KR100992628B1 - A pressure displacement measuring sensor using optical fiber bragg grating senor - Google Patents

A pressure displacement measuring sensor using optical fiber bragg grating senor Download PDF

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    • G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
    • G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
    • G01L7/08—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the flexible-diaphragm type

Abstract

PURPOSE: A pressure displacement sensor using a fiber optic grating sensor is provided to facilitate fixing installation and construction using optical fibers. CONSTITUTION: A pressure displacement sensor using a fiber optic grating sensor comprises a main body(5), a diaphragm, an optical fiber(1), an optical fiber fixing unit(8), and a fiber optic grating sensor(2). Pressure is applied inside the main body. The diaphragm is formed inside the main body. The diaphragm is bent and depressed. The optical fiber transfers the displacement measured according to applied pressure. The optical fiber fixing unit is fixed on the diaphragm.

Description

광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서 {A Pressure Displacement Measuring Sensor Using Optical Fiber Bragg Grating Senor}Pressure Displacement Measuring Sensor Using Optical Fiber Bragg Grating Senor

본 발명은 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기존의 오차가 크던 압력변위 측정기기에 대한 것을 보다 정밀하게 압력변위를 측정할 수 있도록 함과 동시에 현장에서 설치를 용이하게 하고, 주변 외기의 온도 변화나 굴절률에 대한 변화량을 보상해 줄 수 있도록 하여 보다 정밀하게 압력에 따른 변위량을 측정하도록 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서에 관한 것이다. 더 나아가 본 발명은 변위조절부를 포함하여 설치된 압력변위센서에서 단부측 광섬유고정부를 선택적으로 압박 고정함으로써 설정된 변위를 조절할 수 있도록 한다.
The present invention relates to a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor, and more specifically, to the pressure displacement measuring device, which has a large error in the past, to accurately measure the pressure displacement, and at the same time, to facilitate installation in the field. In addition, the present invention relates to a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor to more accurately compensate for changes in pressure due to changes in temperature or refractive index of ambient air. Furthermore, the present invention allows to adjust the set displacement by selectively pressing and fixing the end-side optical fiber fixing portion in the pressure displacement sensor including a displacement adjusting unit.

일반적으로 광섬유 격자센서(Fiber Bragg Grating)의 원리를 살펴보면, 광섬유 내에서 빛의 전파 원리는 굴절율이 높은 물질에서 낮은 물질로 빛이 진행될 때, 그 경계면에서 일정한 각도 내의 빛이 모두 반사되는 전반사의 원리에 있으며, 광섬유 코어로 입사된 빛은 굴절율이 높은 코어층과 굴절율이 낮은 클래딩층의 경계면에서 반사되어 광섬유 코어부분을 따라 전파되게 된다. In general, the principle of the fiber Bragg grating, the propagation principle of light in the optical fiber is the principle of total reflection that reflects all light within a certain angle at the interface when the light propagates from a high refractive index material to a low material The light incident on the optical fiber core is reflected at the interface between the high refractive index core layer and the low refractive index cladding layer to propagate along the optical fiber core portion.

이러한 광섬유의 주성분은 실리카 유리로 이루어져 있으며, 그 구조는 굴절율이 약간 높도록 게르마늄을 첨가한 광섬유 중심인 코어 부분과 중심을 보호하는 덧겹층인 클래딩 부분으로 구성되어 있다. The main component of the optical fiber is made of silica glass, and its structure is composed of a core part, which is a germanium-added optical fiber so that the refractive index is slightly higher, and a cladding part, which is an overlay layer that protects the center.

광섬유 브래그(Bragg) 격자 배열형 센서(FBG)는, 한 가닥의 광섬유에 여러 개의 광섬유 브래그 격자를 일정한 길이에 따라 새긴 후, 온도나 강도 등의 외부의 조건 변화에 따라 각 격자에서 반사되는 빛의 파장이 달라지는 특성을 이용한 센서이다. An optical fiber Bragg grating array sensor (FBG) engraves several fiber Bragg gratings on a single fiber in a certain length, and then reflects the light reflected from each grating according to external conditions such as temperature or intensity. It is a sensor using the characteristic that the wavelength is changed.

일반적으로 광섬유 코어에는 클래딩보다 굴절률을 높이기 위하여 보통 게르마늄(Ge) 물질이 첨가되는데, 이 물질이 실리카 유리에 안착하는 과정에서 구조 결함(defect)이 생길 수 있다. 이 경우 광섬유 코어에 강한 자외선을 조사하면, 게르마늄의 결합구조가 변형되면서 광섬유의 굴절률이 변화한다.
Generally, a germanium (Ge) material is usually added to the optical fiber core in order to increase the refractive index than the cladding, and structural defects may occur when the material is deposited on silica glass. In this case, when irradiated with strong ultraviolet rays to the optical fiber core, the bonding structure of the germanium is deformed and the refractive index of the optical fiber is changed.

광섬유 브래그 격자는 이러한 현상을 이용하여 광섬유 코어의 굴절률을 주기적으로 변화시킨 것을 말한다. 이 격자는 브래그 조건을 만족하는 파장만을 반사하고, 그 외의 파장은 그대로 투과시키는 특징을 갖는다. 격자의 주변 온도가 바뀌거나 격자에 인장이 가해지면, 광섬유의 굴절률이나 길이가 변화되므로 반사되는 빛의 파장이 변화된다. 따라서 광섬유 브래그 격자에서 반사되는 빛의 파장을 측정함으로써 온도나 인장, 또는 압력, 구부림 등을 감지할 수 있게 된다.
Fiber Bragg grating refers to a periodic change in the refractive index of the fiber core using this phenomenon. This grating reflects only wavelengths satisfying the Bragg condition, and has the characteristic of transmitting other wavelengths as they are. When the ambient temperature of the grating is changed or tension is applied to the grating, the refractive index or length of the optical fiber changes, which causes the wavelength of reflected light to change. Therefore, by measuring the wavelength of the light reflected from the optical fiber Bragg grating it is possible to detect the temperature, tension, pressure, bending.

이러한 광섬유 브래그 격자 센서의 가장 큰 응용 중에 하는 구조물의 상태를 진단하는데 있다. 교량, 댐, 건축물 등의 제작 시에 콘크리트 내부에 광섬유 격자 센서를 포설하고, 구조물 내부의 인장 분포나 구부림 정도 등을 감지하여 구조물의 안전상태를 진단할 수 있다. 또한, 항공기나 헬리콥터 등의 날개 상태 진단 등에도 활용될 수 있다.
One of the biggest applications of such optical fiber Bragg grating sensors is to diagnose the condition of structures. When fabricating bridges, dams, buildings, etc., fiber optic grating sensors can be installed inside the concrete, and the safety status of the structure can be diagnosed by detecting the tension distribution and the degree of bending inside the structure. In addition, the present invention may be utilized for diagnosing wing conditions of an aircraft or a helicopter.

그러나, 압력변위센서 분야에 있어서는 광섬유 격자센서를 적용하는 분야는 발견되지 아니하였으며, 도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 압력변위센서(F0)는 압력에 따른 변위를 측정하기 위해서 광섬유(a), 격막(b), 본체(c) 및 텐션 와이어(w)를 포함하게 된다. However, in the field of the pressure displacement sensor, no field of applying the fiber optic grating sensor has been found. As shown in FIG. 1, the conventional pressure displacement sensor F 0 is used to measure the displacement according to the pressure of the optical fiber (a). And a diaphragm b, a main body c, and a tension wire w.

이에 종래기술에 따른 압력변위센서(F0)는 압력을 내부에 받게 되는 본체(c)에서 압력이 인가되는 하측에 격막(b)을 설치하고, 당해 격막(b)의 상측에 텐션 와이어(Tension Wire, w)를 부착하여 연결하고, 상기 텐션 와이어(w)의 중간에 광섬유(a)를 부착하게 된다. 이렇게 상기 광섬유(a)는 텐션 와이어(w)를 끊고 중간에 연결되는 것이 아니라 단지 텐션 와이어(w)의 외부에 함께 부착하는 것에 불과하므로 그 긴장이나 이완이 당해 광섬유(a)에 충분히 전달되기가 어려웠다.
Accordingly, the pressure displacement sensor F 0 according to the related art is provided with a diaphragm b under the pressure applied from the main body c to receive the pressure therein, and a tension wire above the diaphragm b. Wire and w are attached to each other, and the optical fiber a is attached to the middle of the tension wire w. The optical fiber (a) is not connected to the middle of the tension wire (w) is not connected in the middle, but only attached to the outside of the tension wire (w) so that the tension or relaxation is sufficiently transmitted to the optical fiber (a) It was difficult.

상기 텐션 와이어(w)는 철사나 강관으로 구성할 수도 있었는데, 당해 철사나 강관의 긴장 수축에 따른 오차가 너무 크게 나고, 더 나아가 격막(b)의 만곡 등에 따른 미세 변위가 텐션 와이어(w)에 충분히 전달되기 부족하여 정확한 압력변위에 의한 측정이 불가능한 실정이었다.
The tension wire (w) could be composed of a wire or a steel pipe, but the error due to the tension shrinkage of the wire or the steel pipe is too large, and further, the minute displacement due to the curvature of the diaphragm (b) is applied to the tension wire w. It was not possible to measure enough accurate pressure displacement because of insufficient delivery.

또한, 상기 텐션 와이어(w)와 격막(b)의 부착에 있어서도 매우 어렵고, 부착한 후에도 고정시키는 수단이 없어 여러우므로 고정 부착이 해체되거나, 당해 격막이 파손되는 등의 문제가 빈번히 발생되었다.
In addition, since the tension wire w and the diaphragm b are very difficult to attach, and there is no means for fixing even after the attachment, the fixing wire is detached or the diaphragm is broken.

