KR100935353B1 - Probe type Fiber Bragg Grating Temperature Sensing Device Using Optical Guide - Google Patents

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Abstract

광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치를 제공한다. 상기 탐침식 FBG 온도감지장치는 외부에서 조사된 광과 외부신호 사이의 상호작용을 통해 측정대상물 또는 측정대상공간의 온도를 측정하는 온도측정장치로서, 외부에서 조사된 광이 내부로 입사될 수 있도록 광의 이동경로를 제공하는 제1 광케이블; 상기 제1 광케이블과 평행하게 배치되며, 제1 광케이블을 통해 입사된 광이 외부로 빠져나갈 수 있도록 광의 이동경로를 제공하는 제2 광케이블; 제1 광케이블을 통해 입사된 광 중 특정 파장의 광만을 선택적으로 반사시킬 수 있도록 상기 제2 광케이블의 표면 일부영역을 요철패턴으로 가공하여 형성된 FBG 온도 센싱부; 및 상기 제1 광케이블의 출구측 선단 및 상기 제2 광케이블의 입구측 선단이 일면에 융착 고정되어, 제1 광케이블을 통해 입사된 광을 제2 광케이블 측으로 방향 전환시키는 광가이드;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.Provided is a probe type FBG temperature sensing device using an optical guide. The probe type FBG temperature sensing device is a temperature measuring device for measuring a temperature of a measurement target or a measurement target space through interaction between externally irradiated light and an external signal, so that light irradiated from the outside may be incident into the inside. A first optical cable providing a movement path of light; A second optical cable disposed in parallel with the first optical cable and providing a movement path of light to allow the light incident through the first optical cable to escape to the outside; An FBG temperature sensing unit formed by processing a portion of the surface of the second optical cable into an uneven pattern so as to selectively reflect only light having a specific wavelength among the light incident through the first optical cable; And an optical guide fused and fixed to one surface of the outlet end of the first optical cable and the inlet side of the second optical cable to redirect the light incident through the first optical cable to the second optical cable. Make a point.

광케이블, 온도감지, 광가이드, FBG 온도 센서 Optical cable, temperature sensing, optical guide, FBG temperature sensor

Description

광가이드를 이용한 탐침식 ＦＢＧ 온도감지장치{Probe type Fiber Bragg Grating Temperature Sensing Device Using Optical Guide}Probe type Fiber Bragg Grating Temperature Sensing Device Using Optical Guide}

본 발명은 외부에서 조사된 광과 외부신호 사이의 상호작용을 통해 측정대상물 또는 측정대상공간의 온도를 측정/감지하는 온도감지장치에 관한 것으로, 상세하게는 광 굴절에 의한 특성 변화를 읽어 원하는 외부 물리량의 변화를 측정하는 FBG 온도측정장치에 있어, 입사된 광의 손실없이 광의 이동방향을 효과적으로 전환시킬 수 있도록 광가이드 예컨대, 프리즘을 적용한 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature sensing device for measuring / sensing a temperature of a measurement target or a measurement target space through interaction between externally irradiated light and an external signal. A FBG temperature measuring device for measuring a change in physical quantity, and relates to a probe type FBG temperature sensing device using an optical guide, for example, an optical guide to which a prism is applied so as to effectively change the direction of movement of light without loss of incident light.

산업계측분야에서 널리 이용되는 온도감지 센서로는, 전기적 센서 예를 들면, 전기저항식, 포텐셔미터, 차동트랜스 등이 널리 채택되고 있다. 그러나 이러한 전기적 센서들은 설치 시 구조적으로 복잡한 배선구조가 요구될 뿐 아니라, EMI(Electro Magnetic interference, 전자 방해)의 영향을 받아 측정치에 오류가 발생되는 등 설치 및 측정에 있어 많은 문제점을 지니고 있다.As the temperature sensing sensor widely used in the industrial measurement field, an electrical sensor such as an electric resistance type, a potentiometer, a differential transformer, and the like are widely adopted. However, these electrical sensors not only require structurally complicated wiring structure when installed, but also have many problems in installation and measurement, such as errors in measurement values due to EMI (Electro Magnetic Interference).

