KR100625807B1 - 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법 - Google Patents

브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법에 관한 것으로, 광섬유를 구조물에 설치하고, 펄스폭이 서로 다른 각 펄스광을 쌍으로 설정하여, 광섬유에 순차 진행시켜, 각 후방 산란광 및 각 브릴루앙 게인 스펙트럼을 획득한 뒤, 각 브릴루앙 게인 스펙트럼의 대비로부터 정규 스펙트럼을 산출하여 이를 기초로 브릴루앙 주파수를 획득하는 방법에 관한 것이다. 이처럼 획득한 브릴루앙 주파수에 해당 구조물의 물리량에 관한 환산계수를 곱하여 해당 물리량을 획득할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 방법에 따르면, 감지신호를 취득할 수 있는 광섬유의 구간이 짧아져 결과적으로 공간분해능이 향상될 수 있는 특징이 있다.
브릴루앙, 광섬유, 센서, 물리량, 측정, 스펙트럼, 공간분해능

Description

브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법{A Physical Quantity Measuring Method Using A Brillioun Optical Fiber Sensor}
도 1은 종래 브릴루앙 광섬유 센서의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 센서를 사용하여 특정 구조물의 분포 온도를 측정하고 획득한 브릴루앙 게인 스펙트럼,
도 3은 본 발명에 따라 취득되는 신호처리 과정을 설명하기 위해 후방 산란광의 누적구간을 도식화한 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법의 순서도,
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 각 브릴루앙 게인 스펙트럼의 획득과정을 세부적으로 나타내는 순서도,
도 6a는 본 발명에 따른 측정방법을 보 형상의 구조물을 사용하여 실시하는 모습의 개념도,
도 6b는 도 6a의 A-A선에 따른 단면도,
도 7은 도 6a의 실시예에 따라 획득되는 브릴루앙 게인 스펙트럼,
도 8은 도 6a의 구조물에 관한 변형율 측정결과를 도시한 그래프도,
도 9는 본 발명에 따른 신호처리 전/후의 스펙트럼 선폭을 공간분해능과 비 교한 그래프도이다.
< 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 >
100: 광섬유, 200: 단순보,
300: 무게추.
본 발명은 광섬유 및 광섬유의 브릴루앙 산란(Brillouin scattering)을 이용하여 정적 구조물(교량,건물 등) 또는 동적 구조물(항공기,자동차 등)의 물리적 변화(예를 들어 온도, 변형율 등)를 측정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2종의 펄스광과 이에 따라 수득되는 2종의 후방 산란광을 이용하여 보다 향상된 공간분해능으로 해당 구조물의 물리량 및 그 분포를 측정할 수 있는 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 브릴루앙 산란은 기체, 액체 또는 고체 내에서 물리적으로 여기된 분자운동에 의해 발생한 음파와 관련되어 있다고 알려져 있다.
이러한 브릴루앙 산란이 광섬유에 응용된 것으로, 브릴루앙 광섬유 센서가 개발되어 있다. 브릴루앙 센서 구조는, 광섬유에 펄스광이 전송될 때 광섬유 내부의 진동파와 작용하여 상기 펄스광과는 다른 주파수 대역으로 산란되는 것이다. 만일 광섬유에 대해 특정 물리량(열, 하중 등)이 가해졌을 경우 이에 따라 여기된 광섬유의 분자는 음파를 형성하고 펄스광과 작용하게 된다. 따라서 산란된 펄스광은, 음파에 의해 입사될 때와 다른 주파수를 갖게 되고, 이를 검출함으로써, 해당 물리량을 측정할 수 있기 때문에, 감지 구조로서 활용할 수 있다.
도 1은 종래 브릴루앙 센서의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 센서를 사용하여 특정 구조물의 분포 온도를 측정하고 획득한 브릴루앙 게인 스펙트럼이다. 우선 도 1에 도시된 바와 같이, 광섬유(10)의 양단에 펄스광 및 탐촉광을 광섬유에 전송할 각 광원부(20,30)가 대향 배치되어 있다.
광섬유(10)의 일단에 배치된 제 1광원부(20)에서는 광섬유(10)의 타단을 향해 펌핑 펄스광(pumping pulse light)을 전송한다. 그리고 광섬유(10)의 타단에 배치된 제 2광원부(30)에서는 연속되는 파형의 탐촉광(continous wave probe light)을 광섬유(10)의 일단을 향해 전송한다. 그리고 각 광원부(20,30) 사이로 노출된 광섬유(10)의 구간은 특정 구조물(예를 들어 건물, 교량 등)에 부착됨으로써, 감지구간으로서 기능하게 된다.
그리고 광섬유(10)에 광수신기(40)를 연계시키면, 상기 구조물에 부착된 광섬유(10) 부분이 감지구조로서 기능하게 되어 구조물의 온도변화에 따라 반송되는 산란광 주파수와, 펌핑 펄스광 및 탐촉광의 주파수 차이를 비교할 수 있고, 또한 산란광 주파수는 온도변화가 극심할수록 커지기 때문에, 이를 토대로 온도를 측정할 수 있는 장치구조가 마련될 수 있다.
광섬유(10)의 양단에서 펌핑 펄스광과 탐촉광을 배치하여 광섬유(10)에 빛을 입사시킬 때, 펌핑 펄스광의 주파수를 Vp 라고 하고, 탐촉광의 주파수를 Vcw 라고 하면, 펄스광과 탐촉광의 주파수 차이 ΔV= Vp - Vcw 이다.