그리고, 상기 텐션 와이어(w)와 격막(b)의 부착에 있어서, 상기 텐션 와이어(w)를 격막(b)의 중앙에 정확히 맞추어 설치하여야만 압력이 인가되는 경우 압력의 변위에 따른 격막(b)의 만곡, 함몰 등에 따른 변위량이 정확히 측정될 수 있도록 할 수 있는데, 상기 텐션 와이어(w)를 격막(b)에 직접 부착 고정함으로써 격막(b)의 중앙부에 맞추어 설치하는 것이 매우 어려웠다.
In addition, in the attachment of the tension wire w and the diaphragm b, the tension wire w should be installed exactly in the center of the diaphragm b, and when the pressure is applied, the diaphragm b according to the displacement of the pressure It is possible to accurately measure the amount of displacement due to bending, depression, etc. of the tension wire (w) by directly attaching and fixing the diaphragm (b) it was very difficult to install in accordance with the center of the diaphragm (b).

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 종래기술에 따른 광섬유를 이용한 압력변위센서는 텐션 와이어(Tension Wire)를 이용함에 따라 시공이 현실적으로 거의 불가능하고, 고정시키는 것이 어려우므로 이를 대신할 광섬유(Optical Fiber)를 이용하고 단부측 광섬유고정부를 포함하여 고정 설치를 용이하게 하고, 시공의 어려움을 극복할 수 있도록 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서를 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art, an object of the present invention, the pressure displacement sensor using the optical fiber according to the prior art is practically impossible to construct as using the tension wire (Tension Wire), Since it is difficult to fix, it provides a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor that uses an optical fiber to replace it, and facilitates fixed installation including an end optical fiber fixing part and overcomes construction difficulties. It is.

본 발명의 다른 목적은, 종래의 광섬유를 이용한 압력변위센서는 철사나 강관을 이용한 텐션 와이어(Tension Wire)를 긴장, 수축될 수 있는 부재로 사용하고 이러한 텐션 와이어에 광섬유를 함께 부착함으로써 그 긴장, 수축에 따른 압력변위를 측정하였는데, 이러한 경우 긴장, 수축에 따른 오차가 크게 발생하므로, 텐션 와이어 대신 긴장, 수축의 압력변위를 전달하는 광섬유를 이용하고, 당해 광섬유 사이에 광섬유 격자센서(Optical Fiber Bragg Grating Sensor)를 연결하여 정밀하고 오차를 예방할 수 있는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서를 제공하는 것이다.Another object of the present invention, the pressure displacement sensor using a conventional optical fiber uses a tension wire (tension wire) using a wire or steel pipe as a member that can be tensioned, contracted, and the tension, by attaching the optical fiber to the tension wire together, The pressure displacement caused by shrinkage was measured. In this case, errors due to tension and shrinkage were greatly generated. Therefore, an optical fiber grating sensor (optical fiber bragg) was used between the optical fibers instead of the tension wire. It is to provide a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor that can be precise and prevent errors by connecting a grating sensor).

본 발명의 또 다른 목적은, 종래기술에서는 텐션 와이어를 격막의 중앙부에 정확히 맞추어 설치하는 것이 매우 어려워 압력 인가시 격막의 만곡, 함몰에 따른 변위량을 정확히 측정할 수 없는 문제가 있었으나, 상기 텐션 와이어 대신 광섬유를 포함하도록 하고 상기 격막의 중앙부에는 단부측 광섬유고정부를 포함하도록 하여 광섬유가 격막의 중앙부에 정확히 연결될 수 있도록 하여 압력 인가시 변위량을 보다 정확히 측정할 수 있도록 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that in the prior art, it is very difficult to accurately install the tension wire at the center of the diaphragm, so that the amount of displacement due to bending and depression of the diaphragm can not be accurately measured, but instead of the tension wire. Pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor to include an optical fiber and to include an end-side optical fiber fixing part in the center of the diaphragm so that the optical fiber can be accurately connected to the center of the diaphragm so that the displacement can be more accurately measured when pressure is applied. To provide.

본 발명의 또 다른 목적은, 측정된 압력변위 정보가 전달되는 광섬유의 말단 끝 가닥만을 단부측 광섬유고정부에 고착시키는데, 이러한 작업은 매우 어렵고 설치 후에도 인장력이 작용되는 경우 그 고착이 해체될 수 있으므로, 광섬유를 보다 안정적으로 세팅할 수 있도록 단부측 광섬유고정부의 외주에 상기 광섬유가 루프를 형성하며 감겨져 고착제에 의해 고정되도록 하고, 상기 단부측 광섬유고정부가 지지되는 단부측 지지체를 포함하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to fix only the end end strand of the optical fiber to which the measured pressure displacement information is transmitted to the end side optical fiber fixing part, which is very difficult and if the tension is applied even after installation, the fixing may be dismantled. The optical fiber grating sensor includes an end side support on which the optical fiber is wound around the outer periphery of the end side optical fiber fixing part so that the optical fiber can be set more stably and fixed by a fixing agent, and the end side optical fiber fixing part is supported. It is to provide a pressure displacement sensor using.

본 발명의 또 다른 목적은, 통상적으로 철 재질의 지지대가 온도의 변화에 따라 수축, 팽창을 함으로써 실제적으로 측정되는 압력변위에 오차를 발생시키게 되므로, 단부측 지지체의 재질을 열팽창률이 더 큰 알루미늄으로 형성하여 상기 지지대의 수축, 팽창에 따른 변위를 보상해 줌으로써 보다 정확하고 정밀한 압력변위량을 측정할 수 있도록 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention that an iron support is generally contracted and expanded in accordance with a change in temperature, thereby causing an error in the pressure displacement actually measured. The present invention provides a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor that can measure the amount of pressure displacement more precisely and precisely by compensating for displacement caused by contraction and expansion of the support.

본 발명의 또 다른 목적은, 외부의 온도변화가 압력측정용 광섬유격자센서 내부에 영향을 끼쳐 굴절률의 변화량에 따른 파장 변화로 인하여 측정되는 압력변위에 오차가 발생되므로, 이에 별도의 온도보상용 광섬유격자센서를 설치하여 상기 온도변화에 따른 압력측정용 광섬유격자센서의 굴절률 및 파장 변화를 보상해 주어 오차를 줄여 보다 정밀한 압력변위를 측정할 수 있도록 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서를 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is that an external temperature change affects the inside of the optical fiber grating sensor for pressure measurement, and an error occurs in the pressure displacement measured due to the wavelength change due to the change in refractive index. It is to provide a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor to compensate the refractive index and wavelength change of the optical fiber grating sensor for pressure measurement according to the temperature change by installing the grating sensor to reduce the error to measure more precise pressure displacement. .

본 발명은 앞서 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의하여 구현될 것이며, 하기와 같은 구성을 포함한다.The present invention will be implemented by the embodiment having the following configuration in order to achieve the above object, and includes the following configuration.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부로 압력이 인가되는 본체; 본체의 내부에 포함되고, 인가되는 압력에 따라 만곡 또는 함몰되는 격막; 인가된 압력에 따라 측정되는 변위를 전달하는 광섬유; 상기 격막 상에 고정되어 광섬유의 말단을 고정하는 단부측 광섬유고정부; 상기 광섬유 사이에 연결되어 인가된 압력에 따라 이완, 긴장됨으로써 변위를 측정하는 압력측정용 광섬유격자센서; 및 상기 광섬유의 입출력부가 고착제로 견고히 고정되는 입출력측 광섬유고정단;를 포함하고, 상기 본체와 상기 입출력측 광섬유고정부를 구속시켜 광섬유 및 광섬유 격자센서를 고정 지지하는 지지대;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the main body is pressure applied; A diaphragm that is included inside the main body and is curved or recessed according to an applied pressure; An optical fiber for transmitting a displacement measured according to an applied pressure; An end side optical fiber fixing part fixed to the diaphragm to fix an end of the optical fiber; A pressure measurement optical fiber lattice sensor measuring displacement by being relaxed and tensioned according to the applied pressure connected between the optical fibers; And an input / output side optical fiber fixing end to which the input / output part of the optical fiber is firmly fixed with a fixing agent. The support unit may further include a support for fixing the main body and the input / output side optical fiber fixing part to fix and support the optical fiber and the optical fiber grating sensor. It features.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 단부측 광섬유고정부는, 외주에 상기 광섬유가 루프를 형성하며 감겨져 고착제에 의해 고정되고, 상기 광섬유는, 입력단과 출력단이 상기 입출력측 광섬유고정부에 고착제에 의해 고정되고, 상기 단부측 광섬유고정부가 포함되어 지지되는 단부측 지지체;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the end-side optical fiber fixing part, the optical fiber is wound around the outer periphery to form a loop fixed by a fixing agent, the optical end, the input end and the output end is fixed by the fixing agent to the input and output side optical fiber fixing part It is fixed, the end-side support that is included and supported by the end-side optical fiber fixing; characterized in that it further comprises.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 단부측 지지체는, 상기 단부측 광섬유고정부가 지지되어 고정되는 길이방향의 고정홈을 포함하고, 상기 단부측 광섬유고정부는, 상기 고정홈에 내입되어 지지되는 고정핀을 포함하고, 외주에는 광섬유가 루프를 형성하며 감겨져 고착되는 취부홈을 포함하고, 상기 단부측 지지체는, 상기 단부측 광섬유고정부를 상기 고정홈의 길이방향으로 선택적으로 압박 고정하여 변위를 조절할 수 있도록 하는 변위조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the end-side support includes a longitudinal fixing groove in which the end-side optical fiber fixing is supported and fixed, wherein the end-side optical fiber fixing is embedded in and supported by the fixing groove. It includes a fixing pin, the outer periphery includes a mounting groove in which the optical fiber is wound in a loop forming a loop, the end support, the end-side optical fiber fixing portion by selectively pressing fixed in the longitudinal direction of the fixing groove for displacement Characterized in that it comprises a;

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 지지대는 재질이 철로 형성되고, 상기 단부측 지지체는 재질이 알루미늄으로 형성되어 온도에 따른 열팽창을 상호 보상해주는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the support is made of a material of iron, the end support is characterized in that the material is made of aluminum to mutually compensate for thermal expansion according to temperature.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 압력변위센서는, 온도변화에 따라 압력측정용 광섬유 격자센서에서 측정되는 파장을 보상해 주는 온도보상용 광섬유 격자센서;를 추가로 포함하고, 상기 온도보상용 광섬유 격자센서는, 상기 압력측정용 광섬유 격자센서와 상호 다른 단 측의 광섬유 사이에 연결되는데, 특히 상기 압력측정용 광섬유 격자센서는, 입력단 측의 광섬유 사이에 연결되고, 상기 온도보상용 광섬유 격자센서는, 출력단 측의 광섬유 사이에 연결되는 것을 특징으로 한다.
According to another embodiment of the present invention, the pressure displacement sensor further comprises a temperature compensation optical fiber grating sensor for compensating for the wavelength measured by the optical fiber grating sensor for pressure measurement according to the temperature change, the temperature compensation The optical fiber grating sensor is connected between the pressure grating optical fiber grating sensor and the optical fiber of the other end side, in particular, the pressure measurement optical fiber grating sensor is connected between the optical fiber of the input end side, the temperature compensation optical fiber grating The sensor is characterized in that it is connected between the optical fiber on the output end side.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 전술한 과제 해결 수단 및 후술할 구성과 결합, 작동관계에 의해서 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention can achieve the following effects according to the above-described problem solving means and the construction and operation to be described later.