따라서 최근에는 종래 전기적 센서에 의한 설치 및 측정오류 등의 문제를 근원적으로 해결할 수 있는 즉, 복잡한 배선이 요구되지 않으면서 EMI에 영향을 받지 않는 광섬유를 이용한 센서(Fiber Bragg Grating Temperature Sensor, FBG 온도센서)가 산업계측분야에서 널리 채택되어 사용되고 있다.Therefore, recently, it is possible to fundamentally solve problems such as installation and measurement error caused by conventional electrical sensors, that is, a sensor using an optical fiber that is not affected by EMI without requiring complicated wiring (Fiber Bragg Grating Temperature Sensor, FBG temperature sensor). ) Is widely adopted and used in the industrial measurement field.

도 1은 일반적인 FBG 온도센서의 구성을 개략적으로 보인 개념도로서, 상기 FBG 온도센서는 특정한 형태의 요철패턴을 광섬유 코어 표면에 형성시킨 구조로서, 상기 광섬유 코어(core)에 자외선 광을 조사하여 굴절율 변화를 유도하고, 외부의 물리적인 영향 예컨대, 온도, 압력의 영향을 받아 요철간격이 변화하는 경우, 그 조사된 광이 상기 요철패턴의 감지부를 통과하는 과정에서 특정 파장의 광만이 반사하여 손실됨에 따른 파장의 변화를 이용한 것이다.1 is a conceptual view schematically showing the configuration of a general FBG temperature sensor, wherein the FBG temperature sensor is a structure in which a concave-convex pattern of a specific shape is formed on the surface of the optical fiber core, and the refractive index is changed by irradiating ultraviolet light to the optical fiber core. When the unevenness interval is changed by the influence of external physical influences, for example, temperature and pressure, as the irradiated light passes through the sensing unit of the uneven pattern, only light having a specific wavelength is reflected and lost. The change in wavelength is used.

즉, 일반적으로 알려진 FBG 온도센서는 위와 같은 광변화 특성을 이용하여 외부의 물리적 영향으로 상기 요철패턴을 가진 감지부의 요철 간격 변화에 추종하는 반사광의 파장변화를 관측함으로써, 역으로 요철패턴의 물리량 변화 즉, 간격 변화율을 통해 온도값을 측정하는 원리를 적용하고 있다. That is, generally known FBG temperature sensor by using the light change characteristics as described above by observing the change in the wavelength of the reflected light following the change in the gap between the irregularities of the sensing unit having the uneven pattern by the external physical influence, conversely changes in the physical quantity of the uneven pattern That is, the principle of measuring the temperature value through the interval change rate is applied.

상기한 FBG 온도센서는 감지부가 광섬유에 일체로 형성된 간단한 구성만으로도 외부의 물리적 변화 예컨대, 온도 또는 압력의 변화를 측정가능한 구조를 구현할 수 있으며, 간단한 구성인 만큼 제작 역시 수월하여 대량 생산에 용이할 뿐 아니라, 전자방해에 영향을 받지 않아 정밀도 및 신호 안정성이 우수하며, 고온환경에서도 물리적 특성이 매우 안정된 장점을 가진다. The FBG temperature sensor can implement a structure capable of measuring external physical changes, such as changes in temperature or pressure, with a simple configuration in which the sensing unit is integrally formed in the optical fiber. In addition, it is excellent in precision and signal stability because it is not affected by electromagnetic interference, and has a very stable physical property even in a high temperature environment.

위와 같은 원리를 가지는 FBG 온도센서를 기다린 막대형상의 탐침식으로 구 현하는 경우에 있어서는, 구조적으로 연속된 광섬유가 한 방향으로 들어가고 되돌아나옴에 있어 광의 이동경로를 전환시키기 위한 곡선 형태의 광경로 전환지점이 요구된다. 이러한 전환지점을 광이 통과하는 과정에서 광 손실이 발생하지 않도록 하고 광의 세기를 유지시키기 위해서는 일정 이상의 곡률반경을 가져야 한다. 곡률 반경이 작을 경우 광 손실이 발생하여 센서로서의 역할을 수행하기 어렵기 때문이다.In the case of implementing a rod-shaped probe that waits for the FBG temperature sensor having the above principle, the curved optical path is changed to change the path of movement of light when the structurally continuous optical fiber enters and exits in one direction. A point is required. In order to prevent light loss and to maintain the intensity of light in the course of light passing through the transition point, it must have a certain radius of curvature. This is because when the radius of curvature is small, light loss occurs and it is difficult to perform a role as a sensor.