이러한 ΔV를 광섬유(10)의 브릴루앙 주파수 천이(shift)와 일치시키도록 주파수를 조정하게 되면, 펌핑 펄스광은 유도 브릴루앙 산란에 의해 탐촉광으로 광에너지 변환을 하며, 이에 따라 탐촉광은 광섬유(10) 내에서 브릴루앙 광증폭을 하게 된다. 이에 따라 브릴루앙 신호의 해석이 용이하게 된다.
증폭된 탐촉광의 광신호는 광수신기(40)에 의해서 전기신호로 변환되며, 이 전기신호는 ΔV 및 광수신기에 검출되는 시간에 따라서 도 2와 같은 브릴루앙 게인 스펙트럼의 특성을 갖는다.
구조물의 표면에 부착/설치된 광섬유(10)가 온도 등에 의하여 변화를 겪게 되면, 해당 광섬유(10)의 브릴루앙 주파수 값이 도 2에서와 같이 변화가 된다.
광섬유 분자는 탐촉광이 펌핑 펄스광을 만나게 되면 열적 여기를 일으키면서 소정의 음향 진동을 겪으면서 브릴루앙 산란 광을 일으킨다. 이러한 브릴루앙 산란 증폭 현상은 애초 입사된 펄스광과 탐촉광의 주파수 사이에 차이가 일정한 값을 가질 때 발생하게 되고, 이것이 브릴루앙 주파수 값이다. 이러한 브릴루앙 주파수는 광섬유 자체의 물성으로 외부에서 작용하는 온도나 변형률과 같은 물리량에 비례하여 변화된다.
이러한 주파수 천이값은 상기 ΔV와 일치할 때 최대의 출력을 보이게 되며, 도 2에서는 ΔV의 값을 10.8 GHz, 10.85GHz, 10.9GHz, 10.95GHz로 설정한 주파수 표시축과, 광밀도축(mW)과, 광섬유(10)의 감지구간의 설치거리(km)에 따라 주파수 천이값의 분포를 나타내고 있다. 이를 토대로 온도변화를 표시한 예시 그래프가 상부에 도시되고 있다. 상기 ΔV의 주파수 변화단계가 보다 많이 설정될수록 더 정밀 한 분포를 얻을 수 있다.
그러나 종래 브릴루앙 센서구조는, 기준으로 설정되는 상기 ΔV에 관한 데이터를 획득하기 위해 2개의 광원부 즉 제 1광원부(20) 및 제 2광원부(30)가 광섬유(10)의 양단에 배치되는 구조와, 제 2광원부(30)의 탐촉광이 펄스광의 형태로 출사됨에 따라 측정결과를 얻기 위하여 매우 긴 시간을 필요로 하는 문제점을 안고 있다.
따라서 만일 대형 구조물에 적용하였을 경우 온도변화를 일으키게 하는 요인 예를 들어 화재가 발생하였을 경우 이를 즉각적으로 파악하지 못하는 등의 단점이 있다.
아울러 브릴루앙 광섬유 센서 구조에서, 광섬유를 감지부로 사용하면서 특정위치에서 측정되는 물리량이 얼마만큼의 길이 내에서 감지구간으로서 유효한지가 매우 중요하다. 이와 같이 브릴루앙 광섬유 센서 구조에서, 임의의 위치에서의 측정값을 기준으로 분포 물리량의 영향을 받게 되는 구간의 크기(또는 길이)를 공간분해능이라고 한다.
즉 어떤 광섬유 센서 구조의 공간분해능이 1 m 라고 한다면, 해당 구간의 광섬유의 길이 1 m 이내에서 감지신호 1개를 얻게 됨을 의미하게 된다. 이러한 공간분해능은 광섬유 센서 구조에서 그 펌핑 펄스광의 폭에 직접적으로 비례한다고 알려져 있다.
펌핑 펄스광이 광섬유에서 후방으로 산란되는 구간은 펄스광이 광섬유 내에서 차지하게 되는 길이의 1/2 배이므로, 펄스 폭이 10 nsec 일 경우 광섬유의 내부 를 진행하는 빛의 속도인 약 2,000,000 km/s를 고려한다면, 2,000,000 km/s × 10 nsec × 1/2의 계산에 의거하여 공간분해능은 1m 가 된다.
따라서 10 nsec 펄스폭을 갖는 펌핑 펄스광을 사용하여 광섬유 센서 구조를 작동시킬 경우, 1 m의 공간분해능을 갖는 신호를 얻게 된다. 또한 광섬유의 해당 길이에서 더욱 정밀한 신호를 얻으려면, 공간분해능을 작게 하여 작동시키는 것이 필요하다. 그런데 이럴 경우 펌핑 펄스광의 에너지가 작아져서 산란광 증폭을 일으키는 증폭도가 떨어지는 문제가 발생한다.
일반적으로 브릴루앙 산란을 일으키기 위해서는 최소한 10 nsec 이상의 펄스광을 사용해야만 브릴루앙 산란광 증폭이 발생하고, 50 nsec 이하의 펄스폭에서는 브릴루앙 산란 스펙트럼의 선폭이 크게 증가되어 게인 최고점을 결정하는데 어려움이 있다고 조사된 바 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1목적은, 펄스폭이 서로 다른 한 쌍의 펄스광을 이용하고 획득한 각 게인 스펙트럼을 대비시켜 물리량을 측정할 수 있는 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법을 제공하는 것이다.
그리고 본 발명의 제 2목적은, 각 게인 스펙트럼의 대비로 후방 산란광의 누적공간이 짧은 정규 스펙트럼을 획득하고 이를 기초로 물리량을 측정함으로써, 감지신호를 짧은 광섬유 구간에서 측정함이 가능하여 공간분해능을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법을 제공하는 것이 다.
