KR101185434B1 - Vibration measuring sensor and appratus using the optical fiber - Google Patents

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KR101185434B1
KR101185434B1 KR1020110075625A KR20110075625A KR101185434B1 KR 101185434 B1 KR101185434 B1 KR 101185434B1 KR 1020110075625 A KR1020110075625 A KR 1020110075625A KR 20110075625 A KR20110075625 A KR 20110075625A KR 101185434 B1 KR101185434 B1 KR 101185434B1
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KR
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vibration
optical
optical fiber
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single wavelength
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KR1020110075625A
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김명진
황성환
이우진
정은주
노병섭
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한국광기술원
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors

Abstract

PURPOSE: A vibration sensing sensor and a vibration measuring device are provided to accurately measure the existence of vibration or the frequency of the vibration in extreme conditions and in various locations. CONSTITUTION: A vibration sensing sensor comprises a single frequency light source(21), an optical division member(22), a vibration sensing optical fiber(23), an optical phase modulator(24), an optical fiber coupler(25), and a photo detector(26). The optical division member divides a passage of the single frequency optical source. The vibration sensing optical fiber is installed in a vibration measuring location, thereby modulating the single frequency optical source of a first passage divided by the optical division member into vibration frequencies. The optical phase modulator modulates the single frequency light source of a second passage divided by the optical division member into reference frequencies. The optical fiber coupler joins optical signals output from the vibration sensing optical fiber and from the optical phase modulator. The photo detector detects the optical signals joined by the optical fiber coupler. [Reference numerals] (21) Single frequency light source; (22) Optical division member(splitter); (23) Vibration sensing optical fiber; (24) Optical phase modulator; (25) Optical fiber coupler; (26) Photo detector; (27) Signal processing device

Description

진동 감지 센서 및 진동 측정 장치 {VIBRATION MEASURING SENSOR AND APPRATUS USING THE OPTICAL FIBER}Vibration Sensing Sensor and Vibration Measurement Device {VIBRATION MEASURING SENSOR AND APPRATUS USING THE OPTICAL FIBER}

이 발명은 광섬유를 이용한 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부의 진동에 의한 광섬유의 상태 변화로부터 진동 여부 및 진동 주파수를 측정할 수 있도록 한 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a vibration sensor and a vibration measuring device using an optical fiber, and more particularly, to a vibration sensor and a vibration measuring device that can measure the vibration and the vibration frequency from the change of state of the optical fiber due to external vibration. It is about.

특정 물체의 진동을 측정하기 위한 진동 감지 센서는 다양한 부분에서 이용되고 있다. 일례로, 진동 감지 센서는 교량 등에 장착되어 차량의 이동에 의한 교량의 진동(즉, 흔들림)을 측정하며, 이때, 측정된 교량의 진동량은 교량의 안전도 평가에 중요한 척도로 사용된다. 한편, 이와 같은 진동 감지 센서는 건물, 교량 및 지진의 강도측정 등 다양한 분야에서 이용된다.Vibration sensing sensors for measuring the vibration of a specific object are used in various parts. For example, the vibration sensor is mounted on a bridge or the like to measure the vibration (that is, shake) of the bridge due to the movement of the vehicle, wherein the measured vibration amount of the bridge is used as an important measure for the safety evaluation of the bridge. On the other hand, such a vibration sensor is used in various fields, such as measuring the strength of buildings, bridges and earthquakes.

광섬유를 이용한 진동 감지 센서로서, 대한민국 등록특허 제0483341호가 있다. 이 선행특허에 기재된 광섬유를 이용한 진동 감지 센서를 도 1을 참조하여 설명한다.As a vibration sensing sensor using an optical fiber, there is a Republic of Korea Patent No. 0483341. The vibration sensing sensor using the optical fiber described in this prior patent is explained with reference to FIG.

도 1은 선행특허에 기재된 종래기술에 따른 광섬유를 이용한 진동 측정 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a vibration measuring device using an optical fiber according to the prior art described in the prior patent.

