KR100923104B1 - 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서 - Google Patents

초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서 Download PDF

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오일권
임승현
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전남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초음파를 인가하여 반사되는 초음파의 신호를 분석함으로써 기체를 감지하는 광섬유 기체감지센서에 관한 것이다.
광섬유 기체감지센서, 초음파, 팔라디움

Description

초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서{Optical fiber gas sensor using ultrasonic wave}
본 발명은 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초음파를 인가하여 반사되는 초음파의 신호를 분석함으로써 기체를 감지하는 광섬유 기체감지센서에 관한 것이다.
광섬유를 응용한 센서 기술은 기존에 사용하고 있는 센서에 비하여 여러 가지 장점이 있기 때문에 다양한 분야에서 폭넓게 이용되고 있다. 광섬유의 기계적 특징은 가볍고 크기가 작으며 응답속도가 빠를 뿐만 아니라, 외부의 전기적 노이즈에 대하여 독립적이며 쉽게 부식이 되지 않는다. 이와 같은 특징은 구조물의 내부에 삽입된 형태의 센서나 화학적, 생물학적 센서에 응용하기에 적합하여 큰 규모의 구조물에 삽입되어 응력이나 진동 또는 손상 등을 감지하거나, 화학물질에 대한 조성을 판별하는 등 여러 분야에 걸쳐 다양한 응용이 가능하다.
이러한 광섬유센서의 기본적인 측정방식은 빛을 광섬유에 입사하여 특정 부분에 대하여 반사되는 빛의 파장의 변화를 감지한 후 그 차이를 분석함으로써 그 변화를 알아내는 방식을 사용하고 있다.
종래의 광섬유 센서는 빛을 사용해야하는 특성상 수 ㎚의 파장변화를 감지해야 하는바, 그만큼 짧은 파장의 신호를 감지하고 분석할 수 할 수 있는 고가의 장비가 필요하다. 또한 빛을 광섬유에 정확하게 입사시키고 반사되는 빛을 정확하게 감지하기 위해서는 장비와 감지기 간의 정밀도가 중요한바 센서를 이루는 구성요소가 복잡해지고 많은 비용이 소요된다. 예를 들어 근래에 일반적으로 사용되고 있는 FBG광섬유 센서의 경우 광섬유 자체에 센싱부를 제작하기 위하여 Bragg 격자를 광섬유에 구비하는 추가적인 공정이 필요하게 되며, EFPI 광섬유 센서의 경우 단락된 두 광섬유의 간극에 의하여 반사되는 파장의 차이를 이용하기 때문에 감지에 필요한 간극을 제작하고 그것을 유지하기 위한 장치를 추가공정이 필요하게 된다.
즉, 종래의 광섬유센서는 빛을 사용하기 때문에 특정 파장의 빛을 정확하게 만들어내야 한다는 기술적 어려움이 있을 뿐만 아니라 구비해야하는 구성요소가 많아 구성이 복잡하며 장비가 고가라는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 초음파를 이용함으로써 구성이 간단하며 비용이 저렴한 광섬유 기체감지센서를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 초음파를 이용하여 수소 기체를 용이하게 감지할 수 있는 광섬유 기체감지센서를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 초음파를 이용하여 기체의 위치를 판단할 수 있는 광섬유 기체감지센서를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 초음파를 이용하여 수소 기체를 감지함으로써 폭발위험이 전혀 없는 광섬유 기체감지센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광섬유 기체감지센서에 있어서, 전기신호를 발생하는 전기신호 발생기; 상기 전기신호 발생기에 연결되어 전기신호가 가해지면 초음파를 발생시키는 제1 압전소자; 상기 제1 압전소자에 일단부가 연결되는 광섬유; 상기 광섬유의 타단부에 연결되어 상기 광섬유를 따라 진행한 초음파가 가해지면 전기신호를 발생시키는 제2 압전소자; 상기 제2 압전소자에 연결되어 발생한 전기신호를 검출하는 제1 전기신호 검출기; 및 상기 제1 압전소자와 상기 제2 압전소자 사이의 상기 광섬유에 구비된 적어도 하나의 기체반응부;를 포함하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기체반응부:는 상기 광섬유를 둘러싸고 있으며, 기체와 접촉하면 팽창하는 물질로 이루어진 기체접촉부; 및 상기 기체접촉부를 둘러싸고 있고, 상기 기체는 통과시키되 상기 기체접촉부의 팽창에 