이와 같은 본 발명의 목적들은, 광섬유의 브릴루앙 산란을 이용한 물리량 측정방법에 있어서,
광섬유(100)를 감지구조로, 소정의 구조물에 설치하는 단계(S1000);
펄스폭이 서로 다르고, 펄스폭 대비 쌍을 이루는 제 1펄스광 및 제 2펄스광을 선정하는 단계(S2000);
각 펄스광을 상기 광섬유(100)로 순차 진행시켜 각 브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3000);
각 브릴루앙 게인 스펙트럼을 대비시켜 정규 스펙트럼을 획득하는 단계(S4000);
정규 스펙트럼으로부터 최고점에 있는 브릴루앙 주파수를 결정하는 단계(S5000); 및
측정하고자 하는 해당 물리량의 환산계수를 상기 브릴루앙 주파수와 곱하여 해당 물리량을 산출/획득하는 단계(S6000);를 포함하는 것을 특징으로 하는 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법에 의하여 달성된다.
여기서 각 브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3000)는, 상대적으로 펄스폭이 큰 제 1펄스광을 광섬유(100)로 진행시키고, 해당 탐촉광을 진행시켜 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3100)와,
상대적으로 펄스폭이 작은 제 2펄스광을 광섬유(100)로 진행시키고, 해당 탐촉광을 진행시켜 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3200)로 이루어지 는 것이 바람직하다.
그리고 정규 스펙트럼을 획득하는 단계(S4000)에서는, 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼으로 나누어 상기 정규화 스펙트럼을 산출하는 것이 바람직하다.
또한 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3100)는, 해당 탐촉광의 주파수를 소정의 주파수 조사범위에서 최초의 주파수로 설정하는 단계(S3110)와,
제 1펄스광 및 해당 탐촉광을 진행시키고, 제 1후방 산란광을 취득하는 단계(S3120)와,
제 1후방 산란광을 설정된 평균화 횟수만큼 반복 취득하여 평균화 처리하는 단계(S3130)와,
평균화 처리횟수가 완료되었는지를 판단하는 단계(S3140)와,
완료되지 않았을 경우 제 1후방 산란광의 취득단계(S3120)부터 다시 진행하고, 완료되었을 경우 탐촉광의 주파수가 주파수 조사범위에서 최종 주파수인지를 판단하는 단계(S3150)와,
최종 주파수가 아닐 경우 설정된 주파수의 단계적 증가폭에 해당되는 만큼을 당해 탐촉광의 사용 주파수에 더하여 갱신하고, 제 1후방 산란광의 취득단계(S3120)부터 다시 진행하는 단계(S3160)와,
최종 주파수일 경우 제 1후방 산란광에 관한 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 완성하는 단계(S3170)를 포함하는 것이 바람직하다.
아울러 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3200)는, 해당 탐촉광 의 주파수를 소정의 주파수 조사범위에서 최초의 주파수로 설정하는 단계(S3210)와,
제 2펄스광 및 해당 탐촉광을 진행시키고, 제 2후방 산란광을 취득하는 단계(S3220)와,
제 2후방 산란광을 설정된 평균화 횟수만큼 반복 취득하여 평균화 처리하는 단계(S3230)와,
평균화 처리횟수가 완료되었는지를 판단하는 단계(S3240)와,
완료되지 않았을 경우 제 2후방 산란광의 취득단계(S3220)부터 다시 진행하고, 완료되었을 경우 탐촉광의 주파수가 주파수 조사범위에서 최종 주파수인지를 판단하는 단계(S3250)와,
최종 주파수가 아닐 경우 설정된 주파수의 단계적 증가폭에 해당되는 만큼을 당해 탐촉광의 사용 주파수에 더하여 갱신하고, 제 2후방 산란광의 취득단계(S3220)부터 다시 진행하는 단계(S3260)와,
최종 주파수일 경우 제 2후방 산란광에 관한 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼을 완성하는 단계(S3270)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하 본 발명에 따른 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법에 관하여 첨부된 도면과 더불어 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따라 취득되는 신호처리 과정을 설명하기 위해 후방 산란광의 누적구간을 도식화한 개념도이다. 본 발명은, 서로 다른 펄스폭을 갖는 각 펄스광을 사용하고, 이에 따라 취득되는 각 후방 산란광의 대비함으로써, 감지신호의 취득을 보다 짧은 감지구간에서 실현할 수 있는 방법에 관한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 펄스폭을 갖고 펄스폭 대비 쌍을 이루는 2개의 펄스광을 단일의 광섬유(100)를 따라 순차 진행시키고, 취득된 2개의 브릴루앙 산란광이 해당 광섬유(100)에서의 위치에 따라 도식화되고 있다.
제 1브릴루앙 산란광은, x에서부터 x + Δz2의 위치까지 누적되어 표시되고 있고, 제 2브릴루앙 산란광은, x에서부터 x + Δz1의 위치까지 누적되어 표시되고 있다. 이 때 각 브릴루앙 산란광의 차이, 즉 Δz2 - Δz1에 해당되는 구간에서, 제 1브릴루앙 산란광과 제 2브릴루앙 산란광의 그 누적량의 차이를 보이고 있다. 이 차이는 각 브릴루앙 산란광보다 상대적으로 작은 구간에서 나타내고 있으며, 이에 따라 각 브릴루앙 산란광을 통해 얻어지는 공간분해능 특히 광섬유(100)의 길이로 표시되는 공간분해능의 크기보다 상대적으로 작게 된다.