이 종래의 진동 측정 장치는 빛을 공급하기 위한 광원(2)과, 빛을 수광하기 위한 수광부(4)와, 빛의 통로를 제공하는 광섬유(6,7,8,10)와, 물체의 진동을 측정하기 위한 측정부(30)를 포함한다. 제1광섬유(6,8)와 제2광섬유(7,10)은 그 사이가 이격되어 있다. 광원(2)은 레이저 다이오드 등이 이용되며, 소정의 빛을 발생하여 제1광섬유(6,8)로 공급하고, 제1광섬유(6,8)의 빛의 일부가 제2광섬유(7,10)로 전달되는데, 측정부(30)가 진동 정도에 따라 제1광섬유(6,8)에서 제2광섬유(7,10)로 전달되는 빛의 양이 달라진다. 수광부(4)는 제2광섬유(7,10)로부터 공급되는 빛을 전기량으로 변환한다. 이와 같은 수광부(4)는 빛의 양에 대응하는 전기량을 도시되지 않은 계산부로 공급하고, 계산부는 수광부(4)에서 입력된 전기량을 이용하여 물체의 진동을 측정한다.The conventional vibration measuring apparatus includes a light source 2 for supplying light, a light receiving unit 4 for receiving light, an optical fiber 6, 7, 8, 10 for providing a light path, and vibration of an object. It includes a measuring unit 30 for measuring. The first optical fibers 6 and 8 and the second optical fibers 7 and 10 are spaced apart therebetween. As the light source 2, a laser diode or the like is used, and generates a predetermined light to supply the first optical fibers 6 and 8, and a part of the light of the first optical fibers 6 and 8 is the second optical fibers 7 and 10. ), The amount of light transmitted from the first optical fiber (6, 8) to the second optical fiber (7, 10) varies depending on the degree of vibration. The light receiving unit 4 converts light supplied from the second optical fibers 7 and 10 into electricity. The light receiving unit 4 supplies an electric quantity corresponding to the amount of light to a calculation unit (not shown), and the calculation unit measures the vibration of the object by using the electric quantity input from the light receiving unit 4.

측정부(30)는 진동을 측정하고자 하는 물체에 설치된다. 이때, 스프링들(20)에 의하여 고정된 지지부(22)는 물체의 진동에 대응하여 진동하게 된다. 이후, 광원(2)으로부터 빛이 제1광섬유(6,8)로 공급되고, 제2광섬유(7,10)로 전달되는데, 제2광섬유(7,10)로 전달되는 빛의 양은 지지부(22)의 진동량에 의하여 결정된다. 즉, 지지부(22)가 진동하지 않으면 제1광섬유(6,8)와 제2광섬유(7,10)의 코어가 정렬되기 때문에 제2광섬유(7,10)로 많은 양의 빛이 전달되고, 지지부(22)가 많이 진동하면 제1광섬유(6,8)와 제2광섬유(7,10)의 코어가 어긋나기 때문에 제2광섬유(7,10)로 적은 양의 빛이 전달된다.The measuring unit 30 is installed on an object to measure the vibration. At this time, the support part 22 fixed by the springs 20 vibrates in response to the vibration of the object. Thereafter, light is supplied from the light source 2 to the first optical fibers 6 and 8, and is transmitted to the second optical fibers 7 and 10, and the amount of light transmitted to the second optical fibers 7 and 10 is supported by the support 22. Is determined by the amount of vibration. That is, if the support 22 does not vibrate, a large amount of light is transmitted to the second optical fibers 7 and 10 because the cores of the first optical fibers 6 and 8 and the second optical fibers 7 and 10 are aligned. When the support part 22 vibrates a lot, a small amount of light is transmitted to the second optical fibers 7 and 10 because the cores of the first optical fibers 6 and 8 and the second optical fibers 7 and 10 are displaced.

이러한 종래의 진동 측정 장치는 구조가 복잡하고, 제1광섬유(6,8)와 제2광섬유(7,10) 사이가 이격되기 때문에 코어를 정렬하기 어려우며, 코어가 정확하게 정렬되지 않은 경우에는 진동방향에 따라 그 진동 주파수 및 정도를 정확하게 측정하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 종래의 진동 측정 장치는 스프링(20)을 통해 제2광섬유(7,10)에 진동이 전달되기 때문에 수백Hz 이내의 진동만을 감지할 수 있는 문제점이 있다.
Such a conventional vibration measuring device is difficult to align the cores because the structure is complicated, the space between the first optical fibers 6, 8 and the second optical fibers (7, 10), the direction of vibration when the core is not aligned correctly Therefore, there is a problem that it is difficult to accurately measure the vibration frequency and degree. In addition, the conventional vibration measuring device has a problem that can only detect vibration within a few hundred Hz because the vibration is transmitted to the second optical fiber (7, 10) through the spring (20).