의해 변형되지 않는 커버;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기체접촉부는 수소(H2)와 접촉하면 팽창하는 물질로 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기체접촉부는 팔라디움(Pd: Palladium)으로 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 커버는 수소가 통과하도록 격자구조를 이루고 있으며, 금속 또는 플라스틱 재질로 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제1 압전소자에 연결되어 상기 제1 압전소자에서 발생한 전기신호를 검출하는 제2 전기신호 검출기를 더 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광섬유 기체감지센서에 있어서, 전기신호를 발생 및 검출하는 전기신호장치; 상기 전기신호장치에 연결되며, 전기신호가 가해지면 초음파를 발생시키고 초음파가 가해지면 전기신호를 발생시키는 압전소자; 상기 압전소자에 일단부가 연결되는 광섬유; 및 상기 광섬유의 일정 부분에 구비된 적어도 하나의 기체반응부;를 포함하는 초음파를 이용한 광섬유 기 체감지센서를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기체반응부는 상기 광섬유를 둘러싸고 있으며, 기체와 접촉하면 팽창하는 물질로 이루어진 기체접촉부; 및 상기 기체접촉부를 둘러싸고 있고, 상기 기체는 통과시키되 상기 기체접촉부의 팽창에 의해 변형되지 않는 커버;를 포함하며, 상기 압전소자와 상기 광섬유의 타단부 사이의 상기 광섬유에 구비되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기체접촉부는 수소(H2)와 접촉하면 팽창하는 물질로 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기체접촉부는 팔라디움(Pd: Palladium)으로 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 커버는 수소가 통과하도록 격자구조를 이루고 있으며, 금속 또는 플라스틱 재질로 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기체반응부는 상기 광섬유의 타단부 끝단에 연결되어 구비되며, 특정 기체와 접촉하면 반응하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기체반응부는 수소와 접촉하면 반응하는 팔라디움(Pd: Palladium)으로 이루어진다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기체반응부는 상기 광섬유의 타단부 끝단에 구비되되 상기 광섬유를 둘러싸는 형태로 구비되어 있으며, 상기 기체반응부는 특 정 기체와 접촉하면 반응하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기체반응부는 수소와 접촉하면 반응하는 팔라디움(Pd: Palladium)으로 이루어진다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
본 발명의 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서는 특정 파장의 빛을 만들어내는 장치나 빛 변환장치 등을 구비할 필요가 없어 구성이 매우 간단할 뿐만 아니라, 비용도 매우 저렴하다는 효과가 있다.
또한 본 발명의 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서는 기체 중에서도 특히 수소 기체를 용이하게 감지할 수 있다.
또한 본 발명의 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서는 수소 기체를 비롯한 기체의 위치 및 농도 등을 판단할 수 있다.
또한 본 발명의 광섬유 기체감지센서는 광섬유를 따라 이동하는 초음파를 이용하여 수소 기체를 감지하기 때문에 폭발위험이 전혀 없다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성 을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서의 개략도이며, 도 2는 기체반응부의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(100)는 전기신호발생기(110), 제1압전소자(120), 광섬유(130), 제2압전소자(140), 전기신호검출기(150) 및 기체반응부(160)로 구성되어 있으며, 초음파를 이용하여 기체를 감지하는 센서이다.
상기 전기신호발생기(110)는 전기신호를 발생시키며, 연결된 상기 제1압전소자(120)에 전기신호를 전달한다.
상기 제1압전소자(120)는 전기신호를 전달받으면 초음파를 발생시킨다.