따라서 결과적으로 보다 짧은 광섬유(100)의 길이 즉 구간에서, 감지신호를 취득할 수 있는 방식이 마련된다. 일반적으로 보다 짧아진 광섬유(100)의 길이로부터 감지신호를 취득할 경우 공간분해능이 향상되었다고 하는 바, 본 발명에서와 같이, 각 브릴루앙 산란광의 대비를 통해 도출되는 차이로부터 보다 짧은 광섬유(100)의 구간에서 감지신호를 취득할 수 있기 때문에, 공간분해능의 향상이 구현될 수 있다.
아래의 수학식 1, 2, 3은, 앞서 언급한 본 발명에 따른 공간분해능 향상을 위한 후방 산란광의 신호처리 방식의 원리를 나타내는 것이다.
Figure 112004007797075-pat00001
Figure 112004007797075-pat00002
위의 수학식 1, 2 는 서로 다른 펄스폭을 갖는 각 펄스광으로부터 뒤돌아오는 각 후방 산란광의 크기이면서 각 브릴루앙 게인 스펙트럼을 의미한다. 여기서 x는 각 후방 산란광이 돌아오는 위치이고, I(L,ν)는 후방 산란광의 크기이다. 그리고 L은 감지 광섬유(100)의 길이이고, α는 광섬유(100)의 손실 계수이다. 또한 g(z',ν)는 브릴루앙 게인 계수이고, ΔIpu(z',ν)는 펄스광의 세기이다.
수학식 1,2에서, 각 적분구간은 (Δz2-Δz1)의 차이를 두고 있는 것을 알 수 있다. 그리고 x에서 x+Δz1까지 구간에서의 적분은 각 수학식에 동일하게 포함된다. 이 부분은 아래의 수학식 3에서와 같이, 각 브릴루앙 게인 스펙트럼 신호의 비를 취할 경우 제거되고, 이에 따라 정규 브릴루앙 게인 스펙트럼이 획득된다.
Figure 112004007797075-pat00003
여기서 NBGS(x,ν)는 정규 브릴루앙 게인 스펙트럼을 의미한다. 즉, Δz2-Δz1 구간에서의 누적된 후방 산란광으로서, 애초 취득된 각 후방 산란광의 차이에 해당되는 부분이다.
이 때 Δz2 - Δz1 구간에서의 차이가 작을 경우, 즉 각 후방 산란광의 차이가 작을 경우에는, 그만큼 짧은 광섬유(100) 구간에서도 감지신호를 획득할 수 있음을 의미하므로, 결과적으로 우수한 공간분해능의 구현이 가능하다. 이와 같은 신호의 처리과정을 통해 획득된 브릴루앙 주파수는 해당 물리량에 관한 환산계수와의 곱을 통해 해당 물리량의 산출에 기능할 수 있다.
여기서 각 수학식을 통해 이루어지는 본 신호처리 과정을 이용하게 되면, 브릴루앙 게인 발생의 한계치인 10 nsec 보다 충분히 큰 펄스폭을 이용하면서도 공간분해능은 광섬유(100)의 길이로서 약 1m 또는 그 이하로도 구현이 가능하다.
그리고 정규 브릴루앙 게인 스펙트럼인 NBGS도 공간분해능이 약 5m 이하로 작아짐에 따라 스펙트럼 게인이 감소하거나 선폭이 넓어지는 현상을 피할 수 있다. 따라서 펄스광을 상승시간과 하강시간이 매우 짧은 펄스신호로 변조시킬 수 있을 경우, 이러한 신호처리를 통해 공간분해능을 1m 이내로 줄일 수 있음이 가능하다.
도 4는 본 발명에 따른 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법의 순서도이다. 본 발명에 따른 측정방법은, 펄스폭이 서로 다른 각 펄스광을 쌍으로 설정/선택하고, 이를 동일한 광섬유(100)에 전송할 경우 취득되는 각 후방 산란광을 앞서 설명한 신호처리 방식을 통해 처리한다. 그러면 각 후방 산란광의 차이를 게인 스펙트럼의 비로 산출할 수 있고, 결과적으로 얻어지는 정규 게인 스펙트럼을 기초로 브릴루앙 주파수를 획득할 수 있다.
이렇게 얻어지는 브릴루앙 주파수로부터 감지되는 해당 물리량을 산출할 수 있는데, 앞서 언급된 바와 같이, 각 게인 스펙트럼의 비를 이용하게 되므로, 그리고 이것은 각 후방 산란광의 해당 구간에서의 차이에 의해 산출되므로, 애초 취득된 각 후방 산란광 내지 각 게인 스펙트럼 보다 상대적으로 작음을 의미한다. 따라서 결과적으로 보다 짧아진 광섬유(100) 구간에서 감지신호의 취득을 용이하게 할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 브릴루앙 감지구조로서, 주지된 설치방법에 기초하여, 광섬유(100)를 특정 구조물(예를 들어 건물,교량,항공기,선박 등)에 설치한다(S1000). 이 때 광섬유(100)는 커플러 구조로부터 분기되고, 커플러 구조에 복귀되는 단일 가닥화하여 설치하는 것이 바람직하다. 그리고 각 펄스광을 전송할 경우 취득되는 후방 산란광의 신호처리를 위해 기본적인 변수인 평균화 횟수, 샘플링 개수, 샘플링 속도, 주파수 조사범위, 주파수의 단계적 증가폭 등을 설정한다. 이에 따라 각 펄스광을 전송할 준비가 끝난다.