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 이 발명의 목적은, 광섬유를 이용하여 물체, 건물 또는 교량의 진동을 측정함으로써 전자파나 날씨, 온도 등 외부 환경에 의해 영향을 받지 않는 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, the vibration detection sensor that is not affected by the external environment such as electromagnetic waves, weather, temperature by measuring the vibration of the object, building or bridge using the optical fiber and It is to provide a vibration measuring device.

이 발명의 다른 목적은 간단한 구조로 수 Hz의 저주파수 진동부터 수 MHz의 고주파수 진동까지 광범위하게 측정할 수 있는 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치를 제공하기 위한 것이기도 하다.Another object of the present invention is to provide a vibration sensor and a vibration measuring device that can measure a wide range from a low frequency vibration of several Hz to a high frequency vibration of several MHz with a simple structure.

이 발명의 다른 목적은 다채널 확장이 용이한 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치를 제공하기 위한 것이기도 하다.
Another object of the present invention is to provide a vibration sensor and a vibration measuring device that can be easily expanded in multiple channels.

상술한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 한 실시예에 따른 진동 감지 센서는, 단일 주파수(f0)의 단일파장광소스를 출력하는 단일파장광원과, 상기 단일파장광소스의 경로를 분리하는 광분할수단과, 진동 측정지점에 설치되어 상기 광분할수단에서 분리된 제1경로의 단일파장광소스가 진동 주파수(fs)로 변조되도록 하는 진동감지광섬유와, 상기 광분할수단에서 분리된 제2경로의 단일파장광소스를 기준 주파수(fref)로 변조하는 광위상변조기와, 상기 진동감지광섬유에서 출력되는 광신호와 상기 광위상변조기에서 출력되는 광신호를 결합하는 광섬유커플러와, 상기 광섬유커플러에서 결합된 광신호를 검출하는 포토디텍터를 포함한 것을 한다.Vibration detection sensor according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a single wavelength light source for outputting a single wavelength light source of a single frequency (f 0 ), and the light component for separating the path of the single wavelength light source A vibration sensing optical fiber installed at the splitting means, the vibration measuring point so that the single wavelength light source of the first path separated from the light splitting means is modulated at a vibration frequency f s , and a second separated from the light splitting means. An optical phase modulator for modulating a single wavelength optical source of a path at a reference frequency (f ref ), an optical coupler coupling an optical signal output from the vibration sensing optical fiber and an optical signal output from the optical phase modulator, and the optical coupler Including a photo detector for detecting the optical signal coupled in the.

또한, 이 발명의 한 실시예에 따른 진동 측정 장치는, 단일 주파수(f0)의 단일파장광소스를 출력하는 단일파장광원과, 상기 단일파장광소스의 경로를 분리하는 광분할수단과, 진동 측정지점에 설치되어 상기 광분할수단에서 분리된 제1경로의 단일파장광소스가 진동 주파수(fs)로 변조되도록 하는 진동감지광섬유와, 상기 광분할수단에서 분리된 제2경로의 단일파장광소스를 기준 주파수(fref)로 변조하는 광위상변조기와, 상기 진동감지광섬유에서 출력되는 광신호와 상기 광위상변조기에서 출력되는 광신호를 결합하는 광섬유커플러와, 상기 광섬유커플러에서 결합된 광신호를 검출하여 전기신호로 변환하여 출력하는 포토디텍터와, 상기 전기신호를 신호 처리하여 상기 진동 측정지점의 진동 주파수를 검출하는 신호처리기를 포함한 것을 특징으로 한다.
In addition, the vibration measuring device according to an embodiment of the present invention, a single wavelength light source for outputting a single wavelength light source of a single frequency (f 0 ), light splitting means for separating the path of the single wavelength light source, and vibration Vibration sensing optical fiber installed at the measuring point so that the single wavelength light source of the first path separated by the light splitting means is modulated at the oscillation frequency f s , and the single wavelength light of the second path separated by the light splitting means. An optical phase modulator for modulating a source at a reference frequency f ref , an optical coupler coupling an optical signal output from the vibration sensing optical fiber and an optical signal output from the optical phase modulator, and an optical signal coupled from the optical fiber coupler A photo detector for detecting and converting the signal into an electrical signal and outputting the signal; and a signal processor for detecting the vibration frequency of the vibration measurement point by signal processing the electrical signal. Shall be.