상기 광섬유(130)는 일단부가 상기 제1압전소자(120)에 연결되어 있고, 타단부가 상기 제2압전소자(140)에 연결되어 있다. 따라서, 상기 제1압전소자(120)에서 발생한 초음파는 상기 광섬유(130)를 따라 진행하며 타단부에 연결된 상기 제2압전소자(140)에 도달한다.
상기 제2압전소자(140)에 도달한 초음파는 전기신호로 다시 바뀌게 되고, 전기신호는 연결된 전기신호검출기(150)에 의하여 검출된다.
상기 압전소자들은 전기신호를 전달받으면 초음파를 발생시키고, 초음파를 전달받으면 전기신호를 발생시키는 소자들로서, 압전 세라믹 등 다양한 재료를 이용하여 제작할 수 있다.
한편, 상기 제1압전소자(120)와 상기 제2압전소자(140) 사이의 상기 광섬유(130)에는 기체반응부(160)가 구비되어 있다. 상기 기체반응부(160)는 필요한 개수만큼 구비시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 기체반응부(160)는 기체접촉부(161)와 커버(162)로 이루어져 있음을 알 수 있다.
이때, 상기 기체접촉부(161)는 상기 광섬유(130)를 둘러싸고 있으며, 기체와 접촉하면 팽창하는 물질로 이루어져 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 기체접촉부(161)로서 팔라디움(Pd: Palladium)을 사용하고 있으며, 상기 팔라디움은 수소(H2)와 접촉하면 흡수하게 되어 팽창하는 성질을 가지고 있다.
상기 커버(162)는 상기 기체접촉부(161)를 둘러싸고 있고, 상기 기체는 통과시키되 상기 기체접촉부(161)의 팽창에 의해 변형되지 않는 재질 예를 들면, 금속이나 플라스틱 같은 재질로 이루어져 있다. 이때, 상기 커버(162)는 수소가 통과하도록 격자구조를 이룰 수 있다.
즉, 상기 기체반응부(160)에 구비된 기체접촉부(161)는 수소기체를 만나면 팽창하게 되며, 상기 기체접촉부(161)는 상기 커버(162)에 의해 외부로의 팽창은 제한되지만 내부로는 팽창되어 상기 광섬유(130)에 압력을 가하게 된다. 이때, 상 기 광섬유(130)를 따라 진행하던 초음파는 상기 기체접촉부(161)의 팽창에 의한 압력에 의해 그 진행이 방해되어 상기 전기신호검출기(150)에 의하여 검출되는 신호의 크기가 작아지게 된다.
상기 기체접촉부(161)는 접촉되는 수소의 양에 따라 팽창의 정도가 달라지고, 이에 따라 상기 광섬유(130)에 가해지는 압력의 크기도 변화게 되며, 상기 제1전기신호검출기(150)에 의해 검출되는 신호의 크기도 작아지게 되는 것이다. 이로써 상기 광섬유(130) 주변의 수소 기체 존재 여부를 감지할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(100)는 이와 같은 과정을 통하여 상기 광섬유(130) 주변의 수소를 감지할 수 있으며, 압력, 신호의 크기, 수소의 농도 등 기 입력된 파라미터 간의 상관관계를 이용하여 상기 광섬유(130) 주변의 수소농도를 측정할 수도 있다.
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유 기체감지센서는 광섬유를 따라 이동하는 초음파를 이용하여 수소 기체를 감지함으로써 폭발위험이 전혀 없다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서의 개략도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(300)는 전기신호발생기(110), 제1압전소자(120), 광섬유(130), 제2압전소자(140), 제1전기신호검출기(150) 및 기체반응부(160)들로 구성되어 있으며, 초음파를 이용하여 기체를 감지하는 센서이다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센 서(300) 역시 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(100)와 마찬가지로 기체접촉부(161)의 수소 흡수에 따른 팽창에 의해 전기신호의 변화감지를 통하여 상기 광섬유(130) 주변의 수소 농도를 감지할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(300)는 상기 제1 압전소자(120)에 연결되어 상기 제1 압전소자(120)에서 발생한 전기신호를 검출하는 제2 전기신호 검출기(350)를 더 포함하고 있다.
