor and structure deformation. The present invention relates to a method for detecting real-time dynamic characteristics of a structure using a patch type exogenous Fabry-Perot fiber optic sensor incorporating a sensor.
최근 들어 스마트 구조물이라 하여 구조물의 진동 특성을 감지하여 진동을 억제하는 방식의 구조물을 사용하여 진동에 의한 구조물의 파손을 미리 예방하고 진동을 억제함으로써 구조물의 유지 및 보수에 따른 비용 절감을 기대할 수 있는 구조물에 대한 연구가 많이 수행되고 있다.In recent years, smart structures can be expected to reduce the cost of maintenance and repair of structures by preventing vibrations of structures and preventing vibrations by using structures that sense vibration characteristics of structures to suppress vibration. There is a lot of research on the structure.
이러한 스마트 구조물은 외부환경의 변화를 감지하는 감지계, 감지된 정보를 처리하는 두뇌계, 감지된 외부환경의 변화에 능동적으로 대응하는 작동계로 구성되는데, 두뇌계는 신호 처리 및 구조물 특성 데이터베이스를 내장하고 있는 마이크로 프로세서로 구성되며, 작동계는 압전 세라믹, 가제어성 유체인 ER유체 또는 MR유체나 형상기억합금이 사용된다.These smart structures consist of a sensor system that detects changes in the external environment, a brain system that processes the detected information, and an operating system that actively responds to changes in the detected external environment. The brain system has a built-in database of signal processing and structure characteristics. It consists of a microprocessor, and the working system is piezoelectric ceramic, ER fluid which is controllable fluid, or MR fluid or shape memory alloy.
한편, 감기계로는 반도체 센서, 금속 박막 센서, 압전 센서, 광섬유 센서 등이 사용되는데, 광섬유 센서를 사용하여 감지계를 구성할 경우 전자기파의 영향을 받지 않으며, 작동 온도범위가 매우 넓고, 광섬유의 직경이 매우 미세하고 유연하여 사용자가 원하는 크기의 센서를 쉽게 구성할 수 있으며, 높은 해상도와 다량의 정보를 전송할 수 있는 등 많은 장점을 가지고 있으므로, 그 이용범위가 확대되고 있다.On the other hand, as a winding system, a semiconductor sensor, a metal thin film sensor, a piezoelectric sensor, or an optical fiber sensor is used. When a sensor is configured using an optical fiber sensor, it is not affected by electromagnetic waves, and has a wide operating temperature range and a diameter of an optical fiber. This very fine and flexible, so that the user can easily configure the sensor of the desired size, has a number of advantages, such as high resolution and a large amount of information can be transmitted, the use range is expanding.
광섬유 센서는 광섬유의 파단으로 인한 빛의 전달 유무를 이용하는 방법과 빛의 편광을 이용하는 방법 및 마흐젠더, 마이켈슨, 패브리-페롯 광섬유 센서 등과 같이 간섭을 이용한 방법으로 구성된 센서 등이 있다. 이 중 구조물의 변형 측정에 가장 많이 사용되는 빛의 간섭을 이용한 광섬유 센서는 변형률에 기인한 경로차에 의한 간섭 신호로부터 변형률을 측정한다. Optical fiber sensor includes a method using the transmission of light due to the breakage of the optical fiber, a method of using the polarization of the light, and a sensor composed of the method using the interference, such as Mahzander, Michelson, Fabry-Perot optical fiber sensor. Among them, the optical fiber sensor using the interference of light, which is most used to measure the deformation of a structure, measures the strain from the interference signal due to the path difference caused by the strain.
그러나 이와 같은 간섭형 광섬유 센서들은 도 6에서 보는 바와 같이 선형 구간내에 존재할 때 정확한 감지를 할 수 있으나, 선형 구간 폭이 작아 선형 구간을 벗어나는 변형에 대해서는 왜곡된 신호를 나타내게 된다. However, such interference type optical fiber sensors can accurately detect when present in the linear section as shown in FIG. 6, but the distortion of the deviation out of the linear section due to the width of the linear section is small.
