KR101201530B1 - Hybrid electrical sensor with probation and correction functions for structure measuring instrument and method for generating a control voltage using the sensor - Google Patents

Hybrid electrical sensor with probation and correction functions for structure measuring instrument and method for generating a control voltage using the sensor Download PDF

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Abstract

본 발명은 외부의 가변 광원을 이용하여 내부의 내부 가변 광원으로부터 출력되는 광원의 파장에 대한 검정 및 교정을 할 수 있으며, 전기식 센서 측정장치를 더 포함함으로써 동일한 측정 대상에 대하여 상기 전기식 센서와 상기 광섬유 센서를 동시에 적용하고 2개의 서로 다른 센싱 계측 기법의 센서로부터 측정된 결과를 비교할 수 있는 복합형 계측기를 개시(introduce)한다. 상기 복합형 계측기는, 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부, 전기식 센서 측정부, 외부 가변 광원부, 검정 및 교정 연결부, 프로세서, 외부 장비 연결부, 시간정보 동기 연결부 및 프로세서부를 구비한다. The present invention can perform the calibration and calibration of the wavelength of the light source output from the internal variable light source using the external variable light source, and further comprises an electric sensor measuring device for the same measurement target for the electric sensor and the optical fiber Introduces a hybrid instrument that can apply sensors simultaneously and compare the results from sensors from two different sensing metrology techniques. The hybrid meter includes an optical sensor measurement and probe calibration / calibration, an electrical sensor measurement unit, an external variable light source unit, an calibration and calibration connection unit, a processor, an external equipment connection unit, a time information synchronization connection unit, and a processor unit.

광섬유 격자, 검정, 교정, 선형성, 온도 Fiber Optic Grid, Black, Calibration, Linearity, Temperature

Description

구조물 계측기용 검정과 교정 기능을 가지는 복합형 계측기 및 상기 계측기에서 계측수치를 사용하는 제어전압 생성방법 {Hybrid electrical sensor with probation and correction functions for structure measuring instrument and method for generating a control voltage using the sensor} Hybrid electrical sensor with probation and correction functions for structure measuring instrument and method for generating a control voltage using the sensor}

본 발명은 구조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가지는 복합형 계측기 및 상기 복합형 계측기에서 사용하는 제어전압 생성방법에 관한 것으로, 특히, 외부 가변 광원(External Tunable Light Source:ETLS)과 광학 포트를 구비하여 외부 전기식 계측 장비와 연동기능을 가지며, 광섬유 격자 센서와 전기식 센서의 측정결과를 이용하여 센서의 결과를 정확하게 판단할 수 있는 복합형 계측기와 광원의 파장이 선형적으로 변하도록 하는 제어전압을 생성하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a composite measuring instrument having a calibration and calibration function for a structure measuring instrument and a method for generating a control voltage used in the measuring instrument. In particular, the present invention includes an external variable light source (ETLS) and an optical port. It has an interlocking function with external electric measuring equipment, and generates a control voltage for linearly changing the wavelength of the light source and the complex measuring instrument that can accurately determine the result of the sensor by using the measurement results of the optical fiber grating sensor and the electric sensor. It is about a method.

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일반적으로, 광섬유 격자 센서의 측정원리는 다음과 같다. In general, the measuring principle of an optical fiber grating sensor is as follows.

광섬유 격자는 일반 광섬유와 다르게 코어에 종방향으로 일정 간격마다 굴절율의 변화를 주어 특정 파장의 빛을 반사하는 특징이 있다. 이 반사파장은 온도와 격자의 간격에 의해 결정되는 특성이 있다. 광섬유 격자가 특정한 물리량의 변화에 의해 파장값이 변하도록 패키지를 하면 센서로 사용될 수 있다.Unlike a general optical fiber, the optical fiber grating reflects light of a specific wavelength by giving a change in refractive index at regular intervals in the longitudinal direction to the core. This reflected wavelength is determined by the distance between the temperature and the grating. The optical fiber grating can be used as a sensor if it is packaged so that the wavelength value changes due to a change in a specific physical quantity.

광섬유 격자 센서의 측정은 반사광의 중심파장 값으로 측정한다. 광섬유 격자 센서의 반사파장을 측정하는 방법에는 크게 2가지 방법이 있다. 첫 번째 방법은 넓은 파장범위를 갖는 광대역 광원(Broad Band Source)을 광섬유 격자에 연결하고 되돌아오는 빛을 광학 스펙트럼 분석기(Optical Spectrum Analyzer:OSA)에서 분석하는 방법이 있다. 이 방법에선, 반사광을 광학 스펙트럼 분석기에 연결하기 위해서 광원과 광섬유 격자 사이에 2 x 1 광학 커플러가 연결되고 반사광이 광학 스펙트럼 분석기에 들어가도록 연결한다. 두 번째 방법은 가변 광원(Tunable Light Source:TLS)을 광원으로 사용하고 광학 스펙트럼 분석기 대신에 광량만을 측정할 수 있는 광전 변환기(Photo Diode Module:PDM)를 연결하고 가변 광원의 출력 파장의 변화에 따른 반사광량을 분석하면 광섬유 격자의 반사광의 중심파장을 측정할 수 있다.The optical fiber grating sensor measures the center wavelength of the reflected light. There are two methods for measuring the reflected wavelength of the optical fiber grating sensor. The first method is to connect a broad band light source with a wide wavelength range to an optical fiber grating and analyze the returned light in an optical spectrum analyzer (OSA). In this method, a 2 x 1 optical coupler is connected between the light source and the optical fiber grating and the reflected light enters the optical spectrum analyzer to connect the reflected light to the optical spectrum analyzer. The second method uses a tunable light source (TLS) as a light source and connects a photo diode module (PDM) that can measure only the amount of light instead of an optical spectrum analyzer. By analyzing the reflected light amount, the center wavelength of the reflected light of the optical fiber grating can be measured.