즉, 상기 기체반응부(160)에 구비된 기체접촉부(161)는 수소기체를 만나면 팽창하게 되며, 상기 기체접촉부(161)는 상기 커버(162)에 의해 외부로의 팽창은 제한되지만 내부로는 팽창되어 상기 광섬유(130)에 압력을 가하게 된다.
이때, 상기 광섬유(130)를 따라 진행하던 초음파는 상기 기체접촉부(161)의 팽창에 의한 압력에 의해 그 진행이 방해되며, 진행방향 그대로 상기 광섬유(130)를 따라 진행하기도 하지만 그 자리에서 반사되어 되돌아오기도 한다. 반사되어 되돌아온 초음파는 상기 제1압전소자(120)에 의해 전기신호 변환되며, 변환된 전기신호는 상기 제2전기신호검출기(350)에 의하여 검출된다.
여기서, 초음파의 속도는 계산을 통하여 구할 수 있고, 반사되어 되돌아온 초음파의 시간은 측정가능하므로, 초음파의 속도와 되돌아온 초음파의 시간을 통해 수소와의 접촉에 의해 변화가 발생한 부분의 위치를 파악할 수 있다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(300)는 수소의 농도 및 수소의 위치까지 파악할 수 있는 센서이다.
상술한 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬 유 기체감지센서(100)와 동일하다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서의 개략도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(400)는 전기신호장치(410), 압전소자(420), 광섬유(430) 및 기체반응부(160)로 구성되어 있으며, 초음파를 이용하여 기체를 감지하는 센서이다.
상기 전기신호장치(410)는 전기신호를 발생시키는 수단과 전기신호를 검출하는 수단이 모두 구비된 장치이다.
상기 압전소자(420)는 상기 전기신호장치(410)에 연결되어 있으며, 전기신호를 전달받으면 초음파를 발생시키고, 초음파가 가해지면 전기신호를 발생시킨다.
상기 광섬유(430)는 그 일단부가 상기 압전소자(420)에 연결되어 있다.
이때, 상기 기체반응부(460)는 상기 광섬유(430)의 일정 부분에 필요한 개수만큼 구비되어 있다. 상기 기체반응부(160)의 구조는 도 2에서 설명한 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 기체반응부(160)에 구비된 기체접촉부(161)는 수소기체를 만나면 팽창하게 되며, 상기 기체접촉부(161)는 상기 커버(162)에 의해 외부로의 팽창은 제한되지만 내부로는 팽창되어 상기 광섬유(430)에 압력을 가하게 된다. 이때, 상기 광섬유(430)를 따라 진행하던 초음파는 상기 기체접촉부(161)의 팽창에 의한 압력에 의해 그 진행이 방해되어 그 자리에서 반사되어 되돌아온다. 반사되어 되돌아온 초음파는 상기 압전소자(420)에 의해 전기신호 변환되며, 변환된 전기신호는 상기 전 기신호장치(410)에 의하여 검출된다.
이때 되돌아온 초음파는 상기 기체접촉부(161)의 팽창에 의한 압력에 의해 그 진행이 방해되어 상기 전기신호장치(410)에 의하여 검출되는 신호의 크기가 작아지게 된다. 상기 기체접촉부(161)는 접촉되는 수소의 양에 따라 팽창의 정도가 달라지고, 이에 따라 상기 광섬유(430)에 가해지는 압력의 크기도 변화게 되며, 상기 전기신호장치(410)에 의해 검출되는 신호의 크기도 작아지게 되는 것이다. 이와 같은 과정을 통하여 상기 광섬유(430) 주변의 수소 감지 및 수소의 농도를 측정할 수 있다.
여기서, 초음파의 속도는 계산을 통하여 구할 수 있고, 반사되어 되돌아온 초음파의 시간은 측정가능하므로, 초음파의 속도와 되돌아온 초음파의 시간을 통해 수소와의 접촉에 의해 변화가 발생한 부분의 위치를 파악할 수 있다.
즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(400)는 수소의 농도 및 수소의 위치까지 파악할 수 있는 센서이다.
상술한 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(100)와 동일하다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서의 개략도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(500)는 전기신호장치(510), 압전소자(520), 광섬유(530) 및 기체반응부(560)로 구성되어 있으며, 초음파를 이용하여 기체를 감지하는 센서이다.
상기 전기신호장치(510)는 전기신호를 발생시키는 수단과 전기신호를 검출하는 수단이 모두 구비된 장치이다.
상기 압전소자(520)는 상기 전기신호장치(510)에 연결되어 있으며, 전기신호를 전달받으면 초음파를 발생시키고, 초음파가 가해지면 전기신호를 발생시킨다.
상기 광섬유(530)는 그 일단부가 상기 압전소자(520)에 연결되어 있다.
즉, 상기 압전소자(520)에서 발생된 초음파는 상기 광섬유(530)를 따라 진행하게 되고, 상기 초음파가 상기 광섬유(530)의 끝단에 도착하면 반사되어 다시 상기 압전소자(520)에 도달하게 된다. 이때 상기 압전소자(520)에 전달된 초음파는 다시 전기신호로 바뀌게 되고, 전기신호는 상기 전기신호장치(510)에 의하여 검출된다.
이때, 상기 광섬유(530)의 타단부 끝단에는 상기 기체반응부(560)가 연결되어 구비되어 있으며, 상기 기체반응부(560)는 특정 기체와 접촉하면 반응하는 물질로 이루어져 있다. 본 발명의 제4 실시예에서는 수소기체를 만나면 흡수하여 팽창하게 되는 팔라디움(Pd: Palladium)을 사용하고 있다.
초음파가 상기 광섬유(530)의 끝단에 도달하여 상기 기체반응부(560)에서 반사가 될 때 초음파의 반사율은 상기 광섬유(530)와 상기 기체반응부(560)의 밀도의 차이에 영향을 받는바, 수소를 흡수하여 팽창하는 상기 기체반응부(560)는 밀도가 낮아지게 되며 결과적으로 초음파의 반사율이 변화하게 된다.
접촉되는 수소의 양에 따라 상기 기체반응부(560)의 팽창 정도가 달라지며,이에 따라 반사되는 초음파의 신호도 변화하게 된다. 이러한 과정을 통해 검출된 전기신호를 바탕으로 수소의 농도를 파악할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서의 개략도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서(600)는 전기신호장치(510), 압전소자(520), 광섬유(530) 및 기체반응부(660)로 구성되어 있으며, 초음파를 이용하여 기체를 감지하는 센서이다.
상기 압전소자(520)는 상기 전기신호장치(510)에 연결되어 있으며, 상기 광섬유(530)는 그 일단부가 상기 압전소자(520)에 연결되어 있다.
즉, 상기 압전소자(520)에서 발생된 초음파는 상기 광섬유(530)를 따라 진행하게 되고, 상기 초음파가 상기 광섬유(530)의 끝단에 도착하면 반사되어 다시 상기 압전소자(520)에 도달하게 된다. 이때 상기 압전소자(520)에 전달된 초음파는 다시 전기신호로 바뀌게 되고, 전기신호는 상기 전기신호장치(510)에 의하여 검출된다.
이때, 상기 광섬유(530)의 타단부 끝단에는 상기 기체반응부(660)가 구비되어 있으며, 상기 광섬유(530)를 둘러싸는 형태로 구비되어 있다. 상기 기체반응부(560)는 특정 기체와 접촉하면 반응하는 물질로 이루어져 있으며, 본 발명의 제5 실시예에서는 수소기체를 만나면 흡수하여 팽창하게 되는 팔라디움(Pd: Palladium)을 사용하고 있다.
초음파가 상기 광섬유(530)의 끝단에 도달하게 되면 반사되어 다시 상기 압전소자(520)에 도달하게 되기도 하지만, 상기 광섬유(530)에 접촉해 있는 주변 물 체에 의해 초음파가 흡수되어 전이되는 바 주변 물체의 변화의 정도에 따라 초음파의 신호크기가 달라진다.