또한 동특성에 대해서도 신호 왜곡 문제가 나타나서 진동 감지 센서로서의 사용은 제한적이다.In addition, there is a signal distortion problem in dynamic characteristics, so the use as a vibration sensor is limited.
이를 해결하기 위해 많은 연구가 진행되고 있으며, 외팔보형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서나 Quadrature phase shifted 광섬유 센서가 개발되었으나, 실시간 신호 처리의 어려움과 측정 가능한 변형 범위의 제한은 여전히 해결하여야 할 과제로 남아있다.Many studies have been conducted to solve this problem, but the cantilever type exogenous Fabry-Perot fiber sensor or quadrature phase shifted fiber sensor has been developed. However, the difficulty of real-time signal processing and the limitation of the measurable strain range remain to be solved. .
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구조물의 동특성이나 대변형 감지에도 적용 가능한 패치형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서를 개발하여 구조물의 건전성 모니터링뿐만 아니라 진동 제어에도 적용할 수 있고 또한 정밀 측정을 필요로 하는 미세 기전 시스템에도 적용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, by developing a patch-type exogenous Fabry-Perot optical fiber sensor that can be applied to the detection of the dynamic characteristics and large deformation of the structure can be applied to vibration control as well as the health monitoring of the structure and also precise The aim is to make it applicable to micromechanical systems that require measurement.
상기한 본 발명의 목적은 모세 석영 유리관의 양쪽에 각각 삽입되어, 그 사이에 공기간극을 형성하면서 상기 모세 석영 유리관의 양 끝부분에 각각 고정된 제1, 2단일모드 광섬유와; 상기 모세 석영 유리관의 외주면에 고정된 방향성 검출 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 패치형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서에 의해 달성된다.The object of the present invention described above is inserted into both sides of the capillary quartz glass tube, the first and second single-mode optical fiber respectively fixed to both ends of the capillary quartz glass tube while forming an air gap therebetween; It is achieved by a patch-type exogenous Fabry-Perot optical fiber sensor, characterized in that it comprises a directional detection sensor fixed to the outer peripheral surface of the capillary quartz glass tube.
또한, 본 발명은 (a) 패치형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서를 이용하여 광신호 강도와 방향성 정보를 취득하는 단계; (b) 상기 광신호 강도를 이용하여 위상 증분을 구하는 단계; (c) 상기 방향성 정보를 이용하여 보상된 위상 증분을 구하는 단계; (d) 상기 (c)단계를 소정의 횟수로 반복하여 위상 누적을 행하는 단계; 및 (e) 상기 (d)단계에서의 위상 누적을 이용하여 구조물의 변형량을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패치형 외인성 패브리-패롯 광섬유 센서를 이용한 구조물의 실시간 동특성 감지방법에 의해 달성된다.In addition, the present invention comprises the steps of: (a) acquiring the optical signal strength and directional information using a patch-type exogenous Fabry-Perot optical fiber sensor; (b) obtaining phase increments using the optical signal strengths; (c) obtaining a compensated phase increment using the directional information; (d) repeating step (c) a predetermined number of times to perform phase accumulation; And (e) obtaining a deformation amount of the structure by using the phase accumulation in the step (d).
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시례로부터 더욱 분명해질 것이다. Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시례를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명에 따른 패치형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서(1)를 나타낸 개략도로서, 패치형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서(1)는 기존의 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서(10)에 방향성 검출 센서(20)를 부착한 것이다. 1 is a schematic diagram showing a patch-type exogenous Fabry-Perot fiber optic sensor 1 according to the present invention, the patch-type exogenous Fabry-Perot fiber optic sensor 1 is a directional detection sensor 20 to the existing exogenous Fabry-Perot fiber optic sensor 10 ) Is attached.