이처럼 FBG 온도센서를 기다린 막대형상의 탐침식으로 구현하는 경우, 광섬유의 방향 전환지점에서 광 손실이 발생되지 않을 정도로 최소한의 곡률반경을 확보할 수 있도록, 일정 곡률반경의 광섬유 실장경로를 가진 케이스를 구비하는 FBG 온도센서모듈이 대한민국 실용신안출원 제2007-17029호를 통해 제안된 바 있다.In this case, if the FBG temperature sensor is implemented as a rod-shaped probe, the case with the optical fiber mounting path of a certain radius of curvature can be secured so that the minimum radius of curvature can be secured so that no optical loss occurs at the optical fiber's direction change point. The FBG temperature sensor module provided has been proposed through Korean Utility Model Application No. 2007-17029.

상기 대한민국 실용신안출원 제2007-17029호는 도 2에 도시된 바와 같이, 광케이블(광섬유, 111)과, 광케이블에 형성되는 FBG 온도센서(113)와, 광케이블(111)을 실장할 수 있는 자루모양의 음각홈(104)을 내부에 가진 상부 케이싱(101) 및 하부 케이싱(102)으로 구성됨을 특징으로 한다. 여기서 상기 자루모양의 음각홈(104)은 광의 손실이 발생하지 않을 정도의 최소한의 곡률반경을 가지면서 상기 광케이블(111)이 돌아나올 수 있는 경로를 제공한다.The Republic of Korea Utility Model Application No. 2007-17029, as shown in Figure 2, the optical cable (optical fiber, 111), the FBG temperature sensor 113 formed on the optical cable, and a bag shape that can be mounted to the optical cable 111 It is characterized by consisting of the upper casing 101 and the lower casing 102 having an intaglio groove 104 therein. Here, the bag-shaped engraved groove 104 provides a path through which the optical cable 111 can be returned while having a minimum radius of curvature such that no loss of light occurs.

상기한 종래 기술에 따르면, 케이싱을 통해 광 손실이 발생하지 않는 범위내에서 광케이블의 곡률반경을 확보하는 것이 가능하지만, 이처럼 광케이블이 최소한의 곡률반경을 갖기 위해선 케이싱의 크기가 전반적으로 커질 수 밖에 없는 문제점가 있다. 이 경우, 온도센서의 설치가 용이하지 못할 뿐 아니라, 설치 시 상당한 공간적 제약을 받을 수 밖에 없어서 탐침식 용도로는 적합하지 못한 단점을 가진다.According to the above-described prior art, it is possible to secure the radius of curvature of the optical cable within the range that the optical loss does not occur through the casing, but in order for the optical cable to have a minimum radius of curvature, the size of the casing is inevitably large. There is a problem. In this case, not only the installation of the temperature sensor is not easy, but also a considerable space constraint is required for the installation, which is not suitable for the probe type.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 협소한 공간내에서도 광의 손실 없이도 광의 방향전환이 가능한 구조를 가지며, 따라서 소형의 탐침식 온도센서의 용도로서 적합하게 활용될 수 있는 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치를 제공하는 데에 있다.The technical problem to be solved by the present invention has a structure that can change the direction of light even in a narrow space without loss of light, and thus probe FBG temperature using an optical guide that can be suitably used as a small probe temperature sensor To provide a sensing device.

상기 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명은, 외부에서 조사된 광과 외부신호 사이의 상호작용을 통해 측정대상물 또는 측정대상공간의 온도를 측정하는 온도측정장치로서, 외부에서 조사된 광이 내부로 입사될 수 있도록 광의 이동경로를 제공하는 제1 광케이블; 상기 제1 광케이블과 평행하게 배치되며, 제1 광케이블을 통해 입사된 광이 외부로 빠져나갈 수 있도록 광의 이동경로를 제공하는 제2 광케이블; 제1 광케이블을 통해 입사된 광 중 특정 파장의 광만을 선택적으로 반사시킬 수 있도록 상기 제2 광케이블의 표면 일부영역을 요철패턴으로 가공하여 형성된 FBG 온도 센싱부; 및 상기 제1 광케이블의 출구측 선단 및 상기 제2 광케이블의 입구측 선단이 일면에 융착 고정되어, 제1 광케이블을 통해 입사된 광을 제2 광케이블 측으로 방향 전환시키는 광가이드;를 포함하는 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치를 제공한다. As a technical means for solving the above problems, the present invention is a temperature measuring device for measuring the temperature of the measurement object or the measurement target space through the interaction between the light irradiated from the outside and the external signal, the light irradiated from the outside A first optical cable providing a movement path of light to be incident on the first optical cable; A second optical cable disposed in parallel with the first optical cable and providing a movement path of light to allow the light incident through the first optical cable to escape to the outside; An FBG temperature sensing unit formed by processing a portion of the surface of the second optical cable into an uneven pattern so as to selectively reflect only light having a specific wavelength among the light incident through the first optical cable; And an optical guide fusion-fixed to one surface of an outlet end of the first optical cable and an inlet end of the second optical cable to redirect the light incident through the first optical cable to the second optical cable. Provided is a probe type FBG temperature sensing device.