접촉되는 수소의 양에 따라 상기 기체반응부(660)의 흡수 정도가 달라지며,이에 따라 상기 기체반응부(660)로 전이되는 초음파의 정도가 달려져 신호의 크기도 변화하게 된다. 이러한 과정을 통해 검출된 전기신호를 바탕으로 수소의 농도를 파악할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서의 개략도,
도 2는 기체반응부의 단면도,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서의 개략도,
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서의 개략도,
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서의 개략도,
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서의 개략도,
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 300, 400, 500, 600 : 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서
110 : 전기신호발생기 120 : 제1압전소자
130 : 광섬유 140 : 제2압전소자
150 : 전기신호검출기 160 : 기체반응부
161 : 기체접촉부 162 : 커버

Claims (14)

  1. 광섬유 기체감지센서에 있어서,
    전기신호를 발생하는 전기신호 발생기;
    상기 전기신호 발생기에 연결되어 전기신호가 가해지면 초음파를 발생시키는 제1 압전소자;
    상기 제1 압전소자에 일단부가 연결되는 광섬유;
    상기 광섬유의 타단부에 연결되어 상기 광섬유를 따라 진행한 초음파가 가해지면 전기신호를 발생시키는 제2 압전소자;
    상기 제2 압전소자에 연결되어 발생한 전기신호를 검출하는 제1 전기신호 검출기; 및
    상기 제1 압전소자와 상기 제2 압전소자 사이의 상기 광섬유에 구비된 적어도 하나의 기체반응부;를 포함하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체반응부:는
    상기 광섬유를 둘러싸고 있으며, 기체와 접촉하면 팽창하는 물질로 이루어진 기체접촉부; 및
    상기 기체접촉부를 둘러싸고 있고, 상기 기체는 통과시키되 상기 기체접촉부의 팽창에 의해 변형되지 않는 커버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이 용한 광섬유 기체감지센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기체접촉부는 수소(H2)와 접촉하면 팽창하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기체접촉부는 팔라디움(Pd: Palladium)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 커버는 수소가 통과하도록 격자구조를 이루고 있으며, 금속 또는 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 압전소자에 연결되어 상기 제1 압전소자에서 발생한 전기신호를 검출하는 제2 전기신호 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  7. 광섬유 기체감지센서에 있어서,
    전기신호를 발생 및 검출하는 전기신호장치;
    상기 전기신호장치에 연결되며, 전기신호가 가해지면 초음파를 발생시키고 초음파가 가해지면 전기신호를 발생시키는 압전소자;
    상기 압전소자에 일단부가 연결되는 광섬유; 및
    상기 광섬유의 일정 부분에 구비된 적어도 하나의 기체반응부;를 포함하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기체반응부는
    상기 광섬유를 둘러싸고 있으며, 기체와 접촉하면 팽창하는 물질로 이루어진 기체접촉부; 및
    상기 기체접촉부를 둘러싸고 있고, 상기 기체는 통과시키되 상기 기체접촉부의 팽창에 의해 변형되지 않는 커버;를 포함하며,
    상기 압전소자와 상기 광섬유의 타단부 사이의 상기 광섬유에 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기체접촉부는 수소(H2)와 접촉하면 팽창하는 물질로 이루어진 것을 특 징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기체접촉부는 팔라디움(Pd: Palladium)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 커버는 수소가 통과하도록 격자구조를 이루고 있으며, 금속 또는 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 기체반응부는 상기 광섬유의 타단부 끝단에 연결되어 구비되며, 특정 기체와 접촉하면 반응하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 기체반응부는 상기 광섬유의 타단부 끝단에 구비되되 상기 광섬유를 둘러싸는 형태로 구비되어 있으며, 상기 기체반응부는 특정 기체와 접촉하면 반응하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 기체반응부는 수소와 접촉하면 반응하는 팔라디움(Pd: Palladium)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 광섬유 기체감지센서.
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