이상과 같이 이 발명에 따르면 전자파나 날씨, 온도 등의 외부 영향을 구애받지 않으며 설치할 수 있고 극한 환경에서도 진동 여부 및 진동 주파수를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it can be installed regardless of external influences such as electromagnetic waves, weather, temperature, etc., and there is an effect of accurately measuring vibration and vibration frequency even in an extreme environment.

또한, 이 발명에 따르면 간단한 구조로 수 Hz의 저주파수 진동부터 수 MHz의 초음파 진동까지 광범위하게 측정할 수 있으며, 다채널로 확장하여 다양한 지점에서의 진동을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
In addition, according to the present invention, it is possible to measure a wide range from low frequency vibration of several Hz to ultrasonic vibration of several MHz with a simple structure, and has an effect of accurately measuring vibrations at various points by extending to multiple channels.

도 1은 선행특허에 기재된 종래기술에 따른 광섬유를 이용한 진동 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 이 발명의 다른 실시예에 따른 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치를 도시한 구성도이다.1 is a block diagram of a vibration measuring device using an optical fiber according to the prior art described in the prior patent.
2 is a block diagram illustrating a vibration sensor and a vibration measuring device according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a vibration sensor and a vibration measuring device according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명에 따른 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the vibration sensor and the vibration measuring device according to the present invention.

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치를 도시한 구성도이다.2 is a block diagram illustrating a vibration sensor and a vibration measuring device according to an embodiment of the present invention.

이 발명에 따른 진동 감지 센서는 단일 주파수(f0)의 단일파장광소스를 출력하는 단일파장광원(21)과, 상기 단일파장광소스의 경로를 분리하는 스플리터(22)와, 진동 측정지점에 설치되어 상기 스플리터(22)에서 분리된 제1경로의 단일파장광소스가 진동 주파수(fs)로 변조되도록 하는 진동감지광섬유(23)와, 상기 스플리터(22)에서 분리된 제2경로의 단일파장광소스를 기준 주파수(fref)로 변조하는 광위상변조기(24)와, 상기 진동감지광섬유(23)에서 출력되는 광신호와 상기 광위상변조기(24)에서 출력되는 광신호를 결합하는 광섬유커플러(25)와, 상기 광섬유커플러(25)에서 결합된 광신호를 검출하여 전기신호로 변환하는 포토디텍터(26)를 포함한다.The vibration sensor according to the present invention comprises a single wavelength light source 21 for outputting a single wavelength light source of a single frequency f 0 , a splitter 22 for separating a path of the single wavelength light source, and a vibration measuring point. Vibration sensing optical fiber 23 is installed so that the single wavelength light source of the first path separated from the splitter 22 is modulated at the oscillation frequency f s , and the single of the second path separated from the splitter 22. An optical phase modulator 24 for modulating a wavelength light source at a reference frequency f ref , and an optical fiber combining an optical signal output from the vibration sensing optical fiber 23 and an optical signal output from the optical phase modulator 24. Coupler 25, and a photo detector 26 for detecting the optical signal coupled from the optical fiber coupler 25 and converts it into an electrical signal.

이 발명에 따른 진동 측정 장치는 상기 진동 감지 센서와, 상기 진동 감지 센서에서 출력되는 전기신호를 신호 처리하여 진동 측정지점의 진동 주파수를 검출하는 신호처리기(27)를 포함한다.Vibration measuring device according to the present invention includes a signal processor 27 for detecting the vibration frequency of the vibration measuring point by the signal processing the vibration sensor and the electrical signal output from the vibration detection sensor.