여기서, 상기 광가이드는 프리즘일 수 있으며, 이러한 프리즘은, 상기 제1 광케이블로부터 조사된 광이 입사되는 제1 반사면; 및 상기 제1 반사면을 통하여 입사된 빛을 상기 제2 광케이블로 반사시키는 제2 반사면을 갖는 구성임이 바람직하다.The optical guide may be a prism, and the prism may include a first reflective surface on which light radiated from the first optical cable is incident; And a second reflecting surface for reflecting light incident through the first reflecting surface to the second optical cable.

이처럼, 제1 반사면과 제2 반사면을 갖는 상기 프리즘으로는, 단면이 직각 이등변 삼각형인 유리로 된 프리즘이 적용가능하다.As such, as the prism having the first reflecting surface and the second reflecting surface, a prism made of glass whose cross section is a right isosceles triangle is applicable.

또한, 본 발명에 따른 상기 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장는, 상기 광가이드 포함, 제1, 제2 광케이블을 감싸면서 보호하는 금속재질의 보호도관;을 더 구비하는 구성일 수 있다.In addition, the probe-type FBG temperature sensing using the optical guide according to the present invention, including the optical guide, a protective conduit of a metal material to protect while covering the first, second optical cable; may be further provided with a configuration.

상기한 구성의 본 발명의 실시예에 의하면, 광가이드 구체적으로는, 프리즘을 통해 입사된 광을 손실 없이 180°반사시켜 광의 이동경로를 전환시킬 수 있다. 즉, 광 손실이 발생하지 않는 범위내에서 광케이블의 곡률반경을 확보하기 위해 종래 기술에 적용된 별도의 케이싱이 요구되지 않는다. 결과적으로, 협소한 공간내에서도 광의 손실 없이도 광의 방향전환이 가능하여 FBG 온도센서를 단순 막대 형상의 탐침식으로 구현함에 있어 유리하다는 구조적 장점을 가진다.According to the embodiment of the present invention having the above-described configuration, specifically, the light path incident through the prism can be reflected 180 degrees without loss to switch the light path. That is, a separate casing applied to the prior art is not required to secure the radius of curvature of the optical cable within the range where no optical loss occurs. As a result, it is possible to change the direction of light even in a narrow space without loss of light has the structural advantage that it is advantageous to implement the FBG temperature sensor as a simple bar-shaped probe.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치의 구성을 개략적으로 보인 개념도이다.3 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a probe type FBG temperature sensing device using an optical guide according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 탐침식 FBG 온도감지장치는 외부에서 조사된 광과 외부신호 사이의 상호작용을 통해 측정대상물 또는 측정대상공간의 온도를 측정하는 온도측정장치로서, 광케이블(10) 및 광케이블(10) 단부가 연결되는 광가이드(20)를 포함한다. 상기 광케이블(10)은 외부로부터 조사된 광이 이동할 수 있는 경로를 제공하며, 상기 광가이드(20)는 어느 한 광케이블을 통해 입사된 광을 반사시켜 되돌아 나올 수 있도록 광의 이동경로를 전환하는 역할을 수행한다.Referring to FIG. 3, the probe type FBG temperature sensing device according to the present invention is a temperature measuring device for measuring a temperature of a measurement target or a measurement target space through an interaction between an external signal and an external signal. And an optical guide 20 to which the ends of the optical cable 10 are connected. The optical cable 10 provides a path through which the light irradiated from the outside can move, and the optical guide 20 changes a moving path of the light so that the light can be returned by reflecting the light incident through any one of the optical cables. To perform.