본 발명은, 광섬유(Optical Fiber)를 이용하고 단부측 광섬유고정부를 포함하여 본 발명의 압력변위센서의 고정 설치를 용이하게 하고, 시공의 어려움을 극복할 수 있도록 한다.The present invention facilitates the fixed installation of the pressure displacement sensor of the present invention by using an optical fiber and including an end optical fiber fixing, and overcomes the difficulties of construction.

본 발명은, 광섬유를 부착하여 사용함으로써 오차가 발생되는 텐션 와이어 대신 광섬유를 이용하고, 당해 광섬유를 절단하여 그 사이에 광섬유 격자센서(Optical Fiber Bragg Grating Sensor)를 연결하여 정밀하고 오차를 예방할 수 있는 효과를 도모할 수 있다.The present invention, by using an optical fiber attached to the optical fiber in place of the tension wire error occurs, by cutting the optical fiber between the optical fiber Bragg Grating Sensor (Precision) can be precise and prevent errors The effect can be aimed at.

본 발명은, 텐션 와이어 대신 광섬유를 포함하도록 하고 상기 격막의 중앙부에는 단부측 광섬유고정부를 포함하도록 하여 광섬유가 격막의 중앙부에 정확히 연결될 수 있도록 함으로써 압력 인가시 변위량을 보다 정확히 측정할 수 있도록 하는 효과를 도모할 수 있다.The present invention is to include the optical fiber instead of the tension wire and to include the end-side optical fiber fixing portion in the center portion of the diaphragm so that the optical fiber can be accurately connected to the center portion of the diaphragm effect to more accurately measure the amount of displacement when applying pressure Can be planned.

본 발명은, 광섬유를 보다 안정적으로 세팅할 수 있도록 단부측 광섬유고정부의 외주에 상기 광섬유가 루프를 형성하며 감겨져 고착제에 의해 고정되도록 하고, 상기 단부측 광섬유고정부가 지지되는 단부측 지지체를 포함하여 광섬유의 안정적인 세팅을 도모할 수 있다.The present invention, the end of the optical fiber is wound around the outer periphery of the end of the optical fiber fixing portion to set the optical fiber more stably to be fixed by a fixing agent, and includes an end side support on which the end optical fiber fixing portion is supported A stable setting of the optical fiber can be achieved.

본 발명은, 단부측 지지체의 재질을 열팽창률이 더 큰 알루미늄으로 형성하여 상기 지지대의 온도변화에 따른 열팽창에 의한 수축, 팽창에 따른 변위를 보상해 줌으로써 보다 정확하고 정밀한 압력변위량을 측정할 수 있도록 한다.According to the present invention, the material of the end-side support is formed of aluminum having a higher thermal expansion rate to compensate for the shrinkage and expansion displacement due to thermal expansion caused by the temperature change of the support so that a more accurate and accurate pressure displacement can be measured. do.

본 발명은, 별도의 온도보상용 광섬유격자센서를 설치하여 온도변화에 따른 압력측정용 광섬유격자센서의 굴절률 및 파장 변화를 보상해 주어 오차를 줄여 보다 정밀한 압력변위를 측정할 수 있도록 하는 효과를 도모할 수 있다.
The present invention, by installing a separate temperature compensation optical fiber grating sensor to compensate for the refractive index and wavelength change of the pressure measurement optical fiber grating sensor according to the temperature change to reduce the error to achieve the effect of measuring more precise pressure displacement can do.

도 1은 종래기술에 따른 압력변위센서를 도시한 단면도.
도 2는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서의 작동 관계도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서의 완제품을 도시한 결합 사시도.1 is a cross-sectional view showing a pressure displacement sensor according to the prior art.
2 is an operation relationship diagram of a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor.
Figure 3 is a perspective view showing a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor according to another embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor according to another embodiment of the present invention.
Figure 6 is a perspective view showing the finished product of the pressure displacement sensor using a fiber optic grating sensor according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 압력변위센서에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the pressure displacement sensor according to the present invention will be described in detail.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be limited to the ordinary or dictionary meanings, and the inventors should properly define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents that may be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.

본 발명의 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서(F,F1,F2,F3)에 대한 설명에 앞서 먼저 본 발명에서 광섬유 격자센서를 이용하여 압력에 따른 변위량이 측정되는 작동관계에 대해 먼저 설명하고자 한다. Prior to the description of the pressure displacement sensor (F, F 1 , F 2 , F 3 ) using the optical fiber grating sensor of the present invention First for the operating relationship in which the displacement amount is measured by using the optical fiber grating sensor in the present invention I will explain.

도 2는 본 발명에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서의 작동관계를 도시한 단면도로써 압력 인가 전과 압력 인가 후 변위가 발생되는 것에 대해 도시한 것이다. 먼저 본 발명의 작동관계의 개략적인 도시에 지나지 아니하므로 본 발명의 구성 및 결합에 대한 것은 생략된 부분이 있음을 인지하여야 할 것이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing the operation of the pressure displacement sensor using the optical fiber grating sensor in accordance with the present invention showing the displacement occurs before and after applying the pressure. First, it is only a schematic illustration of the operating relationship of the present invention, it will be appreciated that the configuration and combination of the present invention is omitted.

압력 인가 전에는 좌측 그럼에서 보는 바와 같이 본 발명의 압력변위센서의 본체(5) 내부에 형성된 격막(4)은 수평상태로 유지된다. 이에 중앙부에 연결되는 광섬유(1)에는 어떠한 외력도 작용하지 아니한다. 이에 따라, 상기 광섬유(1) 사이에 연결된 광섬유 격자센서(2)도 긴장, 수축 등의 영향을 받지 아니하므로 내부에서 파장의 변화가 발생되지 아니한다.Before the pressure is applied, the diaphragm 4 formed inside the main body 5 of the pressure displacement sensor of the present invention is maintained in a horizontal state as shown in the left. There is no external force acting on the optical fiber 1 connected to the central portion. Accordingly, the optical fiber grating sensor 2 connected between the optical fibers 1 is also not affected by tension, shrinkage, or the like, so that a change in wavelength does not occur inside.

그러나, 압력 인가 후에는 우측 그림에서 보는 바와 같이, 본체(5) 내부의 격막(4)은 하부에서 인가되는 압력(P)에 의하여 상향으로 만곡되게 된다. 이러한 만곡에 따라 격막(4)의 중앙부는 압력에 따른 수직 변위(δ)를 갖게 된다. 이에 따라 만곡된 격막(4)의 중앙부에 연결된 광섬유(1) 및 광섬유 격자센서(2)는 수축되는 축방향으로의 외력을 받게 된다. 이로써 상기 광섬유 격자센서(2)는 파장의 변화를 일으키고, 상기 압력에 따른 변위(δ)량을 측정할 수 있게 되는 것이다.However, after applying the pressure, as shown in the right figure, the diaphragm 4 inside the main body 5 is bent upward by the pressure P applied from the bottom. As a result of this curvature, the central portion of the diaphragm 4 has a vertical displacement δ depending on the pressure. Accordingly, the optical fiber 1 and the optical fiber grating sensor 2 connected to the central portion of the curved diaphragm 4 are subjected to an external force in the axial direction contracted. As a result, the optical fiber grating sensor 2 changes the wavelength and can measure the amount of displacement δ according to the pressure.

(이와는 반대로 상기 격막(4) 하부에 압력(P)이 하향으로 발생될 수 있는데, 이 경우 변위(δ)가 하향으로 함몰되도록 형성되므로, 상기 광섬유(1) 및 광섬유 격자센서(2)는 긴장되어 전혀 다른 파장을 형성하게 된다.)
(On the contrary, the pressure P may be generated downward in the diaphragm 4. In this case, since the displacement δ is formed to be recessed downward, the optical fiber 1 and the optical fiber grating sensor 2 are tensioned. To form a completely different wavelength.)

이하에서는 첨부한 도면에 의거하여 본 발명에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서(F,F1,F2,F3)의 바람직한 실시예 및 그에 따른 구성에 대하여 상세히 설명하고자 한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the pressure displacement sensor (F, F 1 , F 2 , F 3 ) using the optical fiber grating sensor according to the present invention and the configuration thereof.