상기와 같이 구성된 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치는 다음과 같이 동작한다. 단일파장광원(21)은 단일 주파수(f0)의 단일파장광소스를 출력한다. 이 단일파장광소스는 스플리터(22)에서 2개의 경로로 분리된다. 제1경로의 단일파장광소스는 진동 측정지점에 설치되는 진동감지광섬유(23)를 통과하는데, 이때, 단일파장광소스가 진동 측정지점의 진동 주파수(fs)로 변조된다. 한편, 제2경로의 단일파장광소스는 광위상변조기(24)에 입력되며, 광위상변조기(24)는 제2경로의 단일파장광소스를 기준 주파수(fref)로 변조한다. 이 기준 주파수(fref)는 진동 측정지점에서의 측정하고자 하는 주파수에 따라 가변적으로 설정될 수 있다.The vibration detecting sensor and the vibration measuring device configured as described above operate as follows. The single wavelength light source 21 outputs a single wavelength light source of a single frequency f 0 . This single wavelength light source is split into two paths in the splitter 22. The single wavelength optical source of the first path passes through the vibration sensing optical fiber 23 installed at the vibration measuring point, where the single wavelength optical source is modulated at the vibration frequency f s of the vibration measuring point. Meanwhile, the single wavelength light source of the second path is input to the optical phase modulator 24, and the optical phase modulator 24 modulates the single wavelength light source of the second path to the reference frequency f ref . This reference frequency f ref may be variably set according to the frequency to be measured at the vibration measuring point.

진동감지광섬유(23)에서 진동 주파수(fs)로 변조된 광신호와 광위상변조기(24)에서 기준 주파수(fref)로 변조된 광신호가 광섬유커플러(25)에서 결합되는데, 두 광신호가 결합하는 과정에서 단일파장광소스는 상쇄되고 기준 주파수(fref)와 진동 주파수(fs) 성분만이 남게 된다.The optical signal modulated at the vibration sensing optical fiber 23 at the oscillation frequency f s and the optical signal modulated at the reference phase f ref at the optical phase modulator 24 are combined at the optical fiber coupler 25. In the process, the single wavelength light source is canceled and only the reference frequency f ref and the oscillation frequency f s remain.

포토디텍터(26)는 광섬유커플러(25)에서 결합된 광신호의 광량을 검출하여 전기신호로 변환하는데, 이 전기신호에는 기준 주파수(fref) 성분과 진동 주파수(fs) 성분이 포함되고, 이 기준 주파수(fref)는 이미 알고 있는 값이므로 전기신호에서 기준 주파수(fref) 성분을 제거하면 진동 주파수(fs)를 알 수 있게 된다. 포토디텍터(26)는 시간에 따른 광량의 변화를 검출하여 전기신호로 출력하며, 신호처리기(27)는 그 전기신호를 디지털신호로 바꾸고 주파수 성분을 추출하여 진동 주파수(fs)를 계산한다.The photodetector 26 detects an amount of light of the optical signal coupled from the optical fiber coupler 25 and converts it into an electrical signal. The electrical signal includes a reference frequency f ref component and a vibration frequency f s component. Since the reference frequency f ref is a known value, the vibration frequency f s can be known by removing the reference frequency f ref from the electrical signal. The photodetector 26 detects a change in the amount of light over time and outputs it as an electrical signal. The signal processor 27 converts the electrical signal into a digital signal and extracts a frequency component to calculate a vibration frequency f s .

도 3은 이 발명의 다른 실시예에 따른 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치를 도시한 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a vibration sensor and a vibration measuring device according to another embodiment of the present invention.