구체적으로 살펴보면, 기존의 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서(10)는, 모세 석영 유리관(14)의 양쪽에 각각 삽입되어 그 사이에 공기간극을 형성하면서 상기 모세 석영 유리관(14)의 양 끝 부분에 각각 고정된 제1, 2단일모드 광섬유(11)(12)로 구성된다. 이때, 상기 제1, 2단일모드 광섬유(11)(12)는 에폭시 수지(16)를 통해 상기 모세 석영 유리관(14)에 부착된다.Specifically, the existing exogenous Fabry-Perot fiber optic sensor 10 is inserted into both sides of the capillary quartz glass tube 14 and forms air gaps therebetween, respectively, at both ends of the capillary quartz glass tube 14. It consists of fixed first and second single mode optical fibers 11 and 12. In this case, the first and second single mode optical fibers 11 and 12 are attached to the capillary quartz glass tube 14 through the epoxy resin 16.
그리고 상기 모세 석영 유리관(14)의 외주면에는 변형의 방향성 정보를 검출하기 위한 방향성 검출 센서(20)가 부착되어 있다. 이때, 방향성 검출 센서(20)로는 변형의 방향성을 측정할 수 있는 센서라면 어느 것이라도 가능하나 본 발명에서는 압전 재료를 사용하였다. A direction detecting sensor 20 is attached to the outer circumferential surface of the capillary quartz glass tube 14 to detect the directional information of the deformation. At this time, any of the sensors capable of measuring the directionality of deformation may be used as the direction detection sensor 20, but in the present invention, a piezoelectric material was used.
이렇게 광섬유 센서(10)에 방향성 검출 센서(20)를 결합함으로써, 민감성이 좋은 광섬유 센서의 변위 신호와 취득된 구조물의 방향성 정보를 이용하여 간단한 신호 처리를 통하여 구조물의 동특성 신호를 감지할 수 있게 된다.By combining the directional detection sensor 20 with the optical fiber sensor 10 as described above, the dynamic signal of the structure can be detected through simple signal processing by using the displacement signal of the optical fiber sensor having good sensitivity and the obtained direction information of the structure. .
도 2는 방향성 검출 센서로서 압전 재료를 사용한 경우, 압전 재료의 히스테리시스 거동과 방향성 변화량 거동을 나타낸 것으로서, 방향성 정보를 주는 압전 재료의 히스테리시스 거동이 본 발명에 어떠한 영향을 미치는지에 대해 알아본 결과를 나타낸 것이다. FIG. 2 shows the hysteresis behavior and the directional change amount behavior of the piezoelectric material when the piezoelectric material is used as the orientation detection sensor, and shows the results of the study on how the hysteresis behavior of the piezoelectric material giving the directional information affects the present invention. will be.
먼저, 압전 재료의 경우에 정현파로 구조물이 가진될 때, 도 2의 왼쪽 그림과 같은 히스테리시스 거동이 나타나게 된다. 이는 다시 말해서 동일한 양의 구조물의 변형에 대해 서로 다른 전하량을 발생하는 것으로, 구조물의 같은 변화량에 대해 정량적인 값의 차이가 나타나는 것을 의미하고, 정확한 구조물의 변형을 감지하지 못하는 경우라고 볼 수 있다.First, in the case of a piezoelectric material when the sinusoidal structure is excited, the hysteresis behavior shown in the left figure of FIG. In other words, different amounts of charge are generated for deformation of the same amount of structure, which means that a difference in quantitative value appears for the same amount of change in the structure, and it can be said that the case of not detecting the correct deformation of the structure.
그러나 본 발명에서는 이러한 압전 재료의 방향성 정보만을 취득하므로, 압전 재료의 히스테리시스 거동의 문제점을 보완할 수 있다. 이를 위해서 압전 재료가 구조물의 변형의 방향성 정보를 잘 반영하는가에 대한 검증이 필요하게 된다. However, in the present invention, since only the directional information of the piezoelectric material is obtained, the problem of hysteresis behavior of the piezoelectric material can be solved. This requires verification that the piezoelectric material reflects the directional information of the deformation of the structure well.