본 발명의 일 실시예의 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서(F1)에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 입출력단을 가지는 광섬유(1)로 형성되어 압력변위를 측정할 수 있도록 할 수 있는데, 특히 상기 광섬유(1)의 말단이 압력에 따른 변위가 형성되는 격막(4)의 중앙부에 고정된 단부측 광섬유고정부(8)에 직접 고착 고정될 수 있다.According to the pressure displacement sensor F 1 using the optical fiber grating sensor of the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the pressure displacement sensor F 1 may be formed as an optical fiber 1 having one input / output end to measure the pressure displacement. In particular, the end of the optical fiber 1 can be directly fixed to the end-side optical fiber fixing portion 8 fixed to the central portion of the diaphragm 4 in which displacement according to pressure is formed.

도 3의 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 압력변위센서(F1)는 내부로 압력이 인가되는 본체(5); 본체의 내부에 포함되고, 인가되는 압력에 따라 만곡 또는 함몰되는 격막(4); 인가된 압력에 따라 측정되는 변위를 전달하는 광섬유(1); 상기 격막 상에 고정되어 광섬유의 말단을 고정하는 단부측 광섬유고정부(8); 상기 광섬유 사이에 연결되어 인가된 압력에 따라 이완, 긴장됨으로써 변위를 측정하는 압력측정용 광섬유격자센서(2); 상기 광섬유의 입출력부가 고착제(14)로 견고히 고정되는 입출력측 광섬유고정단(12); 및 상기 본체와 상기 입출력측 광섬유고정부를 구속시켜 광섬유 및 광섬유 격자센서를 고정 지지하는 지지대(6);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to one embodiment of the invention of Figure 3, the pressure displacement sensor (F 1 ) of the present invention is a body 5 to which pressure is applied therein; A diaphragm 4 that is included in the body and is curved or recessed according to the applied pressure; An optical fiber 1 which transmits a displacement measured according to the applied pressure; An end side optical fiber fixing part (8) fixed on the diaphragm to fix an end of the optical fiber; A pressure measurement optical fiber lattice sensor (2) for measuring displacement by relaxing and tensioning according to the applied pressure connected between the optical fibers; An input / output side optical fiber fixing end 12 to which the input / output portion of the optical fiber is firmly fixed to the fixing agent 14; And a support 6 for restraining the main body and the input / output side optical fiber fixing part to fix and support the optical fiber and the optical fiber grating sensor.

상기 광섬유(1)는, 도 1에서 보는 바와 같이, 압력측정용 광섬유격자센서(2)에서 측정되는 압력변위에 따른 파장을 측정하여 전달하는 기능을 하게 된다. 이러한 광섬유(1)의 사용은 종래기술에서 텐션 와이어(Tension Wire)로 사용되는 것에 대하여 광섬유(1)로 사용되도록 함으로써 중간에 절단하여 광섬유 격자센서(2)를 직접 연결하여 적용할 수도 있게 된다. As shown in FIG. 1, the optical fiber 1 has a function of measuring and transmitting a wavelength according to a pressure displacement measured by the optical fiber grating sensor 2 for pressure measurement. The use of the optical fiber 1 can be applied by connecting the optical fiber grating sensor 2 by cutting in the middle by being used as the optical fiber 1 with respect to the tension wire used in the prior art.

또한, 기존의 철사, 강관 등으로 사용되었던 텐션 와이어 자체의 팽창, 수축 등에 의해 압력변위 측정에 오차가 발생하던 것에 대하여 상기 광섬유(1)는 팽창, 수축이 거의 발생되지 아니하므로 측정되는 압력변위에 오차를 발생시키는 문제를 해결할 수 있게 되었다. In addition, the optical fiber (1) does not occur expansion and contraction due to the expansion and contraction of the tension wire itself used in the conventional wire, steel pipes, etc. The problem of generating errors can be solved.

광섬유(1) 및 광섬유 격자센서(2)는 외력에 의해 팽창, 수축되는 것이 아니라, 축방향의 힘에 의해 긴장, 이완됨에 따라 광섬유 격자센서(2)의 파장에 변화가 발생되기 때문에 압력변위에 따른 미세 변위량을 보다 정확하게 측정할 수 있는 것이다.
The optical fiber 1 and the optical fiber grating sensor 2 are not expanded or contracted by external force, but change in the wavelength of the optical fiber grating sensor 2 due to the tension and relaxation caused by the axial force. It is possible to more accurately measure the amount of displacement according to.

상기 압력측정용 광섬유격자센서(2)는, 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 광섬유(1)가 절단된 중간에 일체로 연결되어 하측의 압력에 따른 격막(4)의 변위가 발생되는 경우 긴장, 이완에 따라 내부의 파장이 변화하여 압력에 따른 미세 변위량을 정확히 측정할 수 있도록 한다. The pressure measurement optical fiber grating sensor 2, as shown in Figure 1, the optical fiber 1 is integrally connected to the middle of the cut when the displacement of the diaphragm 4 according to the pressure of the lower side, As relaxation occurs, the internal wavelength changes, allowing precise measurement of the amount of displacement due to pressure.

통상적으로 상기 광섬유격자센서(2)는 이와 함께 연결된 광섬유(1)와 같이 유리 재질로 이루어져 있으므로 종래기술에서 처럼 텐션 와이어와 함께 형성되는 경우라면 전혀 다른 재질의 텐션 와이어를 절단하여 중간에 일체로 연결 설치하는 것이 불가능하였다. 그러나, 본 발명은 텐션 와이어 대신에 광섬유(1)를 이용함으로써 중간에 절단하여 광섬유격자센서(2)를 일체로 연결할 수 있도록 함으로써 광섬유격자센서(2)로 파장에 따른 압력변위 측정 후 당해 파장을 광섬유(1)를 통해 전달할 수 있도록 한다. Typically, the optical fiber grating sensor (2) is made of a glass material, such as the optical fiber (1) connected with it, so if it is formed together with the tension wire as in the prior art, it is connected to the middle by cutting the tension wire of a completely different material It was impossible to install. However, in the present invention, by using the optical fiber (1) instead of the tension wire to be cut in the middle to connect the optical fiber lattice sensor (2) integrally, after measuring the pressure displacement according to the wavelength with the optical fiber lattice sensor (2) It can be transmitted through the optical fiber (1).

이와 같이 본 발명은 광섬유(1)와 광섬유 격자센서(2)를 일체로 형성함으로써 시공의 어려움을 극복하고, 기존의 텐션 와이어 설치로 인한 팽창, 수축에 따른 오차 발생의 문제를 극복하였으며, 광섬유 격자센서(2)를 텐션 와이어의 외주에 부착하는 형식에서 벗어나 광섬유(1)를 절단하고 그 중간에 일체로 연결하여 형성할 수 있도록 함으로써 보다 정밀하고 정확한 압력변위량 측정할 수 있도록 하였다.As described above, the present invention overcomes the difficulties of construction by integrally forming the optical fiber 1 and the optical fiber grating sensor 2, and overcomes the problem of error due to expansion and contraction caused by the existing tension wire installation. The sensor 2 can be cut out of the form attached to the outer periphery of the tension wire so that the optical fiber 1 can be cut and integrally connected to the middle to form a more accurate and accurate pressure displacement measurement.

이러한 광섬유격자센서의 기술에 대해서는 앞서 배경기술에서 충분히 설명하였으므로 이하 생략하기로 한다.
The technology of such an optical fiber grating sensor has been described in detail in the background, and thus will be omitted below.

상기 격막(4)은, 도 3에서 보는 바와 같이, 본체(5)에 내입되어 수평으로 막힌 부재로 형성되는데, 통상적으로 하부의 압력에 따라 만곡 또는 함몰될 수 있는 스테인리스 재질로 형성될 수 있다. 즉, 상기 격막(4)은 복원력을 가지고 있어, 하부의 압력에 따라 만곡 또는 함몰된 후, 당해 압력이 제거된 경우 다시 원상태로 돌아갈 수 있는 재질인 스테인리스 재질로 형성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, the diaphragm 4 is formed of a member that is inserted into the main body 5 and is horizontally blocked. The diaphragm 4 may be formed of a stainless material that may be curved or recessed according to the pressure of the lower portion. That is, the diaphragm 4 has a restoring force, and may be formed of a stainless steel material that is curved or recessed according to the pressure of the lower part and then returns to its original state when the pressure is removed.

이러한 상기 격막(4)은 하부의 인가되는 압력에 따라 만곡, 함몰되면서 수직 변위(δ)량을 형성함으로써 중앙부에 고정되는 광섬유(1) 및 광섬유격자센서(2)를 긴장시키거나 이완시키게 된다. 이에 대한 작동 및 기능은 도 2를 통해 앞서 상세히 설명한 바 이하 생략하기로 한다.
The diaphragm 4 strains or relaxes the optical fiber 1 and the optical fiber lattice sensor 2 fixed to the center by forming an amount of vertical displacement δ while being bent and recessed according to the applied pressure of the lower portion. Operations and functions thereof will be omitted below as described above in detail with reference to FIG. 2.

상기 본체(5)는, 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 격막(4)을 내부에 포함하고 통상적으로 강성이 큰 철 부재로 형성된다. 상기 본체(5)는 상기 격막(4)이 내부에 막힌 형태로 포함되어 하부에 인가되는 압력에 의해 만곡, 함몰이 용이하도록 하기위해 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, the main body 5 includes the diaphragm 4 therein and is usually formed of an iron member having high rigidity. The main body 5 is preferably formed in a cylindrical shape to facilitate the bending and depression by the pressure applied to the lower portion of the diaphragm 4 is contained in the interior.

이에 상기 본체(5)는 하부에 압력인가부를 포함하는데, 도 3에는 도시되어 있지 아니하지만, 도 6에 도시된다. 이러한 압력인가부를 통해 외부의 압력이 인가되어 상기 격막(4)의 중앙부에 변위(δ)를 발생시키게 된다.
The main body 5 includes a pressure applying portion at the bottom, which is not shown in FIG. 3, but is shown in FIG. 6. An external pressure is applied through the pressure applying part to generate a displacement δ at the center of the diaphragm 4.