이 발명에 따른 진동 감지 센서는 단일 주파수(f0)의 단일파장광소스를 출력하는 단일파장광원(31)과, 상기 단일파장광소스의 경로를 분리하는 1×2스플리터(32)와, 상기 1×2스플리터(32)에서 분리된 단일파장광소스를 기준 주파수로 변조하는 광위상변조기(33)와, 상기 1×2스플리터(32)에서 분리된 단일파장광소스를 다수(N)개의 경로로 분리하는 1×N스플리터(34)와, 제1진동 측정지점에 설치되어 상기 1×N스플리터(34)에서 분리된 단일파장광소스가 제1진동 주파수로 변조되도록 하는 제1진동감지광섬유(35)와, 상기 제1진동감지광섬유(35)에서 출력되는 광신호와 상기 광위상변조기(33)에서 출력되는 광신호를 결합하는 제1광섬유커플러(36)와, 상기 제1광섬유커플러(36)에서 결합된 광신호를 검출하여 전기신호로 변환하는 제1포토디텍터(37)를 포함한다. 또한, 제N진동 측정지점에 설치되어 상기 1×N스플리터(34)에서 분리된 단일파장광소스가 제N진동 주파수로 변조되도록 하는 제N진동감지광섬유(38)와, 상기 제N진동감지광섬유(38)에서 출력되는 광신호와 상기 광위상변조기(33)에서 출력되는 광신호를 결합하는 제N광섬유커플러(39)와, 상기 제N광섬유커플러(39)에서 결합된 광신호를 검출하여 전기신호로 변환하는 제N포토디텍터(40)를 더 포함한다. 제N진동감지광섬유(38) 내지 제N포토디텍터(40)는 진동 측정지점의 개수에 따라 추가 설치가 가능하다.The vibration sensor according to the present invention includes a single wavelength light source 31 for outputting a single wavelength light source of a single frequency f 0 , a 1 × 2 splitter 32 for separating a path of the single wavelength light source, and An optical phase modulator 33 for modulating the single wavelength light source separated by the 1 × 2 splitter 32 to a reference frequency, and a plurality (N) paths of the single wavelength light source separated by the 1 × 2 splitter 32 A first vibration sensing optical fiber which is installed at a 1 × N splitter 34 separated from the first vibration measuring point and the single wavelength light source separated by the 1 × N splitter 34 is modulated at a first vibration frequency ( 35, a first optical fiber coupler 36 for coupling an optical signal output from the first vibration sensing optical fiber 35 and an optical signal output from the optical phase modulator 33, and the first optical fiber coupler 36. A first photodetector 37 for detecting the optical signal coupled to the electrical signal and converting the optical signal into an electrical signal. In addition, the N vibration sensing optical fiber 38 and the N vibration sensing optical fiber which are installed at the N vibration measuring point so that the single wavelength light source separated by the 1 × N splitter 34 is modulated at the N vibration frequency. The optical signal coupled from the optical signal output from the optical phase modulator 33 and the optical signal output from the optical phase modulator 33 and the optical signal coupled from the optical fiber coupler 39 are detected. The N-th photodetector 40 further converts into a signal. The N-th vibration sensing optical fiber 38 to the N-th photodetector 40 may be additionally installed according to the number of vibration measurement points.

이 발명의 다른 실시예에 따른 진동 측정 장치는 상기 진동 감지 센서와, 상기 진동 감지 센서에서 출력되는 다수의 전기신호를 신호 처리하여 다수의 진동 측정지점의 진동 주파수를 검출하는 신호처리기(41)를 포함한다.Vibration measuring device according to another embodiment of the present invention is a signal processor 41 for processing the vibration sensor and a plurality of electrical signals output from the vibration sensor to detect the vibration frequency of the plurality of vibration measuring points 41 Include.

도 3의 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치는, 도 1의 진동 감지 센서 및 진동 측정 장치를 N개의 채널로 확장한 구성으로서, 다수(N)의 진동 측정지점에서의 진동 주파수를 검출할 수 있다.The vibration sensor and the vibration measuring apparatus of FIG. 3 extend the vibration sensor and the vibration measuring apparatus of FIG. 1 into N channels, and can detect vibration frequencies at a plurality of vibration measuring points.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

21 : 단일파장광원 22 : 스플리터
23 : 진동감지광섬유 24 : 광위상변조기
25 : 광섬유커플러 26 : 포토디텍터
27 : 신호처리기21: single wavelength light source 22: splitter
23: vibration sensing optical fiber 24: optical phase modulator
25: optical fiber coupler 26: photo detector
27: signal processor

Claims (9)