가변 광원을 사용하는 방법은 광학 스펙트럼 분석기를 사용하는 방법에 비교했을 때, 광원을 광학 커플러로 분할하면 복수의 광섬유 케이블을 동시에 연결하여 측정할 수 있다는 장점이 있다. 다채널 광센서 케이블 연결이 가능한 장점 때문에 대부분의 광섬유 격자의 인터로게이터(Interrogator)들은 가변 광원 방식을 사용한 다. 따라서, 인터로게이터의 성능은 가변 광원의 성능에 따라 결정된다고 볼 수 있다. Compared to the method using an optical spectrum analyzer, the method of using a variable light source has an advantage in that a plurality of optical fiber cables can be connected and measured simultaneously by dividing the light source into an optical coupler. Because of the multi-channel optical sensor cabling advantages, most interrogators in fiber optic gratings use variable light sources. Therefore, it can be seen that the performance of the interrogator is determined by the performance of the variable light source.

가변 광원을 사용한 광섬유 격자 센서 측정 방법을 자세히 설명하면 다음과 같다.The fiber grating sensor measuring method using the variable light source will be described in detail as follows.

가변 광원은 파장을 선택할 수 있는 광원으로 제어 신호에 따라 출력 광원의 파장이 변화하며 선택된 파장 이외의 파장에서는 출력이 없으며, 선택가능 파장 범위에는 모델별, 부품별 특성에 의해 한계가 있다.The variable light source is a light source that can select a wavelength, the wavelength of the output light source changes according to the control signal, there is no output at a wavelength other than the selected wavelength, the selectable wavelength range is limited by the characteristics of each model and part.

광섬유 격자 센서 반사파장을 측정하기 위해서 가변 광원에 제어 신호를 주어 선택 가능 최저 파장에서 최고 파장까지 스윕(Sweep)을 시킨다. 이때 광전 변환기로 반사되어 돌아오는 광량을 가변 광원의 선택파장과 함께 취득하여 신호처리 장치에 축적한다. 1회 스윕에 대해 축적된 데이터는 파장 스윕 범위 안에서 파장별 반사광량의 강도를 나타내는 파형이 된다. 이 파형에서 광섬유 격자로 인정할 수 있는 특정 조건(임계레벨(예:>-20dBm), 대역폭(예:>50pm))을 만족하는 피크의 중심 파장을 찾아(피크 검출이라 함), 광섬유 격자 센서 반사광의 중심파장으로 인정한다. 이렇게 측정된 파장값은 광섬유 격자 센서 제조자가 만들어 주는 변환공식을 거쳐서 센서의 물리량 값으로 표현된다.To measure the reflected wavelength of the fiber grating sensor, a control signal is given to the variable light source to sweep from the lowest selectable wavelength to the highest wavelength. At this time, the amount of light reflected back to the photoelectric converter is acquired together with the selective wavelength of the variable light source and accumulated in the signal processing device. The accumulated data for one sweep becomes a waveform representing the intensity of the reflected light amount for each wavelength within the wavelength sweep range. In this waveform, find the center wavelength of the peak (called peak detection) that satisfies certain conditions (critical level (e.g.> -20 dBm), bandwidth (e.g.> 50 pm)) that can be recognized as an optical fiber grating (called peak detection). It is recognized as the central wavelength of. The measured wavelength value is expressed as a physical quantity value of the sensor through a conversion formula made by the fiber grating sensor manufacturer.

이러한 형태의 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기를 첨부된 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다Referring to Figure 1 attached to the conventional optical fiber grating sensor measurement instrument of this type is as follows.

첨부된 도 1은 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기의 구성도이며, 도 2는 도 1의 도 1의 광섬유 격자 인터로게이터의 구성도이며, 도 3은 도 2의 인터로게이 터에 사용된 가변 광학 필터(Tunable Filter)에 의한 비선형 스윕신호 파장 도시도이다.1 is a configuration diagram of a conventional optical fiber grating sensor measurement instrument, and FIG. 2 is a configuration diagram of the optical fiber grating interrogator of FIG. 1, and FIG. 3 is a variable used in the interrogator of FIG. 2. Nonlinear sweep signal wavelength diagram by an optical filter.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기는 프로세서(10)와, 광센서 측정부(20) 및 프로세서부(80)를 구비한다.1 to 3, a conventional optical fiber grating sensor measuring instrument includes a processor 10, an optical sensor measuring unit 20, and a processor unit 80.

여기서, 상기 프로세서(10)에는 예를 들어, RS-232, RS-485, CAN, TCP/IP 등과 같은 통신 프로토콜로 이루어진 인터페이스(11)가 내장됨으로써, 상기 프로세서부(80)와 연결된다.Here, the processor 10 is connected to the processor unit 80 by, for example, a built-in interface 11 made of a communication protocol such as RS-232, RS-485, CAN, TCP / IP, and the like.

또한, 상기 광센서 측정부(20)는 상기 프로세서(10)와 연결된 내부 가변 광원(Internal Tunable Light Source:ITLS, 22)과, 상기 내부 가변 광원(22)과 연결된 광섬유 격자 센서(23)와, 상기 내부 가변 광원(22)과 상기 광섬유 격자 센서(23) 간에 위치되어 상기 내부 가변 광원(22)과 레퍼런스 광학 필터(Reference Optical Filter; 24)를 결합시키는 광학 커플러 A(25-1)와, 상기 내부 가변 광원(22)과 상기 광섬유 격자 센서(23) 간에 위치되어 상기 내부 가변 광원(22)과 포토 다이오드(Photo Diode, 26-2)를 결합시키는 광학 커플러 B(25-2) 및, 상기 레퍼런스 광학 필터(24)에 연결된 포토 다이오드(26-1)를 구비한다.In addition, the optical sensor measuring unit 20 includes an internal tunable light source (ITLS) 22 connected to the processor 10, an optical fiber grating sensor 23 connected to the internal variable light source 22, and An optical coupler A 25-1 positioned between the internal variable light source 22 and the optical fiber grating sensor 23 to couple the internal variable light source 22 and a reference optical filter 24; An optical coupler B 25-2 positioned between an internal variable light source 22 and the optical fiber grating sensor 23 to couple the internal variable light source 22 to a photo diode 26-2 and the reference; The photodiode 26-1 connected to the optical filter 24 is provided.