상기 지지대(6)는, 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 본체(5)에 입출력측 광섬유고정부(12)를 지지 고정시키는 부재로써 통상적으로 상기 광섬유(1)와 길이방향으로 평행하게 형성된다. 상기 지지대(6)는 일측은 본체(5)의 양쪽에 고정되고, 타측은 입출력측 광섬유고정부(12)의 양 단부에 견고히 고정된다. As shown in FIG. 3, the support 6 is a member for supporting and fixing the input / output side optical fiber fixing part 12 to the main body 5, and is generally formed parallel to the optical fiber 1 in the longitudinal direction. One side of the support 6 is fixed to both sides of the main body 5, and the other side is firmly fixed to both ends of the input / output side optical fiber fixing part 12.

이와 같이 상기 지지대(6)는 상기 입출력측 광섬유고정부(12) 및 본체(5)를 구속하여 고정함으로써 그 사이에 길이방향으로 형성되는 광섬유(1) 및 광섬유 격자센서(2)가 구속되어 고정되는 것이다. (이러한 광섬유(1)의 구속 고정은 단부측 광섬유고정부(8)에의 고착 고정 및 입출력측 광섬유고정부(12)에의 고착제(14)를 이용한 고착 고정으로 구속되는 것이다.)As described above, the support 6 restrains and fixes the input / output side optical fiber fixing part 12 and the main body 5 so that the optical fiber 1 and the optical fiber grating sensor 2 formed in the longitudinal direction are restrained and fixed. Will be. (The constrained fixation of such an optical fiber 1 is constrained by the fixation fixation to the end optical fiber fixing part 8 and the fixation fixation using the fixing agent 14 to the input / output side optical fiber fixing part 12.)

상기 지지대(6)는 통상적으로 철 재질로 형성되는데, 반드시 이에 한정하지는 않고 강성이 크고 견고히 고정시킬 수 있도록 하기 위한 재질이라면 어떠한 재질이라도 무방할 것이다. 이에 상기 지지대(6)가 철 재질로 형성되는 경우, 외부의 온도변화로 인한 열팽창에 따라 변위에 오차가 발생될 수 있게 된다. 이러한 상기 지지대(6)의 열팽창에 따른 오차는 하기에서 설명하게 될 단부측 지지체에 의해 보상될 수 있을 것이다.
The support 6 is typically formed of an iron material, but is not necessarily limited thereto, any material may be used as long as it is a material for rigidity and rigidity. Accordingly, when the support 6 is formed of an iron material, an error may occur in displacement due to thermal expansion due to an external temperature change. The error due to thermal expansion of the support 6 may be compensated for by the end side support to be described below.

상기 단부측 광섬유고정부(8)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 일단은 격막(4)의 중앙부에 부착 고정되고, 타단에는 광섬유(1)의 말단이 고착되어 고정된다. 이렇게 본 발명은 단부측 광섬유고정부(8)를 포함함으로써 종래기술에서 텐션 와이어를 직접 곧바로 격막(4)에 고정 설치하는 것이 어려워 시공이 곤란했고, 또한 상기 텐션 와이어를 격막(4)의 중앙부에 고정 설치해야 하는 중앙을 맞추어 설치하는 것이 거의 불가능하였는바, 이를 해결할 수 있게 되었다. As shown in Fig. 3, the end side optical fiber fixing part 8 is fixed at one end by being attached to the center of the diaphragm 4 and at the other end by fixing the end of the optical fiber 1. Thus, in the present invention, it is difficult to install the tension wire directly to the diaphragm 4 directly in the prior art by including the end-side optical fiber fixing portion 8, and the construction is difficult, and the tension wire is placed at the center of the diaphragm 4. It was almost impossible to set up the center to be fixed, so this can be solved.

즉, 상기 단부측 광섬유고정부(8)는 먼저 격막(4)의 중앙부에 정확히 맞추어 견고히 고정 설치되고, 다음 상기 광섬유(1)의 말단이 단부측 광섬유고정부(8)에 결속되어 고착 설치됨으로써, 보다 용이하게 시공하고 정확하게 격막 중앙부에 설치할 수 있게 되었다. 이를 통해 본 발명의 압력변위센서는 보다 정밀한 압력변위량의 측정을 도모할 수 있게 되었다.
That is, the end-side optical fiber fixing part 8 is first firmly installed and fixed in the center of the diaphragm 4, and then the end of the optical fiber 1 is fixed to the end-side optical fiber fixing part 8 and fixedly installed. In addition, it is easier to construct and to be installed in the center of the diaphragm accurately. Through this, the pressure displacement sensor of the present invention can achieve a more precise measurement of the pressure displacement.

상기 입출력측 광섬유고정부(12)는, 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 지지대(6)의 일측에 견고히 구속 고정되고 그 중앙부에는 광섬유(1)의 입출력부가 길이방향으로 가로지르도록 형성된다. 이에 상기 광섬유(1)는 고착제(14)에 의해 견고하게 상기 입출력측 광섬유고정부(12)에 고착된다. As shown in FIG. 3, the input / output side optical fiber fixing part 12 is firmly restrained and fixed to one side of the support 6, and the input / output side of the optical fiber 1 is formed so as to cross the lengthwise direction. Accordingly, the optical fiber 1 is firmly fixed to the input / output side optical fiber fixing part 12 by the fixing agent 14.

이와 같이, 도 3에서처럼 상기 광섬유(1)의 입출력측은 입출력측 광섬유고정부(12)에 고착되고, 그 말단은 단부측 광섬유고정부(8)에 고정됨으로써 압력측정용 광섬유센서(2)를 포함하는 광섬유(1)는 본 발명의 압력변위센서(F1) 내부에서 철저히 고정된다. 이에 따라 외부의 영향을 전혀 받지 않고, 오직 하부의 격막(4)에 의한 압력변위(δ)에 의해 긴장, 이완을 하게 됨으로써 정확한 압력변위를 측정할 수 있게 되는 것이다.
As such, as shown in FIG. 3, the input / output side of the optical fiber 1 is fixed to the input / output side optical fiber fixing part 12, and the end thereof is fixed to the end side optical fiber fixing part 8 to include a pressure measuring optical fiber sensor 2. The optical fiber 1 is thoroughly fixed inside the pressure displacement sensor F 1 of the present invention. Accordingly, it is possible to measure the accurate pressure displacement by being tensioned and relaxed by the pressure displacement δ by the lower diaphragm 4 without any external influence.

본 발명의 다른 실시예의 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서(F2)에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 입력단과 출력단의 광섬유를 가지는데, 이러한 광섬유(1)가 본 발명의 압력변위센서(F2) 내부에서 두가닥을 형성하는 것을 특징으로 한다. According to the pressure displacement sensor F 2 using the optical fiber grating sensor of another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the optical fiber has an input end and an output end, and the optical fiber 1 is a pressure displacement sensor of the present invention ( F 2 ) It is characterized by forming two strands inside.

이렇게 두 가닥으로 형성된 광섬유(1)는 보다 안정적인 광섬유(1)의 세팅을 도모할 수 있게 된다. 즉, 앞서 언급한 일 실시예에서 광섬유(1) 말단을 단부측 광섬유고정부(8)에 고착하여 고정하는 것이 시공상 매우 어렵고, 또한 설치한 후에도 말단 만이 접촉하여 고착되었으므로 쉽게 이탈될 수 있으므로, 이러한 시공상의 어려움을 극복하고 보다 안정적이고 견고한 세팅을 도모할 수 있게 되는 것이다.
In this way, the optical fiber 1 formed of two strands can achieve a more stable setting of the optical fiber 1. That is, in the above-mentioned embodiment, it is very difficult in construction to fix and fix the end of the optical fiber 1 to the end-side optical fiber fixing part 8, and since it is easily detached because only the end is fixed by contacting after installation, Overcoming these construction difficulties will be able to achieve a more stable and robust setting.

도 4의 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 압력변위센서(F2)는 상기 단부측 광섬유고정부(8)의 외주에 상기 광섬유가 루프를 형성하며 감겨져 고착제에 의해 고정되고, 상기 광섬유(1)의 입력단과 출력단이 상기 입출력측 광섬유고정부(12)에 고착제에 의해 고정될 수 있다. According to another embodiment of the present invention of Figure 4, the pressure displacement sensor (F 2 ) of the present invention is wound around the outer fiber of the end-side optical fiber fixing portion 8 to form a loop and fixed by a fixing agent, An input end and an output end of the optical fiber 1 may be fixed to the input / output side optical fiber fixing part 12 by a fixing agent.

또한, 상기 단부측 광섬유고정부(8)가 포함되어 지지되는 단부측 지지체(7);를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 단부측 지지체(7)에는 상기 단부측 광섬유고정부가 지지되어 고정되는 길이방향의 고정홈(16)이 포함되고, 상기 단부측 광섬유고정부(8)에는 상기 고정홈에 내입되어 지지되는 고정핀(9)을 포함하고, 외주에는 광섬유가 루프를 형성하며 감겨져 고착되는 취부홈(11)을 포함할 수 있다.In addition, the end-side support 7 which includes the end-side optical fiber fixing portion 8 is supported; may further include, the end-side support 7 is a length to which the end-side optical fiber fixing portion is supported and fixed Direction fixing grooves 16 are included, and the end-side optical fiber fixing portion 8 includes a fixing pin 9 embedded and supported in the fixing grooves, and an outer circumference of the mounting portion where the optical fibers are wound and fixed in a loop It may include a groove (11).

상기 단부측 지지체(7)는, 상기 단부측 광섬유고정부를 상기 고정홈의 길이방향으로 선택적으로 압박 고정하여 변위를 조절할 수 있도록 하는 변위조절부(10);를 포함할 수 있으며, 상기 지지대(6)는 재질이 철로 형성되고, 상기 단부측 지지체(7)는 재질이 알루미늄으로 형성되어 온도에 따른 열팽창을 상호 보상해주는 것을 특징으로 한다.
The end side support member 7 may include a displacement control unit 10 for adjusting the displacement by selectively pressing and fixing the end side optical fiber fixing part in the longitudinal direction of the fixing groove, wherein the support base ( 6) the material is formed of iron, the end-side support 7 is characterized in that the material is made of aluminum to mutually compensate for thermal expansion according to temperature.