단일 주파수(f0)의 단일파장광소스를 출력하는 단일파장광원과,
상기 단일파장광소스의 경로를 분리하는 광분할수단과,
진동 측정지점에 설치되어 상기 광분할수단에서 분리된 제1경로의 단일파장광소스가 진동 주파수(fs)로 변조되도록 하는 진동감지광섬유와,
상기 광분할수단에서 분리된 제2경로의 단일파장광소스를 기준 주파수(fref)로 변조하는 광위상변조기와,
상기 진동감지광섬유에서 출력되는 광신호와 상기 광위상변조기에서 출력되는 광신호를 결합하는 광섬유커플러와,
상기 광섬유커플러에서 결합된 광신호를 검출하는 포토디텍터를 포함한 것을 특징으로 하는 진동 감지 센서.A single wavelength light source for outputting a single wavelength light source of a single frequency (f 0 ),
Light splitting means for separating a path of the single wavelength light source;
A vibration sensing optical fiber installed at the vibration measuring point so that the single wavelength light source of the first path separated from the light splitting means is modulated at the vibration frequency f s ;
An optical phase modulator for modulating the single wavelength light source of the second path separated by the light splitting means at a reference frequency f ref ;
An optical fiber coupler combining an optical signal output from the vibration sensing optical fiber and an optical signal output from the optical phase modulator;
And a photo detector for detecting the optical signal coupled from the optical fiber coupler. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 주파수는 상기 진동 주파수에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 진동 감지 센서.The vibration sensor of claim 1, wherein the reference frequency is variably set according to the vibration frequency. 제 1 항에 있어서, 제2진동 측정지점에 설치되어 상기 광분할수단에서 분리된 제3경로의 단일파장광소스가 제2진동 주파수로 변조되도록 하는 제2진동감지광섬유와, 상기 제2진동감지광섬유에서 출력되는 광신호와 상기 광위상변조기에서 출력되는 광신호를 결합하는 제2광섬유커플러와, 상기 제2광섬유커플러에서 결합된 광신호를 검출하는 제2포토디텍터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 진동 감지 센서.2. The second vibration sensing optical fiber according to claim 1, wherein the second vibration sensing optical fiber is installed at a second vibration measuring point to cause a single wavelength light source of a third path separated from the light splitting means to be modulated at a second vibration frequency. A vibration further comprising a second optical fiber coupler for coupling the optical signal output from the optical fiber and the optical signal output from the optical phase modulator, and a second photo detector for detecting the optical signal coupled from the second optical fiber coupler. Detection sensor. 제 1 항에 있어서, 상기 광분할수단은 스플리터인 것을 특징으로 하는 진동 감지 센서.The vibration sensor according to claim 1, wherein the light splitting means is a splitter. 단일 주파수(f0)의 단일파장광소스를 출력하는 단일파장광원과,
상기 단일파장광소스의 경로를 분리하는 광분할수단과,
진동 측정지점에 설치되어 상기 광분할수단에서 분리된 제1경로의 단일파장광소스가 진동 주파수(fs)로 변조되도록 하는 진동감지광섬유와,
상기 광분할수단에서 분리된 제2경로의 단일파장광소스를 기준 주파수(fref)로 변조하는 광위상변조기와,
상기 진동감지광섬유에서 출력되는 광신호와 상기 광위상변조기에서 출력되는 광신호를 결합하는 광섬유커플러와,
상기 광섬유커플러에서 결합된 광신호를 검출하여 전기신호로 변환하여 출력하는 포토디텍터와,
상기 전기신호를 신호 처리하여 상기 진동 측정지점의 진동 주파수를 검출하는 신호처리기를 포함한 것을 특징으로 하는 진동 측정 장치.A single wavelength light source for outputting a single wavelength light source of a single frequency (f 0 ),
Light splitting means for separating a path of the single wavelength light source;
A vibration sensing optical fiber installed at the vibration measuring point so that the single wavelength light source of the first path separated from the light splitting means is modulated at the vibration frequency f s ;
An optical phase modulator for modulating the single wavelength light source of the second path separated by the light splitting means at a reference frequency f ref ;
An optical fiber coupler combining an optical signal output from the vibration sensing optical fiber and an optical signal output from the optical phase modulator;
A photo detector detecting the optical signal coupled from the optical fiber coupler and converting the optical signal into an electrical signal;
And a signal processor for signal processing the electrical signal to detect the vibration frequency of the vibration measurement point. 제 5 항에 있어서, 상기 기준 주파수는 상기 진동 주파수에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 진동 측정 장치.The vibration measuring apparatus of claim 5, wherein the reference frequency is variably set according to the vibration frequency. 제 5 항에 있어서, 제2진동 측정지점에 설치되어 상기 광분할수단에서 분리된 제3경로의 단일파장광소스가 제2진동 주파수로 변조되도록 하는 제2진동감지광섬유와, 상기 제2진동감지광섬유에서 출력되는 광신호와 상기 광위상변조기에서 출력되는 광신호를 결합하는 제2광섬유커플러와, 상기 제2광섬유커플러에서 결합된 광신호를 검출하여 전기신호로 변환한 후 상기 신호처리기에 출력하는 제2포토디텍터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 진동 측정 장치.6. The second vibration sensing optical fiber according to claim 5, wherein the second vibration sensing optical fiber is installed at a second vibration measuring point to cause a single wavelength light source of a third path separated from the light splitting means to be modulated at a second vibration frequency. A second optical fiber coupler combining the optical signal output from the optical fiber and the optical signal output from the optical phase modulator, and converting the optical signal coupled from the second optical fiber coupler into an electrical signal and outputting the converted optical signal to the signal processor. Vibration measuring device further comprises a second photo detector. 제 5 항에 있어서, 상기 광분할수단은 스플리터인 것을 특징으로 하는 진동 측정 장치.6. The vibration measuring device according to claim 5, wherein the light splitting means is a splitter. 제 5 항에 있어서, 상기 신호처리기는 상기 전기신호를 디지털신호로 변환하고, 상기 디지털신호에서 주파수 성분을 추출하는 상기 진동 주파수를 검출하는 것을 특징으로 하는 진동 측정 장치.