또한, 상기 프로세서부(80)는 예를 들어, RS-232, RS-485, CAN, TCP/IP 등과 같은 통신 프로토콜로 이루어진 인터페이스(81)를 통해 상기 프로세서(10)와 연결된 계측, 구조해석 및 제어 알고리즘 제어용 프로세서(82)와, 상기 계측, 구조해석 및 제어 알고리즘 제어용 프로세서(82)에 의해 작동되는 모터 구동/유압 구동부(83) 및, 상기 모터 구동/유압 구동부(83)에 의해 작동되는 모터/유압 장치(84)를 구비한다.In addition, the processor unit 80 may be connected to the processor 10 through an interface 81 including, for example, a communication protocol such as RS-232, RS-485, CAN, TCP / IP, and the like. A motor operated by the control algorithm control processor 82, the motor drive / hydraulic drive unit 83 operated by the measurement, structural analysis and control algorithm control processor 82, and the motor drive / hydraulic drive unit 83. / Hydraulic device 84 is provided.

이러한 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기도 일반적인 다른 계측장치에서와 같이, 유저가 희망하는 고 정확도의 측정 데이터를 제공하기 위해선, 정기적인 검정 및 교정을 필요로 하나, 상기 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기는 파장 측정에러에 대한 보정 및 교정 기능이 없어, 데이터 신뢰성 확보가 어렵다는 문제점이 있다.This conventional fiber optic grating sensor measuring instrument also requires regular calibration and calibration to provide the high accuracy measurement data desired by the user, as in other general measuring devices. There is a problem that it is difficult to secure data reliability because there is no correction and correction function for the wavelength measurement error.

또한, 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기의 파장 측정치의 정확성을 외부로 연결한 별도의 검정 및 교정 장비로 측정할 수 없다는 문제점이 있다(즉, 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기의 인터로게이터는 검정 및 교정을 위해선 제품 내에 장착된 부품인 레퍼런스 광학 필터를 분해하여 파장특성(반사파장)을 측정해야 한다).In addition, there is a problem that the accuracy of the wavelength measurement of the conventional optical fiber grating sensor measurement instrument can not be measured by a separate calibration and calibration equipment connected to the outside (that is, the interrogator of the conventional optical fiber grating sensor measurement instrument is calibrated and For calibration, the reference optical filter, a component mounted in the product, must be disassembled to measure the wavelength characteristic (reflected wavelength).

또한, 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기는 현재 광범위하게 보편적으로 사용되는 전기식 센서 측정장치와 연동을 할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, the conventional optical fiber grating sensor measurement instrument has a problem that can not be interlocked with the electric sensor measurement device widely used at present.

또한, 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기는 전기식 센서의 신호와 광섬유 센서의 신호를 함께 측정할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, the conventional optical fiber grating sensor measurement instrument has a problem that can not measure the signal of the electric sensor and the signal of the optical fiber sensor together.

덧붙여, 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기의 인터로게이터에서 광섬유 격자 센서의 반사광을 파장영역에서 분리하기 위해 광원 측 또는 포토 다이오드 측에서 파장을 선택할 수 있는 레퍼런스 광학 필터를 사용하는데, 인터로게이터에서 사용하는 레퍼런스 광학 필터는 인가되는 제어전압에 비례하여 상기 필터를 통과하는 빛의 파장을 조정하여 준다. 여기서, 이 제어전압과 상기 필터의 선택파장은 어 느 정도 비례관계는 있지만 완벽히 선형하진 않다. 이러한 특성은 레퍼런스 광학 필터의 종류, 스윕속도, 파장범위에 따라 다른데, 제어기가 선형한 스윕신호를 제공해도 선형한 파장스윕을 형성하지 못하는 문제점이 있다. 여기서, 선형하지 못한 파장스윕은 파장대역별 가변 광원의 출력광량, 포토 다이오드 신호의 샘플링 포인트 수에 차이를 발생시켜 파장 대역별 센서의 측정 데이터 품질에도 차이를 발생시킨다(도 3 참조).In addition, in the interrogator of the conventional optical fiber grating sensor measuring instrument, a reference optical filter that selects the wavelength at the light source side or the photodiode side is used to separate the reflected light of the optical fiber grating sensor in the wavelength region, which is used in the interrogator. The reference optical filter adjusts the wavelength of light passing through the filter in proportion to the applied control voltage. Here, the control voltage and the selected wavelength of the filter are in some proportional relation but are not perfectly linear. These characteristics vary depending on the type, sweep speed, and wavelength range of the reference optical filter, and there is a problem in that the linear wavelength sweep cannot be formed even if the controller provides the linear sweep signal. Here, the non-linear wavelength sweep causes a difference in the output light amount of the variable light source for each wavelength band and the number of sampling points of the photodiode signal, thereby causing a difference in the measurement data quality of the sensor for each wavelength band (see FIG. 3).

기존의 인터로게이터는 이러한 문제를 줄이기 위하여 비선형 문제가 없는 파장 영역의 필터를 쓰거나 스윕범위, 스캔속도를 제한하는 등의 방식으로 이 문제를 최소화하였으나, 갈수록 시장의 요구는 보다 넓은 파장범위, 더 빠른 스캔속도, 보다 경쟁력 있는 가격, 더 정밀한 측정결과를 요구하고 있기에, 이러한 기능을 구현하기 위해선 보다 선형한 파장스윕이 필요한데, 이를 위해선 고가의 가변 광학 필터가 필요하다는 문제점이 있다.Existing interrogators have minimized this problem by using filters in the non-linear wavelength range, limiting the sweep range, and scanning speed to reduce this problem. However, market demands are increasing. Because of the need for faster scan speeds, more competitive prices, and more accurate measurement results, more linear wavelength sweeps are required to achieve these functions, which requires the use of expensive variable optical filters.