도 2의 오른쪽 그림에서 확인할 수 있듯이, 구조물 변형의 변화량이 양일 때, 양의 방향성 정보를, 음일때 음인 방향성 정보를 나타내고 있기 때문에(즉, 좌표계의 1, 3사분면에 분포), 구조물 변형의 변화량을 제대로 감지하는 것을 확인할 수 있다. As can be seen in the right figure of Fig. 2, since the amount of change in the structure deformation is positive, the positive direction information is shown when the change amount is negative (ie, distributed in the first and third quadrants of the coordinate system), the amount of change in the structure deformation You can see that it detects.
따라서 본 발명에서 압전 재료를 이용하여 방향성 정보를 얻는데 있어서 히스테리시스 거동이 아무런 영향을 주지 않음을 확인하였다. 또한, 도 2의 오른쪽 그림에서 나타난 거동은 실험을 통해 검증한 결과로서 고주파 영역에서도 이와 같은 경향을 나타내었고 따라서 고주파 영역에서도 동특성 감지에 적용 가능함으로 검증하였다.Therefore, it was confirmed that the hysteresis behavior has no effect in obtaining the directional information using the piezoelectric material in the present invention. In addition, the behavior shown in the right figure of FIG. 2 shows the same tendency in the high frequency region as a result of the experiment, and thus it is verified that it is applicable to the detection of dynamic characteristics in the high frequency region.
도 3은 본 발명에 따른 패치형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서를 이용한 신호처리 과정을 나타낸 것이다.Figure 3 shows a signal processing process using a patch-type exogenous Fabry-Perot optical fiber sensor according to the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 방법은, 상술한 패치형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서를 이용하여 광신호 강도와 방향성 정보를 취득하고, 상기 광신호 강도를 이용하여 위상 증분을 구하며, 상기 방향성 정보를 이용하여 보상된 위상 증분을 구하고, 상기 보상된 위상 증분을 소정의 횟수로 반복하여 구하는 위상 누적을 행하고, 이러한 위상 누적을 이용하여 구조물의 동특성을 실시간으로 감지하게 된다.As shown, the method according to the present invention obtains optical signal strength and directional information using the patch-type exogenous Fabry-Perot fiber optic sensor described above, obtains a phase increment using the optical signal strength, and uses the directional information. Compensated phase increments are obtained, and phase accumulation is performed by repeatedly obtaining the compensated phase increments a predetermined number of times, and the dynamic characteristics of the structure are sensed in real time using such phase accumulation.
보다 상세히 살펴보면, 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용하여 광신호강도(I)와 방향성 정보를 취득한다. 취득된 광신호강도(I)와 방향성 정보는 각각 다음과 같이 표현된다.Looking in more detail, the optical signal strength (I) and the directional information is obtained by using the optical fiber sensor according to the present invention. The obtained optical signal intensity I and directional information are respectively expressed as follows.
광신호강도는 I(tk+1)=A+Bcos{p(tk+1)+po)와 같이 표현되고, 여기서, A, B, p0 는 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서의 고유 상수로서 광신호 강도를 통해 쉽게 구할 수 있다. 그리고 p(tk+1)는 구조물의 변형을 나타내는 변수이다.The optical signal intensity is expressed as I (t k + 1 ) = A + Bcos {p (t k + 1 ) + p o ), where A, B, and p 0 are the intrinsic constants of the exogenous Fabry-Perot fiber sensor As can be easily obtained through the optical signal strength. And p (t k + 1 ) is a variable representing the deformation of the structure.
방향성 정보는 'sign(strain direction)'와 같이 표현된다.The directional information is expressed as 'sign (strain direction)'.
다음으로, 취득된 광신호강도(I)를 이용하여 다음의 수학식 1로부터 위상 증분, 즉 변형량(Dp)을 계산한다.Next, the phase increment, that is, the deformation amount D p , is calculated from the following equation (1) using the obtained optical signal intensity (I).