이 후 사용할 제 1펄스광과 제 2펄스광을 설정하는데, 이 때 각 펄스광을 쌍으로 규정하면서 그 기준은 각 펄스광의 펄스폭이다. 제 2펄스광에 비해 제 1펄스광의 펄스폭이 상대적으로 큰 것을 선택한다. 이 때 선택되는 각 펄스광의 펄스폭 또는 각 펄스폭의 차이는 이후 공간분해능을 결정짓는 요소이다. 따라서 해당 구조물의 크기(특히 면적), 구획구간의 배치구조, 감지할 물리량(온도,하중 또는 변형률)에 따라 사용할 펄스광의 각 펄스폭을 미리 설정하는 것이 바람직하다(S2000).
이 후 제 1펄스광 및 제 2펄스광을 순차적으로 광섬유(100)를 통해 전송시키고, 제 1후방 산란광과 제 2후방 산란광을 취득하고, 이를 기초로 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼 및 제 2브릴루앙 스펙트럼을 취득한다.(S3000)
이러한 각 브릴루앙 스펙트럼의 취득과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선 상대적으로 펄스폭이 큰 제 1펄스광을 해당 광섬유(100)의 일측에서부터 전송시킨다. 이 때 연속적인 파형의 탐촉광(continuous wave probe light)가 광섬유(100)의 타측에서부터 전송되고 광섬유(100)에는 특정 물리량이 작용하고 있다. 따라서 도 3에서 설명한 바와 같은, 상대적으로 큰 누적구간을 갖는 제 1후방 산란광이 취득되는 바, 앞서 언급한 수학식 1을 이용하여 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 산출/획득한다.(S3100)
그리고 제 1펄스광에 대해 펄스폭 대비 쌍을 이루는 제 2펄스광을 해당 광섬유(100)의 일측에서부터 전송시킨다. 그러면 탐촉광과의 브릴루앙 산란이 해당 물리량에 의해 발생되고, 제 1후방 산란광에 비해 상대적으로 작은 누적구간을 갖는 제 2후방 산란광이 취득된다. 그리고 수학식 2를 이용하여 제 2브릴루앙 게인 스펙 트럼을 산출/획득한다(S3200). 이에 따라 제 1펄스광 및 제 2펄스광을 사용하여 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼 및 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼을 획득하였다.
그리고 이 같이 획득한 각 브릴루앙 게인 스펙트럼을 수학식 3을 이용하여 정규 스펙트럼을 획득하는데, 즉 상대적으로 누적구간이 큰 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 작은 누적구간을 갖는 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼을 나누어 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼과 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼의 비인 정규 스펙트럼을 산출한다.(S4000)
이 후 산출/획득된 정규 스펙트럼에서 최대출력의 주파수를 찾는다. 이렇게 찾아낸 주파수가 브릴루앙 주파수이다.(S5000) 이 때 결정된 브릴루앙 주파수는, 각 후방 산란광의 누적구간에서, 그 차이에 해당되는 구간 즉 각 후방 산란광보다 작은 누적구간을 갖는 부분에 의해 결정된 것인 바, 보다 향상된 공간분해능을 구현할 수 있는 방식이 제공되고 있다. 그리고 결정된 브릴루앙 주파수에 해당 물리량의 환산계수를 곱하여 해당 물리량을 최종적으로 산출한다(S6000).
도 5a 및 5b는 도 4에 도시된 각 브릴루앙 게인 스펙트럼의 획득과정을 세부적으로 나타내는 순서도이다. 도 5a,5b에 도시된 바와 같이, 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼 또는 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득할 경우, 우선 탐촉광의 주파수를 기본변수 설정과정에서 설정된 주파수 조사범위에서 가장 초기의 주파수값으로 설정한다(S3110, S3210).
그리고 제 1펄스광 및 제 2펄스광을 전송하고, 탐촉과을 진행시키면서, 제 1후방 산란광 및 제 2후방 산란광을 취득한다(S3120, S3220).
이 후 기본변수 설정과정에서 설정한 것 중 평균화 횟수에 부응하도록 후방 산란광을 설정된 평균화 횟수만큼 반복적으로 취득하는 평균화 처리를 수행한다(S3130, S3230). 그리고 평균화 횟수의 조건에 맞는지를 판단하는데, 만일 설정된 평균화 횟수 조건이 30번일 경우 30번의 평균화 횟수를 만족조건을 하여, 이를 만족할 때까지 각 후방 산란광의 취득을 반복한다(S3140, S3240).
해당 조건을 만족할 경우에는 다음 과정을 진행하고, 그렇지 않을 경우 최초의 후방 산란광 취득과정(S3120, S3220)으로 복귀하여 앞서 열거한 과정을 반복한다. 해당 조건을 만족하였을 경우, 탐촉광의 현재 사용 주파수가 앞서 설정된 주파수 조사범위에서 최종 주파수인지를 판단한다(S3150,S3250).
만일 최종 주파수가 아닐 경우, 설정된 주파수의 단계적 증가폭으로부터 소정의 증가폭에 해당되는 만큼을 현재 사용 주파수에 더하는 갱신과정을 진행한다(S3160, S3260). 그리고 각 후방 산란광의 최초 취득과정(S3120, S3220)으로 진행하여 앞서 열거한 과정들을 다시 수행한다.
그러나 만일 최종 주파수일 경우, 각 후방 산란광에 관한 각 브릴루앙 게인 스펙트럼이 완성/획득된다(S3170, S3270). 이러한 각 과정들을 통해 앞서 언급한 각 게인 스펙트럼의 취득과정(S3100,S3200)이 수행될 수 있다.