또한, 종래의 기술은 광섬유 인터로게이터를 사용하여 획득된 측정 결과를 이용하여 계측, 구조해석 및 제어를 하기 위해 제어장치와 통신 포트를 이용하여 데이터를 전송해주는 형태를 띠고 있다. 즉, 센서에서 측정된 결과를 제어장비 내의 프로세서로 신호를 전송하여, 일정한 알고리즘에 의거 제어 신호를 발생하여, 이에 따라 모터 또는 유압장치 신호를 전달하는 형태로 구성된다. In addition, the conventional technology is in the form of transmitting data using a control device and a communication port for measurement, structural analysis and control using the measurement results obtained using the optical fiber interrogator. In other words, the signal measured by the sensor is transmitted to a processor in the control device, and generates a control signal based on a predetermined algorithm, and thus is configured to deliver a motor or hydraulic device signal.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 외부의 가변 광원을 이용하여 내부의 내부 가변 광원으로부터 출력되는 광원의 파장에 대한 검정 및 교정을 할 수 있으며, 전기식 센서 측정장치를 더 포함함으로써 동일한 측정 대상에 대하여 상기 전기식 센서와 상기 광섬유 센서를 동시에 적용하고 2개의 서로 다른 센싱 기법의 센서로부터 측정된 결과를 비교할 수 있는 복합형 계측기를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 복합형 계측기를 구성하는 필터의 선택 파장이 선형성을 가지도록 하는 선형파장 스윕 용 비선형 제어신호 생성방법을 제공함을 목적으로 한다.
Technical problem to be solved by the present invention, by using the external variable light source can be calibrated and calibrated for the wavelength of the light source output from the internal variable light source, and further comprises an electric sensor measuring device to the same measurement target The present invention provides a hybrid measuring instrument that can simultaneously apply the electrical sensor and the optical fiber sensor and compare the results measured by the sensors of two different sensing techniques.
Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for generating a non-linear control signal for linear wavelength sweep so that the selected wavelength of the filter constituting the complex measuring instrument has a linearity.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합형 계측기는, 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부, 전기식 센서 측정부, 외부 가변 광원부, 검정 및 교정 연결부, 프로세서, 외부 장비 연결부, 시간정보 동기 연결부 및 프로세서부를 구비한다.
상기 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부는 내부 가변 광원으로부터 출력되는 일정한 파장을 가지는 내부 광신호를 측정 대상물에 조사하고 상기 측정 대상물로부터 반사되는 반사신호를 수신하여 처리한다. 상기 전기식 센서 측정부는 상기 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부에서 상기 측정 대상물에 대하여 측정하고자 하는 정보와 동일한 정보를 측정한다. 상기 외부 가변 광원부는 상기 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부에 일정한 파장을 가지는 외부 광신호를 전송한다. 상기 검정 및 교정 연결부는 상기 내부 가변 광원 또는 상기 외부 가변 광원부로부터 출력되는 광신호를 수신하여 상기 광신호에 포함된 정보를 추출한다. 상기 프로세서는 상기 내부 가변 광원으로부터 출력되는 광신호의 파장을 검정/교정하고, 상기 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부에서 측정한 정보와 상기 전기식 센서 측정부에서 측정한 정보를 비교한다. 상기 외부 장비 연결부는 상기 프로세서와 외부장비의 인터페이스가 된다. 상기 시간정보 동기 연결부는 상기 프로세서와 시간정보를 제공하는 모듈의 인터페이스가 된다. 상기 프로세서부는 모터를 구동하며 상기 프로세서의 계측 및 구조해석을 제어한다.
Hybrid measuring device according to the present invention for achieving the above technical problem, light sensor measurement and probe calibration / calibration, electrical sensor measurement, external variable light source, calibration and calibration connection, processor, external equipment connection, time information synchronization It has a connection portion and a processor portion.
The optical sensor measurement and calibration / calibration of the probe irradiates an internal optical signal having a constant wavelength output from the internal variable light source to the measurement object and receives and processes the reflected signal reflected from the measurement object. The electrical sensor measuring unit measures the same information as the information to be measured for the measurement object in the optical sensor measurement and probe / calibration of the probe. The external variable light source unit transmits an external optical signal having a predetermined wavelength to the optical sensor measurement and the probe / calibrator. The calibration and calibration connection unit receives an optical signal output from the internal variable light source or the external variable light source unit and extracts information included in the optical signal. The processor verifies / calibrates the wavelength of the optical signal output from the internal variable light source, and compares the information measured by the optical sensor measurement and the calibration / calibration of the probe with the information measured by the electric sensor measurement unit. The external device connection is an interface between the processor and the external device. The time information synchronization connector is an interface of a module providing time information with the processor. The processor unit drives a motor and controls measurement and structural analysis of the processor.

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상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 선형 파장 스윕용 비선형 제어 신호 생성방법은, 청구항 제1항의 복합형 계측기를 구성하는 상기 내부 가변 광원으로부터 출력되는 광신호의 파장을 결정하며,
상기 내부 가변 광원에 선형 스윕 제어전압을 인가하고, 스윕하는 상기 제어전압의 전압 레벨에 따른 상기 내부 가변 광원의 파장을 측정하는 단계, 상기 선형으로 변하는 제어전압의 전압레벨과 비선형으로 변하는 측정된 파장을 데이터 테이블 형태로 축적하는 단계, 상기 테이블을 참조하여 상기 비선형성의 경향을 가지는 파장을 선형적인 경향을 보이는 파장이 되도록 상기 선형적으로 변하는 상기 제어전압을 비선형으로 보정하는 보정단계 및 상기 보정된 비선형 제어전압을 상기 내부 가변 광원에 인가하는 적용단계를 포함한다.
In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for generating a nonlinear control signal for sweeping a linear wavelength, the wavelength of the optical signal output from the internal variable light source constituting the complex measuring instrument of claim 1,
Applying a linear sweep control voltage to the internal variable light source and measuring a wavelength of the internal variable light source according to the voltage level of the control voltage being swept, the measured wavelength varying nonlinearly with the voltage level of the linearly varying control voltage Accumulating the data in the form of a data table, correcting the linearly varying control voltage so that the wavelength having the linear tendency is nonlinear with reference to the table and the corrected nonlinearity. And applying a control voltage to the internal variable light source.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합형 계측기는 외부 가변 광원을 연결하여 내부 가변광원의 백업 역할을 할 수도 있도록 고안되어 있으며, 외부 장비 연결부가 장착되어 있기에, 파장 측정에러에 대한 검정 및 교정을 현장에서 할 수 있으며, 파장 측정치의 정확성을 외부로 연결한 별도의 검정 및 교정 장비로 측정할 수 있다.
또한 전기식 센서 측정장치와 연동할 수 있으며 전기식 센서의 신호와 광섬유 센서의 신호를 함께 측정할 수 있으며, 제어전압과 필터의 선택 파장이 완전한 선형성을 가짐으로써, 기존에 사용하지 못했던 비선형 파장 영역을 사용할 수 있어, 가변 광학 필터의 파장 범위를 최대로 활용할 수 있으며, 정교한 측정 결과를 산출할 수 있다는 이점이 있다.
As described above, the hybrid meter according to the present invention is designed to act as a backup of the internal variable light source by connecting an external variable light source, and is equipped with an external device connection part, so that the calibration and calibration of the wavelength measurement error can be performed. This can be done in the field, and the accuracy of the wavelength measurement can be measured with externally connected separate calibration and calibration equipment.
In addition, it can be interlocked with the electric sensor measuring device, and the electric sensor signal and the optical fiber sensor signal can be measured together, and the control voltage and the selected wavelength of the filter have perfect linearity. The advantage is that the wavelength range of the variable optical filter can be utilized to the maximum, and the precise measurement results can be calculated.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 구조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기 및 이를 이용한 선형 파장 스윕용 비선형 제어 신호 생성 방법을 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용 어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an electric sensor and a fiber grating sensor measuring hybrid instrument having a calibration and calibration function for a structure measuring instrument according to the present invention and a method of generating a nonlinear control signal for linear wavelength sweep using the same will be described in detail. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a client's or operator's intention or custom. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.Like numbers refer to like elements throughout the drawings.