다음으로, 방향성 정보를 이용하여 다음의 수학식 2로부터 보상된 위상 증분을 구한다.Next, the compensated phase increment is obtained from Equation 2 below using the directional information.
상기 수학식 1, 2를 통한 위상 누적 기법을 이용하여 구조물의 변형량(P(k+1))을 구한다. The deformation amount P (k + 1) of the structure is obtained by using the phase accumulation method through Equations 1 and 2 above.
그리고 누적에 따른 오차는 밴드패스 필터를 사용함으로써 제거할 수 있다.Accumulation errors can be eliminated by using a bandpass filter.
이하, 본 발명에 따른 실험결과를 통해 작용효과를 살펴본다.Hereinafter, look at the effect through the experimental results according to the present invention.
도 4a, 4b는 구조물의 진동 신호를 레이저 신호와 본 발명을 통해 획득한 신호로 나타낸 그래프이다. 일반적으로 레이저 신호는 구조물의 변위를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있어서 진동 신호를 얻는데 많이 쓰이고 있기 때문에 본 발명이 구조물의 동특성 경향을 잘 나타내는지를 비교하고자 나타낸 것이다. 4A and 4B are graphs showing vibration signals of structures as signals obtained through laser signals and the present invention. In general, since the laser signal is widely used to obtain a vibration signal because the displacement of the structure can be accurately measured in real time, it is shown to compare whether the present invention shows the tendency of the dynamic characteristics of the structure well.
도 4a는 구조물의 자유 진동시 결과를 나타낸 것으로, 상단부에 있는 결과는 광신호를, 가운데 있는 결과는 레이저 신호를, 하단부의 결과는 본 발명에 따라 실시간 신호처리를 통해 얻은 결과를 나타낸 것이다. 결과에서 알 수 있듯이 왜곡된 광신호를 이용하여 신호처리함으로써 레이저 신호와 같은 구조물의 동특성 경향을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있다.Figure 4a shows the results of the free vibration of the structure, the result in the upper part is an optical signal, the center in the result is a laser signal, the bottom part is a result obtained by real-time signal processing according to the present invention. As can be seen from the results, it can be seen that the signal processing using the distorted optical signal exhibits a tendency of dynamic characteristics of the structure such as a laser signal.
도 4b는 구조물을 정현파로 가진할 때의 결과를 나타낸 것으로 강제 진동시에도 구조물의 동특성 경향을 잘 나타내고 있는 것을 확인할 수 있다.Figure 4b shows the result when the structure is excited with a sine wave, it can be seen that the dynamic characteristics of the structure well exhibited even during forced vibration.
도 5a, 5b는 스트레인 게이지 신호와 본 발명을 통해 획득된 신호를 나타낸 그래프로서, 본 발명을 구조물에 부착하여 스트레인 게이지 신호와 비교하였다. 5A and 5B are graphs showing a strain gauge signal and a signal obtained through the present invention, and the present invention is attached to a structure and compared with the strain gauge signal.
도 5a에서 상단부에 있는 결과는 광신호를, 가운데 있는 결과는 스트레인 게이지 신호를, 하단부 결과는 본 발명에 따라 실시간 신호처리를 통해 얻은 결과를 나타낸 것이다. 결과를 통해 알 수 있듯이 구조물의 동특성 경향을 잘 감지하고 있는 것을 확인할 수 있다. In FIG. 5A, the upper end shows an optical signal, the middle end shows a strain gauge signal, and the lower end shows a result obtained through real-time signal processing according to the present invention. As can be seen from the results, it can be seen that the dynamic trend of the structure is well sensed.