상기 광섬유(1), 압력측정용 광섬유격자센서(2), 격막(4), 본체(5), 지지대(6), 단부측 광섬유고정부(8), 입출력측 광섬유고정부(12), 고착제(14) 등은 앞서 도 3을 참조한 본 발명의 일 실시예에서 충분히 설명한 바, 이하에서는 기타 구성에 대해 상세히 살펴보면서, 작동관계를 설명하도록 한다.
The optical fiber (1), optical fiber lattice sensor (2) for pressure measurement, diaphragm (4), the main body (5), support (6), end optical fiber fixing (8), input and output side optical fiber fixing (12), fixing agent 14 and the like have been described in detail in the embodiment of the present invention with reference to FIG. 3, in the following, the operation relationship will be described while looking at other components in detail.

상기 광섬유의 입력단(1a) 및 출력단(1b)은, 도 4에서 보는 바와 같이, 광섬유(1)가 본 발명의 압력변위센서(F2) 내부에 내입되어 루프로 감겨진 후 다시 유출되는데, 이렇게 두 가닥의 광섬유(1)를 형성함에 따라 일측은 입력단(1a)이 되고, 타측은 출력단(1b)이 되도록 한다. As shown in Figure 4, the input end (1a) and the output end (1b) of the optical fiber, the optical fiber 1 is introduced into the pressure displacement sensor (F 2 ) of the present invention is wound in a loop and then flows out again, By forming two strands of optical fiber 1, one side becomes the input terminal 1a and the other side becomes the output terminal 1b.

이 경우 상기 광섬유(1)는 먼저 본 발명의 압력변위센서에 내입된 후 단부측 광섬유고정부(8)의 외주에 루프를 형성하며 감겨지면서 다시 밖으로 인출되면서 두 가닥(1a,1b)으로 형성되게 되는 것이다. In this case, the optical fiber 1 is first inserted into the pressure displacement sensor of the present invention, and then formed into a loop on the outer periphery of the end-side optical fiber fixing part 8 and formed out of two strands 1a and 1b while being drawn out again. Will be.

이렇게 형성된 두 가닥의 광섬유(1a,1b)는 앞서 도 3를 통해 설명된 본 발명의 일 실시예에서 광섬유(1)의 일단부의 말단이 단부측 광섬유고정부(8)에 고착 고정되는 것이 설치 시공상 어렵고, 또한 설치된 후에도 그 결속력이 약하여 쉽게 이탈될 수 있으므로, 시공을 간편하게 함과 동시에 결속력을 향상시킴으로써 보다 안정된 세팅을 이루고자 함이다.
The two strands of the optical fiber (1a, 1b) formed in this way is installed in that the end of one end of the optical fiber 1 is fixed to the end-side optical fiber fixing part 8 in one embodiment of the present invention described through FIG. In addition, since it is difficult and the binding force is weak even after being installed, it can be easily detached, and thus it is intended to achieve a more stable setting by simplifying the construction and improving the binding force.

도 4에 따른 본 발명의 실시예에서는, 단부측 광섬유고정부(8) 및 입출력측 광섬유고정부(12)의 구성에 대해서 상기 두 가닥의 광섬유(1a,1b)의 루프 형성 감김에 따라 다른 형상 및 기능을 하게 된다.
In the embodiment of the present invention according to FIG. 4, the shape of the end optical fiber fixing part 8 and the input / output side optical fiber fixing part 12 differs depending on the loop formation of the two optical fibers 1a and 1b. And function.

먼저 단부측 광섬유고정부(8)는, 상기 광섬유(1)가 루프 형상으로 감겨질 수 있도록 형상화되는데, 바람직하게는 도 4에 도시된 것처럼 원통형의 외주면을 갖는 도르레 형상으로 이루어질 수 있을 것이다. First, the end-side optical fiber fixing part 8 is shaped such that the optical fiber 1 can be wound in a loop shape, and preferably may be formed in a pulley shape having a cylindrical outer peripheral surface as shown in FIG. 4.

특히 상기 단부측 광섬유고정부(8)의 외주면에는 상기 광섬유(1)가 루프 형상으로 감겨져 올라갈 수 있도록 광섬유 취부홈(11)이 형성될 수 있을 것이다. In particular, an optical fiber mounting groove 11 may be formed on the outer circumferential surface of the end-side optical fiber fixing part 8 so that the optical fiber 1 is wound up in a loop shape.

이러한 상기 광섬유 취부홈(11)은 통상적으로 광섬유(1)가 홈에 내입되어 걸려 구속될 수 있도록 하여야 할 것이므로 광섬유(1)의 외주 형상과 동일하게 둥글게 파인 연장된 홈으로 형성될 수 있을 것이다.The optical fiber mounting groove 11 will typically be formed into an extended groove that is rounded in the same shape as the outer circumferential shape of the optical fiber 1 because the optical fiber 1 should be inserted into the groove to be caught and restrained.

상기 광섬유(1)는 광섬유 취부홈(11)에 내입되어 상기 단부측 광섬유고정부(8)의 외주면에 루프형상으로 감겨진 후 그 움직임이 구속되어야 하므로 상기 광섬유 취부홈(11)에 고착제(14)에 의해 견고히 결속되어 고착된다. 그 이유는 이렇게 고착됨으로써 격막(4)에 의한 미세한 압력변위를 압력측정용 광섬유격자센서(2)를 통해 측정될 수 있기 때문이다.
The optical fiber 1 is embedded in the optical fiber mounting groove 11 and wound around the outer circumferential surface of the end-side optical fiber fixing portion 8 in a loop shape, and thus the movement of the optical fiber 1 is fixed to the optical fiber mounting groove 11. ) Is firmly bound and fixed. The reason for this is that the fine pressure displacement by the diaphragm 4 can be measured by the optical fiber grating sensor 2 for pressure measurement by being fixed in this way.

다음 입출력측 광섬유고정부(12)를 살펴보면, 도 3의 실시예에서와 같이 지지대(6)에 의해 지지 고정된 상태에서 상기 두 가닥의 광섬유의 입력단(1a) 및 출력단(1b)이 이에 고착 결합되어야 하므로, 고착제(14)를 두 가닥에 각각 형성하여 견고히 고정하는 것을 특징으로 한다.Referring to the next input / output side optical fiber fixing part 12, the input end 1a and the output end 1b of the two strands of optical fiber are fixedly coupled thereto in a state of being supported and fixed by the support 6 as in the embodiment of FIG. Because it should be, it is characterized in that the fixing agent 14 is formed on each of the two strands and firmly fixed.

이에 도 4에서 볼 수 있듯이, 상기 입출력측 광섬유고정부(12)는 십자 형태로 연장된 부재로써 가로부재에는 광섬유(1a,1b)가 각각 부착되고, 세로부재는 지지대(6)에 견고히 고정되는 형상으로 이루어질 수 있다.
As shown in FIG. 4, the input / output side optical fiber fixing part 12 is a member extending in a cross shape, and the optical fibers 1a and 1b are attached to the horizontal member, respectively, and the vertical member is firmly fixed to the support 6. It may be made in a shape.

상기 단부측 지지체(7)는, 도 4에서 볼 수 있듯이 상기 단부측 광섬유고정부(8)를 지지하여 고정하는데, 통상적으로 상기 지지대(6)와 길이방향으로 평행하게 형성되며 양쪽의 지지대(6) 사이에 형성될 수 있다. 그 재질에 있어서는 알루미늄 금속으로 형성될 수 있다. As shown in FIG. 4, the end-side support 7 supports and fixes the end-side optical fiber fixing portion 8, which is typically formed parallel to the support 6 in the longitudinal direction and supported by both supports 6. It may be formed between). In the material, it may be formed of aluminum metal.

상기 단부측 지지체(7)가 알루미늄 재질로 형성되는 이유는, 상기 지지대(6)는 재질이 철로 형성되므로 온도에 따른 열팽창시 이를 상호 보상해주기 위해서이다. 단부측 지지체(7)의 재질인 알루미늄의 열팽창 계수는 지지대(6)의 재질인 철의 열팽창 계수보다 2.5배 가량 크다. 즉, 도 4에서 보는 바와 같이 지지대(6)는 단부측 지지체(7)에 비해 그 길이가 훨씬 길게 형성되므로 온도 변화에 따른 열팽창시 그 늘어나는 길이는 상대적으로 길 것이다. 따라서, 상기 지지대(6)의 재질인 철의 열팽창 계수보다 더 큰 열팽창 계수를 가지는 알루미늄 재질의 단부측 지지체(7)를 통하여 온도변화시 상기 지지대(6)의 팽창을 효과적으로 보상해 줄 수 있게 되는 것이다.
The end support 7 is formed of an aluminum material, because the support 6 is made of iron in order to compensate each other for thermal expansion according to temperature. The coefficient of thermal expansion of aluminum, which is the material of the end-side support 7, is about 2.5 times larger than that of iron, which is the material of the support 6. That is, as shown in FIG. 4, the length of the support 6 is much longer than that of the end-side support 7, and thus the length of the support 6 will be relatively long during thermal expansion due to temperature change. Accordingly, the expansion of the support 6 can be effectively compensated for when the temperature is changed through the end-side support 7 made of aluminum having a thermal expansion coefficient greater than that of iron, which is the material of the support 6. will be.