도 4는 본 발명에 따른 구조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기의 구성도이며, 도 5는 도 4의 가변 광원 내부의 구성 및 가변 광학 필터의 디지털-아날로그 컨버터의 상세도이며, 도 6은 도 4의 광섬유 격자 인터로게이터의 구성도이며, 도 7은 도 4의 인터로게이터에 사용된 가변 광학 필터에 의한 선형 스윕신호 파장 도시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 구조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기의 레퍼런스 광학 필터의 기준 피크 검색 그래프이다.FIG. 4 is a schematic diagram of an electric sensor and a fiber grating sensor measurement hybrid instrument having a calibration and calibration function for a structural instrument according to the present invention, and FIG. 5 is a digital-analog configuration of the variable light source and the variable optical filter of FIG. 4. 6 is a schematic diagram of the optical fiber grating interrogator of FIG. 4, and FIG. 7 is a diagram illustrating linear sweep signal wavelengths by the variable optical filter used in the interrogator of FIG. 4. Reference peak search graph of the reference optical filter of the electric and optical fiber grating sensor measurement hybrid instrument with calibration and calibration function for the structure instrument according to the present invention.

도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 구조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기는 프로세서(10), 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부(20-1), 전기식 센서 측정부(30), 검정 및 교정 연결부(40)와, 외부 장비 연결부(50), 시간정보 동기 연결부(60), 내부 가변 광원의 백업 역할을 하는 검정/교정 및 내부 TLS 백업용 외부 가변 광원부(70) 및 프로세서부(80)를 구비한다.4 to 8, the electric and optical fiber grating sensor measurement hybrid instrument having the calibration and calibration function for the structure measuring instrument according to the present invention, the processor 10, optical sensor measurement and probe calibration / calibration (20) -1), electrical sensor measurement unit 30, calibration and calibration connection 40, external equipment connection 50, time information synchronization connection 60, calibration / calibration and internal TLS to serve as a backup of the internal variable light source An external variable light source unit 70 and a processor unit 80 for backup are provided.

광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부(20-1)는 디지털 아날로그 변환기(21), 내부 가변 광원(22), 광섬유 격자 센서(23), 레퍼런스 광학 필터(24), 광학 커플러 A(25-1), 광학 커플러 B(25-2), 2개의 포토 다이오드(26-1, 26-2) 및 2개의 아날로그 디지털 변환기(27-1, 27-2)를 구비한다.
디지털 아날로그 변환기(21)는 프로세서(10)로부터 출력되는 디지털 형태의 제어전압을 아날로그 형태의 전압으로 변환하여 내부 가변 광원(22)에 전달한다. 내부 가변 광원(22)은 아날로그 형태로 변환된 제어전압에 대응되는 파장(선택파장)을 가지는 광원을 출력한다. 광학 커플러 A(25-1)는 내부 가변 광원(22)으로부터 출력되는 광원을 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부(20-1) 내부, 검/교정 연결부(40) 및 검정/교정 및 내부 TLS 백업용 외부 가변 광원부(70)에 분배한다. 광섬유 격자 센서(23)는 내부 가변 광원(22)으로부터 출력된 광원을 측정 대상으로 전달하고, 측정 대상물체로부터 반사되는 반사신호를 측정한다. 광학 커플러 B(25-2)는 내부 가변 광원(22)으로부터 출력된 광원을 광섬유 격자 센서(23)에 전달하거나 광섬유 격자 센서(23)로부터 측정된 복수 개의 반사신호 중 하나를 선택하여 출력한다.
레퍼런스 광학 필터(24)는 광학 커플러 A(25-1)를 경유하여 인가되는 내부 가변 광원(22)으로부터 출력되는 선택파장을 가지는 광원을 선별한다. 제1포토다이오드(26-1)는 레퍼런스 광학 필터(24)를 통과한 광원을 검출한다. 제2포토다이오드(26-2)는 광학 커플러 B(25-2)에서 선택된 반사신호를 검출한다. 제1아날로그 디지털 변환기(27-1)는 제1포토다이오드(26-1)에서 검출된 아날로그 형태의 광원을 이에 대응되는 디지털 신호로 변환하여 프로세서(10)에 전달한다. 제1아날로그 디지털 변환기(27-2)는 제2포토다이오드(26-2)에서 검출된 아날로그 형태의 반사신호를 이에 대응되는 디지털 신호로 변환하여 프로세서(10)에 전달한다.
Optical sensor measurement and probe calibration / calibration (20-1) consists of a digital analog converter (21), an internal variable light source (22), an optical fiber grating sensor (23), a reference optical filter (24), an optical coupler A (25-). 1), optical coupler B 25-2, two photodiodes 26-1, 26-2 and two analog-digital converters 27-1, 27-2.
The digital-to-analog converter 21 converts the control voltage of the digital form output from the processor 10 into an analog voltage and transmits it to the internal variable light source 22. The internal variable light source 22 outputs a light source having a wavelength (selection wavelength) corresponding to the control voltage converted into the analog form. Optical coupler A (25-1) is a light source that is output from the internal variable light source 22 to the light sensor measurement and probe calibration / calibration (20-1) inside, calibration / calibration connection 40 and calibration / calibration and inside It distributes to the external variable light source part 70 for TLS backup. The optical fiber grating sensor 23 transmits the light source output from the internal variable light source 22 to the measurement target, and measures the reflected signal reflected from the measurement target object. The optical coupler B 25-2 transmits the light source output from the internal variable light source 22 to the optical fiber grating sensor 23 or selects and outputs one of a plurality of reflection signals measured from the optical fiber grating sensor 23.
The reference optical filter 24 selects a light source having a selective wavelength output from the internal variable light source 22 applied via the optical coupler A 25-1. The first photodiode 26-1 detects a light source that has passed through the reference optical filter 24. The second photodiode 26-2 detects the reflection signal selected by the optical coupler B 25-2. The first analog digital converter 27-1 converts an analog light source detected by the first photodiode 26-1 into a digital signal corresponding thereto and transmits the converted analog signal to the processor 10. The first analog digital converter 27-2 converts the reflected signal of the analog type detected by the second photodiode 26-2 into a digital signal corresponding thereto and transmits the converted signal to the processor 10.