도 6a는 본 발명에 따른 측정방법을 보 형상의 구조물을 사용하여 실시하는 모습의 개념도이고, 도 6b는 도 6a의 A-A선에 따른 단면도이며, 도 7은 도 6a의 실시예에 따라 획득되는 브릴루앙 게인 스펙트럼이다. 우선 도 6a,6b에 도시된 바와 같이, 보 형상의 구조물에 광섬유(100)를 설치하고, 본 발명에 따른 측정방법을 실 시하였다.
이와 같이 구비된 구조물은, 양단의 하부가 지지되는 중공의 사각 단순보(200)이다. 본 실시예에서는 약 8m 정도 길이의 단순보(200)를 설치하고, 약 4km 에 달하는 길이의 광섬유(100)를 단순보(200)의 표면에 설치하였다. 그리고 단순보(200)에 물리량이 가해지도록 특정 위치에 약 200g의 무게추(300)를 얹어 집중하중을 유발하였다. 또한 단순보(200) 자체에 의한 자중도 작용하고 있다.
이와 같이 광섬유(100)가 설치된 상태에서, 각 펄스광을 광섬유(100)에 진행시키고, 탐촉광의 주파수를 기본변수 설정과정에서 설정된 주파수 조사범위 내에서 또한 설정된 주파수의 단계적 증가폭에 기초하여 증가시킨다. 이에 따라 탐촉광의 주파수를 해당 주파수 조사범위의 최초 주파수부터 최종 주파수까지 단계별로 증가시키면서 각 후방 산란광을 측정한다.
그러면 도 7에 도시된 바와 같은 브릴루앙 게인 스펙트럼을 얻게 된다. 획득된 게인 스펙트럼에서, 단순보(200)의 자중과 무게추(300)에 의한 집중하중에 의해 변형이 감지되는 주요 구간은 2.44km ∼ 2.5 km이다. 그리고 이 때 표시된 주파수 범위는 10.77∼10.92 GHz 이고, 이러한 범위에서 발생되는 광밀도는 0.007mW ∼ 0.047 mW 범위를 갖는다. 여기서 광섬유(100)의 길이방향으로 획득되는 각각의 주파수 중에서 후방 산란광의 크기 중 최대값을 나타내는 해당 주파수가 브릴루앙 주파수이다.
도 8은 도 6a의 구조물에 관한 변형율 측정결과를 도시한 그래프도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, X축에서는 위치를 m 단위로 나타내고 있고, Y축에서는 변형 율을 나타내고 있다. 앞에서 설명한 실시예에서 획득된 브릴루앙 주파수를 하기의 수학식 4를 이용하는 계산식 과정을 거치게 되면, 도 8과 같은, 변형율 결과를 얻게 된다.
Figure 112004007797075-pat00004
수학식 3에서, νbo 는 변형율이 없는 경우의 브릴루앙 주파수이고, νb 는 변형율이 있을 경우의 브릴루앙 주파수이다. 그리고 C는 변형율 계수이다. 이에 따라 ε로 표시되는 변형율이 산출된다.
이하 도 8의 변형율 결과를 얻기 위한 과정을 상세히 설명하기로 한다. 우선 주파수 조사범위는 10.79 MHz ∼ 10.89 MHz, 단계적 주파수 증가폭 1MHz, 평균화횟수 200번으로 기본변수들을 설정한다. 그리고 100 nsec 펄스폭과 90nsec 펄스폭을 갖는 제 1펄스광과 제 2펄스광을 선정한다. 그리고 이중 100 nsec 갖는 제 1펄스광을 입사시키면서 탐촉광의 최초초 주파수를 10.79 GHz로 설정하고, 후방 산란광을 200번 만큼 반복 취득하여 평균화 처리하였다.
이후 탐촉광의 주파수를 1 MHz 만큼 단계적으로 증가시키면서 후방 산란광을 200번에 걸쳐 취득하여 평균화 처리한다. 이러한 과정을 탐촉광의 주파수가 최종 주파수로 설정한 10.89 MHz 가 될 때까지 반복한다. 그러면 수학식 1로 표현되는 제 1후방 산란광 스펙트럼 즉 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 구할 수 있다.
그 후 90 nsec의 펄스폭을 갖는 제 2펄스광을 이용하여 동일하게 수행하면 수학식 2로 표현되는 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼을 더 얻게 된다. 그러면 공간분해능 1 m인 신호를 얻기 위하여 각 게인 스펙트럼을 수학식 3을 이용하여 서로 나눈다. 따라서 정규 브릴루앙 게인 스펙트럼을 구할 수 있다. 이 후 최대 출력을 나타내는 브릴루앙 주파수를 구하여 수학식 4를 통해 변형률로 바꾸면 도 8의 변형율 분포를 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 신호처리 전/후의 스펙트럼 선폭을 공간분해능과 비교한 그래프도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, X축은 공간분해능을 m 단위로 나타내고 있고, Y축은 선폭을 MHz 단위로 나타내고 있다. 우선 신호처리 이전 1m 의 공간분해능에 관한 선폭이 10 m의 공간분해능에 비해 약 50% 이상 증가하였다.
그런데 신호처리가 진행된 이후에는 거의 일정한 것으로 확인되었다. 이는 본 발명에 따른 공간분해능 향상 신호처리를 진행시킬 경우, 브릴루앙 게인 스펙트럼에서 최고점을 결정하는데 있어서의 정확도가 향상됨을 의미하고, 결과적으로는 물리량의 측정 정확도가 향상된 것을 의미한다.