또한, 도 5b와 같이 변형 범위가 작은 경우에 스트레인 게이지의 경우 왜란 성분에 의해 구조물의 변형을 감지하기 어려우나 본 발명의 경우에는 광섬유를 사용함에 따라 전기 왜란의 영향이 없고 매우 작은 변형까지도 감지가 가능한 것을 확인할 수 있다.In addition, when the strain range is small as shown in FIG. You can see that.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 방향성 검출 센서의 히스테리시스 거동에 대해서도 방향성 정보만을 취득하였기 때문에, 각 센서의 장점(광섬유 센서의 민감성과 저렴한 가격)만을 취득하여 단점(광섬유 센서의 신호 왜곡 현상과 방향성 검출 센서의 히스테리시스 거동)을 보완하는 새로운 센서를 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, since only the directional information is obtained for the hysteresis behavior of the directional detection sensor, only the advantages (sensitivity and low cost of the optical fiber sensor) of each sensor are acquired and disadvantages (signal distortion and directionality of the optical fiber sensor). There is an effect that a new sensor can be obtained that compensates for the hysteresis behavior of the detection sensor.
또한, 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서와 방향성 정보를 이용하여 간단한 신호처리를 통해 구조물의 동특성에 따른 변형 신호를 실시간으로 획득할 수 있다. In addition, by using the exogenous Fabry-Perot fiber optic sensor and the directional information, it is possible to obtain a deformation signal according to the dynamic characteristics of the structure in real time through simple signal processing.
또한, 기존의 신호 왜곡이 나타나는 문제를 해결하므로써 감지할 수 있는 변형 범위를 확대하여 적용 가능한 기술 범위를 확대할 수 있다. In addition, by solving the problem that the existing signal distortion appears, it is possible to expand the applicable technology range by expanding the detectable deformation range.
따라서 항공기, 우주 구조물 또는 교량과 같은 토목 구조물에 적용하여 기존의 센서 시스템에 비해 경제적인 건전성 모니터링 시스템을 구성하거나 구조물의 동특성을 감지하여 진동 제어에 적용 가능할 것으로 보인다.Therefore, it is expected to be applicable to vibration control by constructing economic health monitoring system by applying it to civil structures such as aircraft, space structure or bridge, or by detecting dynamic characteristics of structure compared to existing sensor system.
또한, 미세 감지 특성을 이용하여 미세 기전 시스템에 적용 가능하며, 이는 기존의 고 가격 센서를 대체할 수 있을 것으로 예상된다.In addition, the micro-sensing characteristics can be applied to micro-mechanical systems, which is expected to replace existing high price sensors.
도 1은 본 발명에 따른 패치형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a patched exogenous Fabry-Perot fiber optic sensor according to the present invention.
도 2는 방향성 검출 센서로서 간단히 이용될 수 있는 압전 재료를 사용한 경우, 압전 재료의 히스테리시스 거동과 방향성 변화량 거동을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the hysteresis behavior and the directional change behavior of the piezoelectric material when the piezoelectric material which can be simply used as the direction detection sensor is used.
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 신호처리 과정을 나타낸 블럭도이다.3 is a block diagram illustrating a signal processing process using an optical fiber sensor according to the present invention.
도 4a, 4b는 구조물의 진동 신호를 레이저 신호와 본 발명을 통해 획득한 신호로 나타낸 그래프이다.4A and 4B are graphs showing vibration signals of structures as signals obtained through laser signals and the present invention.
도 5a, 5b는 스트레인 게이지 신호와 본 발명을 통해 획득된 신호를 나타낸 그래프이다.5A and 5B are graphs showing a strain gauge signal and a signal obtained through the present invention.
도 6은 기존의 외인성 패브리-페롯 광섬유 신호의 왜곡 현상을 나타낸 그림이다.6 is a diagram illustrating a distortion phenomenon of a conventional exogenous Fabry-Perot fiber signal.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
10 : 기존 외인성 페브리-페롯 광셈유 센서10: Exogenous exogenous Fabry-Perot photosemester sensor
11, 12 : 단일모드 광섬유11, 12: single mode fiber
14 : 모세 석영 유리관14: capillary quartz glass tube
16 : 에폭시 수지 16: epoxy resin
20 : 방향성 검출 센서20: directional detection sensor
Claims (6)
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|---|---|---|---|---|
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