전기식 센서 측정부(30)는 4개의 전기식 센서(30 ~ 34), 4개의 신호조절기(31-1 ~ 34-4) 및 4개의 아날로그 디지털 변환기(35-1 ~ 35-4)를 구비한다.
4개의 전기식 센서(30 ~ 34)는 전기식 스트레인 센서(31), 전기식 LVDT 센서(32) 전기식 온도센서(33) 및 전기식 가속도계 센서(34)이다. 이들 센서들의 기능적 특징은 일반적으로 알려져 있으므로, 여기서는 자세하게 설명하지 않는다.
전기식 스트레인 센서(31)에서 검출된 정보는 전기식 스트레인 센서용 신호 조절기(31-1) 및 아날로그-디지털 컨버터(35-1)를 거쳐 프로세서(10)에 전달된다. 전기식 LVDT 센서(32)에서 검출된 정보는 전기식 LVDT 센서용 신호 조절기(32-1) 및 아날로그-디지털 컨버터(35-2)를 거쳐 프로세서(10)에 전달된다. 전기식 온도센서(33)에서 검출된 정보는 전기식 온도센서용 신호 조절기(33-1) 및 아날로그-디지털 컨버터(35-3)를 거쳐 프로세서(10)에 전달된다. 전기식 가속도계 센서(34)에서 검출된 정보는 전기식 가속도계 센서용 신호 조절기(34-1) 및 아날로그-디지털 컨버터(35-4)를 거쳐 프로세서(10)에 전달된다. 여기서 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)는 직선형 가변 차동변압기를 의미한다.
여기서, 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부(20-1)와 전기식 센서 측정부(30)는 독자적으로 작동한다. 본 발명에 따른 복합형 계측기는, 하나의 측정 대상으로부터 반사되는 반사신호를 이용하는 광섬유 격자 센서(23)와 동일한 대상에 대하여 전기에너지를 이용하는 4개의 전기식 센서(30 ~ 34)를 동시에 적용하고, 이들의 결과를 프로세서(10)에서 비교할 수 있도록 함으로써 측정 대상의 상태를 정밀하게 파악할 수 있는 장점이 있다.
The electric sensor measuring unit 30 includes four electric sensors 30 to 34, four signal controllers 31-1 to 34-4, and four analog to digital converters 35-1 to 35-4.
The four electrical sensors 30-34 are electrical strain sensors 31, electrical LVDT sensors 32, electrical temperature sensors 33, and electrical accelerometer sensors 34. The functional features of these sensors are generally known and are not described in detail here.
The information detected by the electric strain sensor 31 is transmitted to the processor 10 via a signal regulator 31-1 and an analog-to-digital converter 35-1 for the electric strain sensor. The information detected by the electric LVDT sensor 32 is transmitted to the processor 10 via the signal regulator 32-1 for the electric LVDT sensor and the analog-to-digital converter 35-2. The information detected by the electric temperature sensor 33 is transmitted to the processor 10 via the electric temperature sensor signal controller 33-1 and the analog-digital converter 35-3. The information detected by the electrical accelerometer sensor 34 is transmitted to the processor 10 via a signal controller 34-1 and an analog-to-digital converter 35-4 for the electrical accelerometer sensor. Here, LVDT (Linear Variable Differential Transformer) means a linear variable differential transformer.
Here, the optical sensor measurement and probe calibration / calibration (20-1) and the electric sensor measurement unit 30 operates independently. The hybrid meter according to the present invention simultaneously applies four electrical sensors 30 to 34 using electrical energy to the same object as the optical fiber grating sensor 23 using the reflected signal reflected from one measurement object, and these By allowing the result of the processor 10 to be compared, there is an advantage in that the state of the measurement target can be accurately determined.

검정 및 교정 연결부(40)는 광학 커플러 A(25-1)를 통해 출력되는 빛의 전력량, 스펙트럼 및 파장을 각각 측정하는 광학 파워 미터(Optical Power Meter: OPM, 41), 광학 스펙트럼 분석기(42) 및 파장 미터(Wavelength Meter, 43)를 구비한다. The calibration and calibration connection 40 is an optical power meter (OPM) 41, an optical spectrum analyzer 42, which measures the amount, spectrum, and wavelength of light output through the optical coupler A 25-1, respectively. And a wavelength meter 43.

외부 장비 연결부(50)는 프로세서(10)와 연결된 트리거 입력/출력 장치(51)를 구비한다. 시간정보 동기 연결부는 프로세서(10)와 연결된 GPS, GSM, CDMA 모듈(61)을 구비한다. The external device connector 50 has a trigger input / output device 51 connected to the processor 10. The time information synchronization connector includes a GPS, GSM and CDMA module 61 connected to the processor 10.