도 3을 다시 참조하면, 상기 광케이블(10)은 광의 이동경로를 제공하는 한 쌍의 평행하게 이격된 제1 광케이블(10a) 및 제2 광케이블(10b)을 포함한다. 상기 제1 광케이블(10a)은 외부에서 조사된 광을 받아들이며, 제2 광케이블(10b)은 제1 광케이블(10a)을 통해 입사된 광이 외부로 빠져나갈 수 있도록 광의 이동경로를 제공한다. 이러한 제2 광케이블(10b)에는 이 제2 광케이블(10b)의 표면 일부영역을 요철패턴으로 가공하여 형성된 FBG 온도 센싱부(100)를 구비한다. Referring again to FIG. 3, the optical cable 10 includes a pair of parallel spaced first and second optical cables 10a and 10b that provide a path of movement of light. The first optical cable 10a receives light emitted from the outside, and the second optical cable 10b provides a movement path of light to allow the light incident through the first optical cable 10a to escape to the outside. The second optical cable 10b includes an FBG temperature sensing unit 100 formed by processing a portion of the surface of the second optical cable 10b into an uneven pattern.

상기 FBG 온도 센싱부(100)는 광변화 특성을 이용하여 외부의 물리적 영향으로 요철 간격에 변화가 발생했을 경우, 그 변화에 추종하는 반사광의 파장변화를 관측함으로써 역으로 요철패턴의 물리량 변화 즉, 간격 변화율을 통해 온도값을 측정하는 원리를 적용하고 있는 데, 이는 종래와 동일하다. When the FBG temperature sensing unit 100 changes the unevenness interval due to external physical influence by using the light change characteristic, the FBG temperature sensing unit 100 observes the change in the physical quantity of the uneven pattern by observing the wavelength change of the reflected light following the change. The principle of measuring the temperature value through the interval change rate is applied, which is the same as in the prior art.

상기 제1 광케이블(10a)의 출구측 선단 및 상기 제2 광케이블(10b)의 입구측 선단은 상기 상기 광가이드(20) 일면에 융착 고정된다. 상기 광가이드(20)는 상기 제1 광케이블(10a)을 통해 입사된 광을 제2 광케이블(10b) 측으로 방향 전환시키는 역할을 수행한다. An outlet end of the first optical cable 10a and an entrance end of the second optical cable 10b are fusion-fixed to one surface of the optical guide 20. The optical guide 20 serves to redirect the light incident through the first optical cable 10a to the second optical cable 10b.

구체적으로, 상기 광가이드(20)는 예컨대, 프리즘일 수 있다. 상기 프리즘은 상기 제1 광케이블(10a)로부터 조사된 광이 입사되는 제1 반사면(22) 및 상기 제1 반사면(22)을 통하여 입사된 빛을 상기 제2 광케이블(10b)로 반사시키는 제2 반사면(24)을 갖는다. In detail, the light guide 20 may be, for example, a prism. The prism is configured to reflect the first incident surface 22 through which the light irradiated from the first optical cable 10a is incident and the light incident through the first reflection surface 22 to the second optical cable 10b. It has two reflecting surfaces 24.

상기 제1 반사면(22)과 제2 반사면(24)은 이들이 공유하는 프리즘의 한 꼭지점(A)을 기준으로 한 축선(C)을 중심으로 경사지게 상호 대면하며, 제1 반사면(22)과 제2 반사면(24)을 상호 연결시키는 프리즘의 다른 일면(26)에는 상기 제1 광케이블(10a)의 출구측 선단과 제2 광케이블(10b)의 입구측 선단이 각각 제1 반사면(22)과 제2 반사면(24)을 향하도록 융착되어 고정된다. 따라서, 제1 광케이블(10a)을 통해 입사된 광은 제1 반사면(22) 및 제2 반사면(24)을 통해 반사되어 상기 제1 광케이블(10a)과 평행하게 이격된 제2 광케이블(10b)로 전달될 수 있다.The first reflecting surface 22 and the second reflecting surface 24 face each other at an angle with respect to an axis C with respect to a vertex A of the prism they share, and the first reflecting surface 22. On the other side 26 of the prism that interconnects the second reflecting surface 24, the outlet end of the first optical cable 10a and the inlet side of the second optical cable 10b are respectively provided with the first reflecting surface 22. ) And the second reflective surface 24 are fixed to each other. Therefore, the light incident through the first optical cable 10a is reflected through the first reflecting surface 22 and the second reflecting surface 24, and the second optical cable 10b spaced in parallel with the first optical cable 10a. Can be delivered.