The vibration measuring apparatus of claim 5, wherein the signal processor converts the electrical signal into a digital signal and detects the vibration frequency that extracts a frequency component from the digital signal.

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160058568A (en) 2014-11-17 2016-05-25 조선대학교산학협력단 A mirror treated reflective vibration sensor apparatus
CN105698916A (en) * 2016-03-01 2016-06-22 深圳艾瑞斯通技术有限公司 Optical fiber vibration model determination method and optical fiber early warning device and system
CN105698915A (en) * 2016-03-01 2016-06-22 深圳艾瑞斯通技术有限公司 Optical fiber vibration source recognition method, device, and system
CN109630198A (en) * 2019-01-17 2019-04-16 中铁第四勘察设计院集团有限公司 A kind of protective door monitoring system and method for distributed sensing fiber tandem setting

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006023245A (en) 2004-07-09 2006-01-26 Mitsubishi Electric Corp Microvibration detecting device
JP2008008899A (en) 2006-06-02 2008-01-17 Fujifilm Corp Radiographic image detector

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006023245A (en) 2004-07-09 2006-01-26 Mitsubishi Electric Corp Microvibration detecting device
JP2008008899A (en) 2006-06-02 2008-01-17 Fujifilm Corp Radiographic image detector

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160058568A (en) 2014-11-17 2016-05-25 조선대학교산학협력단 A mirror treated reflective vibration sensor apparatus
KR101681976B1 (en) * 2014-11-17 2016-12-19 조선대학교산학협력단 A mirror treated reflective vibration sensor apparatus
CN105698916A (en) * 2016-03-01 2016-06-22 深圳艾瑞斯通技术有限公司 Optical fiber vibration model determination method and optical fiber early warning device and system
CN105698915A (en) * 2016-03-01 2016-06-22 深圳艾瑞斯通技术有限公司 Optical fiber vibration source recognition method, device, and system
CN109630198A (en) * 2019-01-17 2019-04-16 中铁第四勘察设计院集团有限公司 A kind of protective door monitoring system and method for distributed sensing fiber tandem setting
CN109630198B (en) * 2019-01-17 2024-04-19 中铁第四勘察设计院集团有限公司 Distributed sensing optical fiber tandem arrangement protection door monitoring system and method

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