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내부 가변 광원(22)의 백업 역할 및 내부 가변 광원(22)으로부터 출력되는 광원의 검정 및 교정기능을 수행하는 검정/교정 및 내부 TLS 백업용 외부 가변 광원부(70)는 외부 가변 광원(71)과 파장 미터(72)를 구비한다. 외부 가변 광원(71)은 프로세서(10)의 지시에 따라 결정되는 파장을 가지는 외부 광신호를 생성하고, 파장 미터(72)는 외부 광신호의 파장을 측정한다.
내부 가변 광원(22)을 검증한 결과 내부 가변 광원(22)을 더 이상 사용할 수 없는 경우, 또는 내부 가변 광원(22)과는 설정 범위가 다른 가변 광원을 사용하고자 하는 경우, 내부 가변 광원(22)의 백업 역할로서 외부 가변 광원(71)을 사용할 수 있도록 한다.
먼저 검정 및 교정 연결부(40)에서는, 외부 가변 광원(71)으로부터 출력되는 광원의 특성과 내부 가변 광원(22)으로부터 출력되는 광원의 특성을 구별하여 각각 검출한다. 외부 가변 광원(71)은 일반적으로 전기적 특성이 완전하게 파악된 것이므로, 외부 가변 광원(71)으로부터 출력된 광원의 특성과 재부 가변 광원(22)으로부터 출력되는 광원의 특성이 동일한 경우에는, 내부 가변 광원(22)이 정상적이고 최적으로 동작하고 있으므로 교정이 필요하지 않다고 판단한다. 검정 결과 특성에 차이가 있는 경우, 프로세서(10)는 내부 가변 광원(22)으로부터 출력되는 광원의 특성이 외부 가변 광원(71)으로부터 출력되는 광원의 특성과 동일하도록 교정한다.
The external variable light source unit 70 for the calibration / calibration and internal TLS backup that performs the backup role of the internal variable light source 22 and the calibration and calibration of the light source output from the internal variable light source 22 has an external variable light source 71 and a wavelength. Meter 72 is provided. The external variable light source 71 generates an external optical signal having a wavelength determined according to the instruction of the processor 10, and the wavelength meter 72 measures the wavelength of the external optical signal.
When the internal variable light source 22 is verified as a result of verifying the internal variable light source 22, or when a variable light source having a different setting range from the internal variable light source 22 is desired, the internal variable light source 22 is used. The external variable light source 71 can be used as a backup role.
First, the black and calibration connection unit 40 detects the characteristics of the light source output from the external variable light source 71 and the characteristics of the light source output from the internal variable light source 22. Since the external variable light source 71 generally has a complete electrical characteristic, when the characteristics of the light source output from the external variable light source 71 and the characteristics of the light source output from the variable variable light source 22 are the same, the internal variable is variable. It is determined that the calibration is not necessary because the light source 22 is operating normally and optimally. When there is a difference in the characteristics of the test result, the processor 10 corrects the characteristics of the light source output from the internal variable light source 22 to be the same as the characteristics of the light source output from the external variable light source 71.

프로세서부(80)는 프로세서(10)와 연결된 계측, 구조해석 및 제어 알고리즘 제어용 프로세서(82), 계측, 구조해석 및 제어 알고리즘 제어용 프로세서(82)에 의해 작동되는 모터 구동/유압 구동부(83) 및 모터 구동/유압 구동부(83)에 의해 작동되는 모터/유압 장치(84)를 구비한다. 모터/유압 장치(84)는 본 발명에 따른 복합형 계측기가 측정대상에 고정되어 있을 때, 측정대상의 상태를 제어하는데 사용된다. 예를 들면, 본 발명에 따른 복합형 계측기가 풍력 발전기의 회전날개가 고정된 축의 이상변위를 완화하는 기능을 수행하도록 동작할 수 있다. 일반적으로 풍력발전기는 강한 바람이 부는 곳에 설치되는데, 강한 바람에 의해 풍력발전기의 축이 바람과 반대방향으로 휘어지는 경우 반대 방향의 힘을 상기 풍력발전기의 축에 가하는 장치에 필요한 에너지를 제공하는 모터/유압 장치(84)를 제어할 수 있다. The processor unit 80 may include a motor driving / hydraulic driving unit 83 operated by a processor 82 for measurement, structural analysis, and control algorithm control connected to the processor 10, a processor 82 for measurement, structural analysis, and control algorithm control; A motor / hydraulic device 84 operated by the motor drive / hydraulic drive 83 is provided. The motor / hydraulic device 84 is used to control the state of the measurement object when the hybrid meter according to the present invention is fixed to the measurement object. For example, the hybrid meter according to the present invention may be operated to perform a function of mitigating an abnormal displacement of a shaft on which a rotary blade of a wind generator is fixed. In general, a wind turbine is installed in a place where strong winds blow, and when the shaft of the wind turbine is bent in a direction opposite to the wind due to the strong wind, a motor / motor providing the energy required for the device applying the opposite force to the shaft of the wind turbine is provided. The hydraulic device 84 can be controlled.

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본 발명에서는 시간정보가 포함된 국제 표준화한 통신 프로토콜을 활용할 수 있도록, 측정된 데이터의 정확한 시간에 대한 정보를 제공할 수 있는 GPS, GSM, CDMA 모듈(61)이 프로세서(10)에 엑세스 할 수 있는 시간정보 동기연결부를 구비한다.
프로세서(10)에서 자료를 분석할 때, 시간정보는 저장된 데이터를 동기화할 때 사용하며, 여러 종류의 센서 측정장비와 데이터를 공유할 때에 중요한 요소 기술로 사용할 수 있다. GPS, GSM, CDMA 모듈(61)과 연동할 수 있는 장비 연동기능은 본 발명의 핵심 아이디어 중 하나이다.
In the present invention, the GPS, GSM, CDMA module 61, which can provide information on the exact time of the measured data, can access the processor 10 so as to utilize an international standardized communication protocol including time information. It has a time information synchronization connection.
When analyzing the data in the processor 10, the time information is used to synchronize the stored data, and can be used as an important element technology when sharing data with various types of sensor measuring equipment. Equipment interworking function that can work with GPS, GSM, CDMA module 61 is one of the key ideas of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 구조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기의 세부 동작에 대하여 설명한다.
광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부(20-1)는 프로세서(10)가 출력하며 디지털-아날로그 컨버터(21)에 의해 변환된 제어전압에 따라 내부 가변 광원(22)으로부터 출력되는 빛의 파장이 변화하고, 출력된 빛의 파장의 변화가 광학 커플러(25-1, 25-2)를 거처 광섬유 격자 센서(23)로 전달된다. 광섬유 격자 센서(23)는 후방으로 특정한 파장을 전달하는데, 이 특정한 파장이 센서용 포토 다이오드(26-2)에 전달되어 측정된다.
Hereinafter, a detailed operation of the electric sensor and the optical fiber grating sensor measurement hybrid measuring instrument having a calibration and calibration function for the structure measuring instrument according to the present invention will be described.
Optical sensor measurement and probe calibration / calibration 20-1 is outputted from the processor 10 and the wavelength of the light output from the internal variable light source 22 according to the control voltage converted by the digital-analog converter 21. This change and change in the wavelength of the output light are transmitted to the optical fiber grating sensor 23 via the optical couplers 25-1 and 25-2. The optical fiber grating sensor 23 transmits a specific wavelength backward, which is transmitted to the photodiode 26-2 for the sensor and measured.