상기 고정핀(9)은, 도 4에서 볼 수 있듯이, 단부측 지지체(7)의 고정홈(15)에 내입되어 상기 단부측 광섬유고정부(8)가 지지되도록 하는 기능을 하는데, 상기 단부측 광섬유고정부(8)의 측면 중앙에 돌출된 돌기로 형성될 수 있다. 이렇게 상기 고정핀(9)에 고정홈(15)에 내입되어 걸리게 됨으로써 통상적으로 상기 단부측 광섬유고정부(8)가 도르레와 같은 형상을 유지하게 된다.
As shown in FIG. 4, the fixing pin 9 is inserted into the fixing groove 15 of the end-side support 7 so that the end-side optical fiber fixing part 8 is supported. It may be formed of a projection protruding in the center of the side of the optical fiber fixing (8). In this way, the fixing pin 9 is inserted into the fixing groove 15 so that the end-side optical fiber fixing part 8 maintains the same shape as the pulley.

상기 고정홈(16)은, 상기 단부측 지지체(7)의 측면에 형성된 관통공으로써 특히 세로방향으로 연장된 형상으로 마련된다. 이에 상기 길이방향의 고정홈(16)에는 상기 단부측 광섬유고정부(8)의 고정핀(9)이 내입되어 지지된다.
The fixing groove 16 is a through hole formed in the side surface of the end side support 7, and is provided in a shape extending in the longitudinal direction. Accordingly, the fixing pin 16 of the end-side optical fiber fixing part 8 is inserted into and supported in the longitudinal fixing groove 16.

상기 변위조절부(10)는, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 단부측 지지체(7)의 상부에서 상기 고정홈(16)의 상부에까지 관통된 형태로 이루어지는데, 통상적으로 관통된 형태의 나사홀과 고정압박볼트로 이루어진다. 이에 상기 변위조절부(10)는 상기 단부측 광섬유고정부의 고정핀(9)을 상기 고정홈의 길이방향으로 선택적으로 압박 고정함으로써 변위를 조절할 수 있도록 하는 기능을 한다. As shown in FIG. 4, the displacement control unit 10 is formed to penetrate from the top of the end-side support 7 to the top of the fixing groove 16. And fixed compression bolts. The displacement control unit 10 serves to adjust the displacement by selectively pressing and fixing the fixing pin 9 of the end optical fiber fixing portion in the longitudinal direction of the fixing groove.

즉, 본 발명의 도 4에서의 실시예와 같은 압력변위센서가 설치된 후 상기 변위조절부(10)를 조이게 되면 단부측 광섬유고정부(8)를 압박하게 되어 인장력이 가해지므로, 하측의 격막(4)의 중앙부가 상향으로 올라가 변위를 조절할 수 있게 되는 것이다. 이와 반대의 경우에는 상기 변위조절부(10)의 볼트를 풀면 이완되어 상기 격막(4)의 중앙부는 하향으로 내려가 변위를 조절할 수도 있게 된다.That is, when the displacement displacement unit 10 is tightened after the pressure displacement sensor is installed as in the embodiment of FIG. 4, the tension force is applied to the end-side optical fiber fixing part 8, so that the lower diaphragm ( The center part of 4) goes up to be able to control the displacement. On the contrary, when the bolt of the displacement control unit 10 is loosened, the bolt is relaxed, and the center portion of the diaphragm 4 may move downward to adjust the displacement.

즉, 본 발명의 압력변위센서가 측정하려는 압력변위에 앞서 초기 설정값을 설정하기 위하여 설치한 후 상기 변위조절부(10)를 조절하여 하측의 격막(4)을 조절하여 초기의 평탄화 상태로 설정함으로써 그 후에 상기 격막(4)이 하부에서 측정되는 압력에 따라 변위를 일으켜 압력측정용 광섬유격자센서를 통해 측정되도록 할 수 있다. 물론, 이와는 별도로 설치된 후에 장기간이 지난 다음 다시 초기 설정값으로 유지시킬 수 있도록 다시 격막(4)의 평탄화 작업을 실시하는 기능도 수행할 수 있게 된다.That is, the pressure displacement sensor of the present invention is installed to set the initial set value prior to the pressure displacement to be measured, and then adjust the displacement adjusting unit 10 to adjust the lower diaphragm 4 to set the initial flattened state. By doing so, the diaphragm 4 can then be displaced in accordance with the pressure measured at the bottom to be measured by the optical fiber grating sensor for pressure measurement. Of course, it is also possible to perform the function of flattening the diaphragm 4 again so as to maintain the initial set value again after a long period of time separately installed.

그러나, 상기 변위조절부(10)는, 단순히 하측의 격막(4)의 만곡 또는 함몰을 조절함으로써 다시 평탄화하는 작업만을 수행하는 것은 아니다. 상기 변위조절부(10)를 조임 또는 품으로써 상기 압력측정용 광섬유격자센서의 긴장 또는 이완을 선택적으로 가하여 초기 설정값을 적정하게 유지시켜줄 수도 있고, 설치된 후에 초기화하는 기능을 수행할 수도 있는 것이다.
However, the displacement control unit 10 does not only perform the operation of flattening again by simply adjusting the bending or depression of the lower diaphragm 4. Tightening or loosening the displacement control unit 10 may selectively apply tension or relaxation of the optical fiber grating sensor for pressure measurement to maintain an initial set value appropriately, or may perform a function of initializing after installation.

본 발명의 또 다른 실시예의 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서(F3)에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이 입력단과 출력단의 광섬유를 가지는데, 이러한 광섬유(1) 사이에 상기 압력측정용 광섬유격자센서(2) 외에 별도의 온도보상용 광섬유격자센서(3)를 포함하여 본 발명의 압력변위센서(F3) 내부에서 온도변화에 따른 상기 압력측정용 광섬유격자센서(2) 내부의 굴절률 변화에 따른 파장의 변화량을 보상해 줄 수 있도록 한다.According to the pressure displacement sensor F 3 using an optical fiber grating sensor according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the optical fiber has an optical fiber at an input terminal and an output terminal, and the optical fiber for pressure measurement is formed between the optical fiber 1. In addition to the lattice sensor (2), including a separate temperature compensation optical fiber grating sensor (3), the refractive index change in the pressure measurement optical fiber grating sensor (2) according to the temperature change in the pressure displacement sensor (F 3 ) of the present invention To compensate for the amount of change in wavelength according to.

이렇게 온도보상용 광섬유격자센(3)를 포함함으로써 광섬유격자센서 내부에서 온도변화에 따른 굴절률의 변화에 따라 다른 파장을 나타내게 되는데, 이러한 굴절률의 변화에 대해 상기 온도보상용 광섬유격자센서(3)에서 보상해 줌으로써 파장의 오차를 줄여 보다 정밀한 압력변위를 측정할 수 있도록 한다.
By including the temperature compensation optical fiber lattice (3) as shown in the wavelength according to the change in refractive index according to the temperature change in the optical fiber grating sensor, the temperature compensation optical fiber grating sensor (3) Compensation reduces the error in the wavelength, allowing more accurate pressure displacement measurements.

도 5의 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 압력변위센서(F3)는 통상적으로 상기 도 4의 실시예와 기타 모든 것이 동일하지만, 단부측 광섬유고정부(8)의 외주를 루프형상으로 감겨진 광섬유(1)가 상기 입출력측 광섬유고정부(12)를 매개로 그 주위를 루프형상으로 다시 감겨진 후 외부로 인출되도록 설치한다.
According to another embodiment of the present invention of FIG. 5, the pressure displacement sensor F 3 of the present invention is generally the same as the embodiment of FIG. 4, but the outer periphery of the end-side optical fiber fixing part 8 is different. The optical fiber 1 wound in a loop shape is installed so as to be pulled out again after being wound in a loop shape around the input / output side optical fiber fixing part 12 as a medium.

상기 온도보상용 광섬유격자센서(3)는, 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 입출력측 광섬유고정부(12)를 매개로 그 주위를 루프형상으로 다시 감겨진 부분에서 형성되는 것이 바람직하다. 특히 상기 온도보상용 광섬유 격자센서(3)는, 상기 압력측정용 광섬유 격자센서(2)와 상호 다른 단 측의 광섬유 사이에 연결되는 것이 바람직하다. 예를 들어 상기 압력측정용 광섬유격자센서(2)는 입력단 측의 광섬유(1a) 사이에 연결되고, 상기 온도보상용 광섬유 격자센서(3)는 출력단 측의 광섬유(1b) 사이에 연결될 수 있다. As shown in FIG. 5, the temperature compensation optical fiber lattice sensor 3 is preferably formed in a portion wound around the optical fiber fixing part 12 again and again in a loop shape. In particular, the temperature compensation optical fiber grating sensor 3 is preferably connected between the pressure measurement optical fiber grating sensor 2 and the optical fiber of the other end side. For example, the pressure measuring optical fiber grating sensor 2 may be connected between the optical fiber 1a at the input end side, and the temperature compensation optical fiber grating sensor 3 may be connected between the optical fiber 1b at the output end side.

그 이유는 먼저 압력측정용 광섬유센서(2)에서 측정된 압력변위에 따른 파장이 온도 변화에 따라 변형된 굴절률로 측정이 된 상태에서 당해 오차가 발생된 파장이 광섬유의 출력단(1b)을 통해 전달된 후, 온도보상용 광섬유센서(3)에서 다시 오차를 줄이기 위해서 변형된 굴절률이 다시 가해지도록 하기 위함이다.
The reason is that the wavelength in which the error occurs is transmitted through the output terminal 1b of the optical fiber in the state that the wavelength according to the pressure displacement measured in the pressure measuring optical fiber sensor 2 is measured at the refractive index modified according to the temperature change. In order to reduce the error again in the temperature compensation optical fiber sensor 3, the modified refractive index is applied again.

도 6은 상기 도 5의 실시예에 따른 광섬유격자센서를 이용한 압력변위센서(F)를 제품으로 완성하여 설치되는 상태를 도시한 도면이다. 이에 도 6의 실시예는 본 발명의 압력변위센서(F) 내부에 포함된 광섬유(1) 및 광섬유격자센서(2,3) 등을 보호하고 외부로부터 영향을 받게 하지 않도록 하는 케이스(13)를 전체적으로 덮어서 완성한다. 6 is a view illustrating a state in which the pressure displacement sensor (F) using the optical fiber grating sensor according to the embodiment of FIG. 6 illustrates a case 13 which protects the optical fiber 1 and the optical fiber lattice sensors 2 and 3 included in the pressure displacement sensor F of the present invention and is not affected by the outside. Completely cover and complete.