구체적으로, 입사된 광을 180°방향 전환시켜 되돌릴 수 있도록, 상기와 같이 제1 반사면(22)과 제2 반사면(24)을 갖는 상기 프리즘은, 단면이 직각 이등변 삼각형인 유리로 된 프리즘일 수 있다. 물론, 상기 프리즘에 국한되는 것은 아니며 수직 경사각을 가지며 상호 경사지게 대면하는 마주하는 한 쌍의 거울 또한 적용가능하므로, 이 또한 본 발명의 범주에 포함된다고 보아야 할 것이다.Specifically, the prism having the first reflecting surface 22 and the second reflecting surface 24 as described above is a prism made of glass whose cross section is a right isosceles triangle so as to return the incident light by 180 °. Can be. Of course, it is not limited to the prism, but a pair of opposing mirrors having vertical inclination angles and facing inclined to each other is also applicable, which should be considered to be within the scope of the present invention.

상기한 FBG 온도감지장치의 주요구성을 전반적으로 포함하여 구현될 수 있는 보다 구체적이면서 바람직한 탐침식 FBG 온도감지장치의 실시예를 도 4 내지 도 5 를 참조하여 설명한다. An embodiment of a more specific and preferred probe type FBG temperature sensing device that can be implemented including the main components of the above-described FBG temperature sensing device as a whole will be described with reference to FIGS. 4 to 5.

도 4, 도 5는 각각 상기한 FBG 온도감지장치를 탐침식으로 구현하기 위한 구체적인 실시형태를 나타낸 사시도 및 단면도이다. 도면에 도시된 실시예의 경우 장치 구현을 위한 하나의 바람직한 실시형태에 불과한 것으로, 광가이드를 이용하여 FBG 온도감지장치를 탐침식으로 구현함에 있어 다양한 변형이 가능하므로, 그러한 변형예 역시 본 발명의 범주에 포함된다고 보아야 할 것이다.4 and 5 are a perspective view and a cross-sectional view showing a specific embodiment for implementing the above-described FBG temperature sensing device probe. In the case of the embodiment shown in the drawings is only one preferred embodiment for the implementation of the device, various modifications are possible in the implementation of the FBG temperature sensor using a light guide probe, such modifications are also the scope of the present invention It should be considered to be included.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 구체적인 장치 구현을 위한 바람직한 실시형태에 따르면, 광의 이동경로 전환을 위한 광가이드(20)와, 상기 광가이드(20)로 광을 전달 및 광가이드(20)로부터 돌아나온 광을 전달받는 제1, 제2 광케이블(10a)(10b)과, 상기 광가이드(20) 포함, 제1, 제2 광케이블(10a)(10b)을 일부를 감싸면서 보호하는 금속재질의 보호도관(30)을 포함한다. 이때 상기 제1, 제2 광케이블(10a)(10b)의 배치 및 광가이드(20)와의 연결관계는 전술한 바와 같다. 따라서 이에 대한 중복 설명은 생략한다.4 to 5, according to a preferred embodiment for implementing a specific device, the light guide for switching the movement path of the light, and the light guide to the light guide 20 and transmits the light from the light guide 20 The first and second optical cables 10a and 10b that receive the returned light, and the metal guide to protect the first and second optical cables 10a and 10b including the optical guide 20 and surrounding the part. A protective conduit 30. In this case, the arrangement of the first and second optical cables 10a and 10b and the connection relationship with the optical guide 20 are as described above. Therefore, duplicate description thereof will be omitted.

본 발명에 적용된 상기 보호도관(30)으로는 강성 및 내열성이 우수한 금속을 소재로 한 쪽 끝이 막힌 중공의 기다란 관형태의 것이 적용될 수 있다. 이 경우, 온도감지장치 구현 후 본 발명에 따른 온도감지장치가 탐침식 용도에 적합한 기다란 막대 형상을 가지게 되므로 협소한 내부측정 공간을 가진 측정대상공간에대한 온도감지 내지는 측정 시 매우 유용하게 활용될 수 있다. As the protective conduit 30 applied to the present invention, a hollow elongated tube shape having one end of a metal material having excellent rigidity and heat resistance may be applied. In this case, since the temperature sensing device according to the present invention has an elongated rod shape suitable for a probe type application after the implementation of the temperature sensing device, it can be very useful for temperature sensing or measuring the measuring object space having a narrow internal measuring space. have.