이상과 같은 본 발명에 따른 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법에서, 단순보(200) 구조물을 이용한 실시예의 경우 4 km의 광섬유(100)에 대한 언급이 있었으나 이는 예시에 불과할 뿐, 해당 구조물의 구조, 측정하고자 하는 물리량, 크기 등에 따라 광섬유(100)의 설치길이를 달리하여 사용할 수 있음은 물론이다. 또한 변형율에 대한 실시예에 관해 언급하였지만 이외에, 열 발생에 따른 온도에 관한 측정도 본 발명에 따른 방법으로 가능하다.
상술한 본 발명에 따른 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법에 의하면, 쌍을 이루는 펄스광을 이용하고, 또한 각 게인 스펙트럼의 대비를 통해 정규 스펙트럼을 산출하고, 이를 기초로 브릴루앙 주파수를 획득하기 때문에, 짧은 광섬유 구간에서 감지신호를 취득할 수 있는 등 공간분해능이 대폭적으로 향상될 수 있는 특징이 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (5)

  1. 광섬유의 브릴루앙 산란을 이용한 물리량 측정방법에 있어서,
    광섬유(100)를 감지구조로, 소정의 구조물에 설치하는 단계(S1000);
    펄스폭이 서로 다르고, 펄스폭 대비 쌍을 이루는 제 1펄스광 및 제 2펄스광을 선정하는 단계(S2000);
    상기 각 펄스광을 상기 광섬유(100)로 순차 진행시켜 각 브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3000);
    상기 각 브릴루앙 게인 스펙트럼을 대비시켜 정규 스펙트럼을 획득하는 단계(S4000);
    상기 정규 스펙트럼으로부터 최고점에 있는 브릴루앙 주파수를 결정하는 단계(S5000); 및
    측정하고자 하는 해당 물리량의 환산계수를 상기 브릴루앙 주파수와 곱하여 해당 물리량을 산출/획득하는 단계(S6000);를 포함하는 것을 특징으로 하는 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각 브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3000)는,
    상대적으로 펄스폭이 큰 상기 제 1펄스광을 상기 광섬유(100)로 진행시키고, 해당 탐촉광을 진행시켜 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3100); 및
    상대적으로 펄스폭이 작은 상기 제 2펄스광을 상기 광섬유(100)로 진행시키고, 해당 탐촉광을 진행시켜 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3200);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 정규 스펙트럼을 획득하는 단계(S4000)에서는, 상기 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 상기 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼으로 나누어 상기 정규화 스펙트럼을 산출하는 것을 특징으로 하는 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3100)는,
    상기 해당 탐촉광의 주파수를 소정의 주파수 조사범위에서 최초의 주파수로 설정하는 단계(S3110);
    상기 제 1펄스광 및 해당 탐촉광을 진행시키고, 제 1후방 산란광을 취득하는 단계(S3120);
    상기 제 1후방 산란광을 설정된 평균화 횟수만큼 반복 취득하여 평균화 처리하는 단계(S3130);
    상기 평균화 처리횟수가 완료되었는지를 판단하는 단계(S3140);
    완료되지 않았을 경우 상기 제 1후방 산란광의 취득단계(S3120)부터 다시 진 행하고, 완료되었을 경우 상기 탐촉광의 주파수가 상기 주파수 조사범위에서 최종 주파수인지를 판단하는 단계(S3150);
    최종 주파수가 아닐 경우 설정된 주파수의 단계적 증가폭에 해당되는 만큼을 당해 탐촉광의 사용 주파수에 더하여 갱신하고, 상기 제 1후방 산란광의 취득단계(S3120)부터 다시 진행하는 단계(S3160); 및
    최종 주파수일 경우 상기 제 1후방 산란광에 관한 제 1브릴루앙 게인 스펙트럼을 완성하는 단계(S3170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼을 취득하는 단계(S3200)는,
    상기 해당 탐촉광의 주파수를 소정의 주파수 조사범위에서 최초의 주파수로 설정하는 단계(S3210);
    상기 제 2펄스광 및 해당 탐촉광을 진행시키고, 제 2후방 산란광을 취득하는 단계(S3220);
    상기 제 2후방 산란광을 설정된 평균화 횟수만큼 반복 취득하여 평균화 처리하는 단계(S3230);
    상기 평균화 처리횟수가 완료되었는지를 판단하는 단계(S3240);
    완료되지 않았을 경우 상기 제 2후방 산란광의 취득단계(S3220)부터 다시 진행하고, 완료되었을 경우 상기 탐촉광의 주파수가 상기 주파수 조사범위에서 최종 주파수인지를 판단하는 단계(S3250);
    최종 주파수가 아닐 경우 설정된 주파수의 단계적 증가폭에 해당되는 만큼을 당해 탐촉광의 사용 주파수에 더하여 갱신하고, 상기 제 2후방 산란광의 취득단계(S3220)부터 다시 진행하는 단계(S3260); 및
    최종 주파수일 경우 상기 제 2후방 산란광에 관한 제 2브릴루앙 게인 스펙트럼을 완성하는 단계(S3270);를 포함하는 것을 특징으로 하는 브릴루앙 광섬유 센서를 이용하는 물리량 측정방법.
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AT05003611T ATE474216T1 (de) 2004-02-25 2005-02-19 Methode zur messung einer physikalischen grösse mittels eines optischen brillouin fasersensors.