또한, 도 6의 실시예에 따른 본 발명은 상기 케이스(13)에 의해 덮혀지면서 본체(5)의 하부에 압력이 인가되어 내부의 격막(4)이 작동하도록 하는 압력인가부(15)를 포함할 수 있다. In addition, the present invention according to the embodiment of Figure 6 is covered by the case 13 and the pressure is applied to the lower portion of the main body 5 to apply a pressure applying portion 15 to operate the inner diaphragm (4). can do.

이렇게 상기 압력인가부(15)가 상기 본체(5)의 하부에 마련됨으로써 하측에서 인가되는 압력이 격막(4)에 전달될 수 있도록 하기 위한 것으로, 이로써 본 발명의 광섬육 격자센서를 이용한 압력변위센서(F)가 전체적으로 압력변위가 측정되어 작동될 수 있도록 하는 것이다.
Thus, the pressure applying unit 15 is provided in the lower portion of the main body 5 so that the pressure applied from the lower side can be transmitted to the diaphragm 4, whereby the pressure displacement using the optical fiber grating sensor of the present invention. The sensor F allows the pressure displacement to be measured and operated as a whole.

앞서 살펴본 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명에 따른 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서를 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시예일 뿐, 전술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
The above-described embodiment is a preferred embodiment in which a person having ordinary knowledge in the art to which the present invention pertains (hereinafter referred to as a person skilled in the art) may easily implement a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor according to the present invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and thus, the scope of the present invention is not limited thereto. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention, and it is obvious that parts easily changed by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 주요 설명 *
F, F0, F1, F2, F3 : 본 발명의 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서
a : 광섬유 b : 격막 c : 본체 w : 텐션 와이어
1 : 광섬유 ` 1a : 광섬유 입력단
1b ; 광섬유 출력단 2 : 압력측정용 광섬유 격자센서
3 : 온도보상용 광섬유 격자센서 4 : 격막 (스테인리스)
5 : 본체 6 : 지지대 (철)
7 : 단부측 지지체 (알루미늄) 8 : 단부측 광섬유고정부
9 : 고정핀 10 : 변위조절부
11 : 광섬유 취부홈 12 : 입출력측 광섬유고정부
13 : 케이스 14 : 고착제
15 : 압력인가부 16 : 고정홈
P : 인가되는 압력 δ : 압력에 따른 변위량Major description of the main parts of the drawing
F, F 0 , F 1 , F 2 , F 3 : Pressure displacement sensor using the optical fiber grating sensor of the present invention
a: optical fiber b: diaphragm c: body w: tension wire
1: optical fiber `1a: optical fiber input terminal
1b; Fiber Optic Output Stage 2: Fiber Optic Grating Sensor for Pressure Measurement
3: fiber compensation grating sensor for temperature compensation 4: diaphragm (stainless steel)
5: body 6: support (iron)
7: end side support body (aluminum) 8: end side optical fiber fixing part
9: fixed pin 10: displacement control unit
11: optical fiber mounting groove 12: input / output side optical fiber fixing part
13: case 14: fixing agent
15: pressure applying portion 16: fixed groove
P: applied pressure δ: displacement according to pressure

Claims (13)

내부로 압력이 인가되는 본체;
본체의 내부에 포함되고, 인가되는 압력에 따라 만곡 또는 함몰되는 격막;
인가된 압력에 따라 측정되는 변위를 전달하는 광섬유;
상기 격막 상에 고정되어 광섬유를 고정하는 단부측 광섬유고정부;
상기 광섬유 사이에 연결되어 인가된 압력에 따라 이완, 긴장됨으로써 변위를 측정하는 압력측정용 광섬유격자센서; 및
상기 광섬유가 고착제로 고정되는 입출력측 광섬유고정부;를 포함하여 압력에 따른 변위를 측정하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.A main body to which pressure is applied to the inside;
A diaphragm that is included inside the main body and is curved or recessed according to an applied pressure;
An optical fiber for transmitting a displacement measured according to an applied pressure;
An end side optical fiber fixing part fixed on the diaphragm to fix the optical fiber;
A pressure measurement optical fiber lattice sensor measuring displacement by being relaxed and tensioned according to the applied pressure connected between the optical fibers; And
Pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor to measure the displacement according to the pressure, including; 제 1 항에 있어서,
상기 압력변위센서는,
상기 본체와 상기 입출력측 광섬유고정부를 구속시켜 광섬유 및 광섬유 격자센서를 고정 지지하는 지지대;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method of claim 1,
The pressure displacement sensor,
And a support for fixing the optical fiber and the optical fiber grating sensor by restraining the main body and the input / output side optical fiber fixing part. 제 2 항에 있어서,
상기 단부측 광섬유고정부는, 상기 광섬유가 고리 형태로 감겨져 고정되는 취부홈;을 포함하고,
상기 광섬유는, 단부측은 상기 단부측 광섬유고정부에 루프 형태로 감겨 고정되고, 입력단과 출력단은 입출력측 광섬유고정부에 고정되어, 압력변위센서 내부에서 두가닥으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method of claim 2,
The end-side optical fiber fixing portion, the mounting groove is fixed to the optical fiber is wound in a ring form;
The optical fiber grating sensor is characterized in that the end side is wound in a loop form around the end side optical fiber fixing part, and the input end and the output end are fixed to the input / output side optical fiber fixing part, and are formed in two strands inside the pressure displacement sensor. Pressure displacement sensor using. 제 3 항에 있어서,
상기 단부측 광섬유고정부의 외주에 루프를 형성하며 감겨진 광섬유가 상기 취부홈에 고착제로 고정되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method of claim 3, wherein
A pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor, characterized in that a loop is formed on the outer periphery of the end-side optical fiber fixing part, and the wound optical fiber is fixed to the mounting groove with a fixing agent. 제 4 항에 있어서,
상기 광섬유는,
입력단과 출력단이 상기 입출력측 광섬유고정부에 고착제에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method of claim 4, wherein
The optical fiber,
Pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor, characterized in that the input end and the output end is fixed to the input and output side optical fiber fixing part by a fixing agent. 제 5 항에 있어서,
상기 압력변위센서는,
상기 단부측 광섬유고정부가 포함되어 지지되는 단부측 지지체;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method of claim 5, wherein
The pressure displacement sensor,
Pressure end sensor using an optical fiber grating sensor, characterized in that it further comprises; 제 6 항에 있어서,
상기 단부측 지지체는, 상기 단부측 광섬유고정부가 지지되어 고정되는 길이방향의 고정홈을 포함하고,
상기 단부측 광섬유고정부는, 상기 고정홈에 내입되어 지지되는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method according to claim 6,
The end side support includes a longitudinal fixing groove in which the end side optical fiber fixing is supported and fixed,
The end-side optical fiber fixing portion, the pressure displacement sensor using the optical fiber grating sensor, characterized in that it comprises a fixing pin embedded in the fixing groove. 제 7 항에 있어서,
상기 단부측 지지체는, 상기 단부측 광섬유고정부를 상기 고정홈의 길이방향으로 선택적으로 압박 고정하여 변위를 조절할 수 있도록 하는 변위조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method of claim 7, wherein
The end-side support, the pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor, comprising: a displacement control unit for controlling the displacement by selectively pressing and fixing the end-side optical fiber fixing in the longitudinal direction of the fixing groove; . 제 8 항에 있어서,
상기 지지대는 재질이 철로 형성되고, 상기 단부측 지지체는 재질이 알루미늄으로 형성되어,
온도변화에 따른 열팽창에 의한 수축, 팽창 변위를 상호 보상해주는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method of claim 8,
The support is formed of iron, the end support is formed of aluminum,
Pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor, characterized in that the mutual compensation of the contraction, expansion displacement due to thermal expansion due to temperature changes. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압력변위센서는,
온도변화에 따라 변화된 굴절률에 따른 압력측정용 광섬유 격자센서에서 측정되는 파장을 보상해 주는 온도보상용 광섬유 격자센서;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method according to any one of claims 3 to 9,
The pressure displacement sensor,
A pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor, further comprising; a temperature compensation optical fiber grating sensor for compensating for the wavelength measured by the optical fiber grating sensor for pressure measurement according to the refractive index changed according to the temperature change. 제 10 항에 있어서,
상기 광섬유는 온도보상용 광섬유 격자센서가 마련되는 루프를 추가로 형성하며,
상기 온도보상용 광섬유 격자센서는 상기 압력측정용 광섬유 격자센서와 상호 다른 단 측의 광섬유 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method of claim 10,
The optical fiber further forms a loop in which the optical fiber grating sensor for temperature compensation is provided,
The temperature compensation optical fiber grating sensor is a pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor, characterized in that connected between the optical fiber grating sensor for measuring pressure and the optical fiber of the other end side. 제 11 항에 있어서,
상기 압력측정용 광섬유 격자센서는, 입력단 측의 광섬유 사이에 연결되고,
상기 온도보상용 광섬유 격자센서는, 출력단 측의 광섬유 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.The method of claim 11,
The pressure measurement optical fiber grating sensor is connected between the optical fiber on the input end side,
The temperature compensation optical fiber grating sensor, the pressure displacement sensor using the optical fiber grating sensor, characterized in that connected between the optical fiber on the output side. 제 12 항에 있어서,
외부로부터 내부의 광섬유 및 광섬유격자센서를 보호하는 케이스; 및
본체 하부로부터 압력을 인가하여 격막이 작동하도록 하는 압력인가부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 격자센서를 이용한 압력변위센서.
The method of claim 12,
A case for protecting the optical fiber and the optical fiber grating sensor from the outside; And
A pressure displacement sensor using an optical fiber grating sensor, further comprising a; pressure applying unit for applying a pressure from the lower body to operate the diaphragm.
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