위와 같이 중공의 기다란 관형태의 보호도관을 적용하는 경우, 상기 광케이블(10) 및 광가이드(20)는 보호도관(30) 다른 쪽 끝의 개방부를 통해 보호도관(30) 으로 삽입되고, 삽입된 광가이드(20)는 보호도관(30)의 한 쪽 끝 폐쇄단 측에 배치되어 보호도관(30) 내부를 경유하는 광케이블(10)에 의한 광의 진행 방향을 180°전환시키는 역할을 수행한다. When applying a hollow elongated protective conduit as described above, the optical cable 10 and the optical guide 20 is inserted into the protective conduit 30 through the opening of the other end of the protective conduit 30, inserted The optical guide 20 is disposed at one end of the protective conduit 30 to close the propagation direction of the light by the optical cable 10 passing through the protective conduit 30 by 180 °.

바람직하게는, 미도시된 광신호 분배기로부터 배선된 상기 광케이블(10)이 보호도관(30)으로 인입되는 연결부분에는 보호도관(30) 내부로 수분 또는 해충 등 기타 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있도록, 신축에 의한 자체 밀착성을 가진 소재로된 밀봉부재(40)가 그 연결부위를 감싸도록 설치될 수 있다. 그리고 보호도관(30) 내부를 경유하는 상기 제1, 제2 광케이블(10a)(10b)의 선단 일부를 제외한 나머지 부분은 직선상의 형태를 유지하면서 기타 외부환경에 의해 광 손실이 발생하지 않도록, 절연부재(50) 등을 통해 피복토록 구성함이 바람직하다. Preferably, the connection portion in which the optical cable 10 wired from the optical signal distributor not shown is introduced into the protective conduit 30 may prevent water or pests and other foreign substances from entering the protective conduit 30. Thus, the sealing member 40 made of a material having self-adhesion by stretching can be installed to surround the connecting portion. The remaining portions of the first and second optical cables 10a and 10b passing through the protective conduit 30 may be insulated so that light loss does not occur due to other external environments while maintaining a straight shape. It is preferable to configure the coating through the member 50 or the like.

상기한 본 발명의 실시예에 따르면, 광가이드(20) 구체적으로는, 프리즘을 통해 입사된 광을 손실 없이 180°반사시켜 광의 이동경로를 전환시킬 수 있다. 즉, 광 손실이 발생하지 않는 범위내에서 광케이블의 곡률반경을 확보하기 위하여 종래와 같은 별도의 케이싱이 요구되지 않는다. According to the above-described embodiment of the present invention, the light guide 20 may specifically change the path of movement of the light by reflecting the light incident through the prism 180 ° without loss. That is, a separate casing as in the prior art is not required to secure the radius of curvature of the optical cable within the range where no optical loss occurs.

종래에는 광섬유의 방향 전환지점에서 광 손실이 발생되지 않도록 하기 위하여, 광 손실이 발생되지 않을 정도의 곡률반경으로 광케이블 실장 경로가 형성된 케이싱을 적용하였다. 이 경우, 광케이블이 최소한의 곡률반경을 갖기 위해선 케이싱의 크기가 전반적으로 커질 수 밖에 없었으며, 따라서 설치 시 온도센서의 부피로 인하여 상당한 공간적 제약을 받을 수 밖에 없었고, 탐침식 온도센서의 용도로도 부적합한 단점이 있었다.Conventionally, in order to prevent light loss from occurring at the turning point of the optical fiber, a casing in which an optical cable mounting path is formed has a radius of curvature such that no light loss occurs. In this case, in order for the optical cable to have a minimum radius of curvature, the size of the casing was largely increased. Therefore, the installation of the optical cable was subject to considerable spatial constraints due to the volume of the temperature sensor. There was an inadequate disadvantage.

그러나 본 발명에 따르면, 광가이드(20) 구체적으로는, 입사된 광을 손실없이 180°방향 전환시킬 수 있는 특성을 가진 프리즘의 적용으로 인하여 협소한 공간내에서도 광의 손실 없이도 광의 방향을 전환시킬 수 있으며, 결과적으로는, FBG 온도센서를 단순 막대 형상의 탐침식으로 구현함에 있어 유리하다는 구조적 장점이 있다.However, according to the present invention, the light guide 20, in particular, due to the application of a prism having a characteristic that can change the incident light 180 ° without loss, it is possible to change the direction of light without loss of light even in a narrow space As a result, there is a structural advantage that the FBG temperature sensor is advantageous in implementing a simple rod-shaped probe.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 범위가 미친다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is made without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with ordinary knowledge in the field will fall within the technical scope of the present invention to the extent that various modifications can be made.