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US11/062,714 US7227123B2 (en) 2004-02-25 2005-02-22 Physical quantity measuring method using Brillouin optical fiber sensor
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DE (1) DE602005022244D1 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7473906B2 (en) 2005-04-28 2009-01-06 Claudio Oliveira Egalon Reversible, low cost, distributed optical fiber sensor with high spatial resolution
JP4775094B2 (ja) * 2006-04-21 2011-09-21 住友電気工業株式会社 ブリルアンスペクトル測定装置
US7356207B2 (en) 2006-06-05 2008-04-08 Honeywell International, Inc. Method and system for adjusting the sensitivity of optical sensors
JP4775173B2 (ja) * 2006-08-24 2011-09-21 住友電気工業株式会社 光ファイバ温度センサ
JP5122120B2 (ja) * 2006-12-13 2013-01-16 横河電機株式会社 光ファイバ特性測定装置
JP4643551B2 (ja) * 2006-12-20 2011-03-02 富士通株式会社 周波数自動監視回路、電子装置、周波数自動監視方法および周波数自動監視プログラム
US8287184B2 (en) * 2006-12-28 2012-10-16 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Fluid physical quantity measuring method and control method
JP5070874B2 (ja) * 2007-02-14 2012-11-14 住友電気工業株式会社 測定装置、異常検知装置及び異常検知方法
JP4930107B2 (ja) * 2007-03-06 2012-05-16 住友電気工業株式会社 光ファイバのｐｍｄ特性測定方法、線引方法、異常個所特定方法、光ファイバ伝送路構築方法
US7526149B1 (en) * 2008-07-21 2009-04-28 Qorex, Llc Dual wavelength strain-temperature Brillouin sensing system and method
CN101397904B (zh) * 2008-11-05 2012-08-29 大庆油田有限责任公司 一种应用光纤传感器监测井下套管受力的方法
US8463083B2 (en) * 2009-01-30 2013-06-11 Claudio Oliveira Egalon Side illuminated multi point multi parameter optical fiber sensor
GB201019117D0 (en) 2010-11-11 2010-12-29 Fotech Solutions Ltd Distributed optical fibre sensor
ITGE20110007A1 (it) * 2011-01-26 2012-07-27 Pegaso Systems S R L Sistema di monitoraggio termico e/o di trasmissione informazione per navi.
ES2392527B1 (es) 2011-05-13 2013-11-11 Universidad Pública de Navarra Dispositivo y procedimiento para la medida de la distribución de magnitudes físicas en una fibra óptica
US20130008180A1 (en) * 2011-07-07 2013-01-10 Diatzikis Evangelos V Method and apparatus for distributed cleft and liberated tile detection achieving full coverage of the turbine combustion chamber
CN103791935B (zh) * 2014-01-14 2016-10-05 燕山大学 一种脉冲细分叠加信号处理方法
US9341543B2 (en) * 2014-10-16 2016-05-17 Texas Instruments Incorporated Method and OTDR apparatus for optical cable defect location with reduced memory requirement
FR3066280B1 (fr) * 2017-05-11 2019-09-13 Febus Optics Dispositif optoelectronique de mesure repartie par fibre optique
EP3511155A1 (en) 2018-01-12 2019-07-17 Technische Universität Graz Apparatus and method for additive manufacturing
CN111750912B (zh) * 2020-06-23 2022-07-15 武汉烽理光电技术有限公司 高空间分辨率的大容量光栅阵列otdr差分解调方法及系统
CN111896137B (zh) * 2020-06-29 2022-02-18 太原理工大学 一种厘米级空间分辨率的分布式光纤拉曼传感装置及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030027471A (ko) * 2001-09-28 2003-04-07 주식회사 세기엔지니어링 광섬유 브릴루앙 시간영역해석 센서시스템과 이를 이용한변형률 측정 방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8520827D0 (en) * 1985-08-20 1985-09-25 York Ventures & Special Optica Fibre-optic sensing devices
DE69032810T2 (de) * 1989-01-03 1999-06-17 Marcos Y Kleinerman Fernmessung physikalischer Variablen mit faseroptischen Systemen
GB9315231D0 (en) * 1993-07-22 1993-09-08 York Ltd Optical time domain reflextometry
GB9408502D0 (en) * 1994-04-28 1994-06-22 Furukawa Research & Engineerin Distributed sensing apparatus
JP3094925B2 (ja) * 1996-10-31 2000-10-03 安藤電気株式会社 光ファイバ歪測定装置
GB9626099D0 (en) * 1996-12-16 1997-02-05 King S College London Distributed strain and temperature measuring system
US5929990A (en) * 1997-03-19 1999-07-27 Litton Systems, Inc. Fabry-perot pressure sensing system with ratioed quadrature pulse detection
GB9720980D0 (en) * 1997-10-02 1997-12-03 Furukawa Research & Engineerin Distributed sensing apparatus
JP3524431B2 (ja) * 1998-06-19 2004-05-10 岸田 欣増 測定装置
GB2367890B (en) * 2000-10-06 2004-06-23 Abb Offshore Systems Ltd Sensing strain in hydrocarbon wells
JP3686588B2 (ja) * 2001-02-26 2005-08-24 日本電信電話株式会社 光ファイバひずみ計測方法及びその装置
JP3795779B2 (ja) * 2001-08-24 2006-07-12 日本電信電話株式会社 光ファイバセンサによる構造部材応力集中部位検出方法
TW500912B (en) * 2001-11-30 2002-09-01 Nat Chao Tung University Libra Method to sense the stress and temperature distribution of fiber simultaneously
US6813403B2 (en) * 2002-03-14 2004-11-02 Fiber Optic Systems Technology, Inc. Monitoring of large structures using brillouin spectrum analysis
JP3930023B2 (ja) * 2002-11-01 2007-06-13 欣増 岸田 分布型光ファイバセンサシステム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030027471A (ko) * 2001-09-28 2003-04-07 주식회사 세기엔지니어링 광섬유 브릴루앙 시간영역해석 센서시스템과 이를 이용한변형률 측정 방법

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