도 1은 일반적인 FBG 온도센서의 구성을 개략적으로 보인 개념도.1 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a typical FBG temperature sensor.

도 2는 종래기술에 따른 FBG 온도센서모듈의 분해 사시도.Figure 2 is an exploded perspective view of the FBG temperature sensor module according to the prior art.

도 3은 본 발명에 따른 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치의 개념도.3 is a conceptual diagram of a probe type FBG temperature sensing apparatus using an optical guide according to the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 FBG 온도감지장치를 탐침식으로 구현하기 위한 구체적인 실시형태를 나타낸 사시도.Figure 4 is a perspective view showing a specific embodiment for implementing a probe type FBG temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4에 따른 종단면도.5 is a longitudinal sectional view according to FIG. 4;

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10a...제1 광케이블 10b...제2 광케이블10a ... first optical cable 10b ... second optical cable

20...광가이드 22...제1 반사면20 ... Light guide 22 ... First reflecting surface

24...제2 반사면 30...보호도관24 ... 2nd reflective surface 30 ... protective conduit

40...밀봉부재 50...절연부재40 ... sealing member 50 ... insulating member

100...FBG 온도 센싱부100 ... FBG temperature sensing unit

Claims (5)

외부에서 조사된 광과 외부신호 사이의 상호작용을 통해 측정대상물 또는 측정대상공간의 온도를 측정하는 온도측정장치로서,A temperature measuring device for measuring the temperature of the object to be measured or the space to be measured by the interaction between the external light and the external signal, 외부에서 조사된 광이 내부로 입사될 수 있도록 광의 이동경로를 제공하는 제1 광케이블;A first optical cable providing a movement path of light so that light emitted from the outside may be incident into the inside; 상기 제1 광케이블과 평행하게 배치되며, 제1 광케이블을 통해 입사된 광이 외부로 빠져나갈 수 있도록 광의 이동경로를 제공하는 제2 광케이블;A second optical cable disposed in parallel with the first optical cable and providing a movement path of light to allow the light incident through the first optical cable to escape to the outside; 제1 광케이블을 통해 입사된 광 중 특정 파장의 광만을 선택적으로 반사시킬 수 있도록 상기 제2 광케이블의 표면 일부영역을 요철패턴으로 가공하여 형성된 FBG 온도 센싱부; 및An FBG temperature sensing unit formed by processing a portion of the surface of the second optical cable into an uneven pattern so as to selectively reflect only light having a specific wavelength among the light incident through the first optical cable; And 상기 제1 광케이블의 출구측 선단 및 상기 제2 광케이블의 입구측 선단이 일면에 융착 고정되어, 제1 광케이블을 통해 입사된 광을 제2 광케이블 측으로 방향 전환시키는 광가이드;를 포함하는 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치.An optical guide configured to fusion-fix the outlet end of the first optical cable and the inlet end of the second optical cable to one surface to redirect the light incident through the first optical cable to the second optical cable; Probe type FBG temperature sensor. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광가이드는 프리즘인 것을 특징으로 하는 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치.The optical guide is a probe type FBG temperature sensing device using an optical guide, characterized in that the prism. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 프리즘은,The prism is, 상기 제1 광케이블로부터 조사된 광이 입사되는 제1 반사면; 및A first reflecting surface to which light irradiated from the first optical cable is incident; And 상기 제1 반사면을 통하여 입사된 빛을 상기 제2 광케이블로 조사시키는 제2 반사면을 갖는 것을 특징으로 하는 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치.And a second reflecting surface for irradiating light incident on the first reflecting surface to the second optical cable. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 제1 반사면과 제2 반사면을 갖는 상기 프리즘은,The prism having a first reflecting surface and a second reflecting surface, 단면이 직각 이등변 삼각형인 유리로 된 프리즘인 것을 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치.A probe-type FBG temperature sensing device using a light guide that is a glass prism having a right-sided isosceles triangle. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 광가이드 포함, 제1, 제2 광케이블을 감싸면서 보호하는 금속재질의 보호도관;을 더 포함하는 광가이드를 이용한 탐침식 FBG 온도감지장치. Probe type FBG temperature sensing apparatus using an optical guide further comprising; a protective conduit of a metal material to protect the surrounding, including the optical guide, the first and second optical cables.
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JPS61234322A (en) 1985-04-10 1986-10-18 Mitsubishi Electric Corp Detector section of optical temperature sensor
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