내부 가변 광원(22)에서 발생한 광은 레퍼런스 광학필터(24)를 통하여 하나의 포토다이오드(26-1)에 전달되며, 광섬유 격자 센서(23)로부터 측정된 반사신호는 2개의 포토다이오드(26-1, 26-2)에서 아날로그 형태의 전기신호로 각각 변환되고, 아날로그-디지털 컨버터(27-1, 27-2)에 의해 디지털 신호로 변환되어 프로세서(10)에서 전달된다. Light generated from the internal variable light source 22 is transmitted to one photodiode 26-1 through the reference optical filter 24, and the reflected signals measured from the optical fiber grating sensor 23 are transmitted to the two photodiodes 26-. 1 and 26-2, respectively, are converted into electric signals in an analog form, and are converted into digital signals by the analog-to-digital converters 27-1 and 27-2, and are transmitted to the processor 10.

외부 장비 연결부(50)에는 외부 전기식 측정 장비 또는 이 측정 장비와 제어를 위해 연결되는 장비와 동기를 맞춰 줄 수 있는 트리거 입출력 장치(51)를 구비하고 있다. 트리거 입출력 장치(51)는 본 발명에 따른 구조물 조정용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기와 외부 장비 간에 동기화하기 위한 트리거 단자(도시되지 않음)를 구비한다.The external device connection unit 50 includes a trigger input / output device 51 that can synchronize with an external electric measurement device or a device connected for control with the measurement device. The trigger input / output device 51 is provided with a trigger terminal (not shown) for synchronizing between an electric sensor and an optical fiber grating sensor measurement composite instrument and external equipment having a calibration and calibration function for structure adjustment according to the present invention.

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트리거 입력/출력 장치(51)는 트리거 신호와 샘플링 신호를 주고 받을 수 있는 각각의 입력/출력 단자(도시되지 않음)가 설치되어, 전기식 계측장비(30)와 광센서 계측기(23)를 동일 시점에 샘플링하여, 각각의 계측기에서 측정된 데이터를 분석할 때 동일 시점에 측정된 데이터를 매칭시킴으로써, 장기간 계측을 해도 시간 오차가 발생하지 않는다.The trigger input / output device 51 is provided with respective input / output terminals (not shown) capable of transmitting and receiving a trigger signal and a sampling signal, so that the electrical measuring equipment 30 and the optical sensor measuring instrument 23 are at the same time. By sampling at, and matching the measured data at the same time point when analyzing the data measured by each measuring instrument, no time error occurs even if measured for a long time.

이하에서는, 본 발명에 따른 구조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기의 가변 광원 내부의 구성 및 가변 광학 필터의 디지털-아날로그 컨버터에 대해 설명한다. Hereinafter, the structure of the variable light source and the digital-to-analog converter of the variable optical filter of the electric sensor and the optical fiber grating sensor measurement hybrid instrument having the calibration and calibration function for the structure measuring instrument according to the present invention will be described.

도 5를 참조하면, 내부 가변 광원으로는 반도체 광 증폭기(Semiconductor Optical Amplifier, 52), 패브리-페로 가변 광학 필터(Fabry-perot tunable filter, 53), 광학 커플러(54-1) 및 광 아이솔레이터(55-1)로 구성된 광섬유 센서용 링 레이저(Ring laser)가 사용될 수 있다. Referring to FIG. 5, an internal variable light source includes a semiconductor optical amplifier 52, a Fabry-perot tunable filter 53, an optical coupler 54-1, and an optical isolator 55. A ring laser for an optical fiber sensor composed of -1) can be used.

반도체 광 증폭기(52)에서 생성된 수십~수백nm 대역의 빛은 패브리-페로 가변 광학 필터(53)를 통과하여, 패브리-페로 가변 광학 필터(53)의 선 폭 만큼 좁은 대역의 빛을 발생하며 통과하게 된다. 이때 패브리-페로 가변 광학 필터(53)의 인가 전압으로 파장이 가변하게 된다. 프로세서(10)에서 전달되는 디지털화된 임의의 파장값을 디지털-아날로그 변환기(54)에서 아날로그 전압값으로 변환하여 구동기(Driver, 55)에 전달한다. MEMS(Micro Electro Mechanical System, 56-1)는 구동기(Driver, 55)로부터 전달된 전압값을 이용하여 생성한 구동전압으로 패브리-페로 가변 광학 필터(53)를 구동한다. 패브리-페로 가변 광학 필터(53)로부터 출력된 빛은 광 아이솔레이터(55-1)를 통해서 반도체 광 증폭기(52)의 입력으로 재사용한다.
반도체 광 증폭기(52)에서는 패브리-페로 가변 광학 필터(53)에서 만들어진 좁은 파장을 가지는 빛을 증폭시켜, 고출력의 좁은 선 폭을 가진 빛을 생성한다. 반도체 광 증폭기(52)의 출력은 광학 커플러(54-1)에서 패브리-페로 가변 광학 필터(53) 또는 광 출력단(미도시)으로 선별 출력된다. 반도체 광 증폭기(52)에 추가된 서미스터(57)와 TEC(Thermal Electric Cooler, 58)는 반도체 광 증폭기(52)의 온도의 변화를 방지함으로써, 반도체 광 증폭기(52)의 출력을 안정화시킨다.
마찬가지로 서미스터(57)와 TEC(58)를 이용하여 제어기(56)에 의해 온도를 제어함으로써 패브리-페로 가변 광학 필터(53)의 온도에 의한 변화를 막아준다. 서미스터(57)에서 출력되는 아날로그 온도 측정값은 아날로그-디지털 컨버터(59)를 통화여 디지털 값으로 변환하고, 이에 대응하는 온도 조건을 디지털 아날로그 변환기(54)를 이용하여 아날로그 출력값을 TEC(58)에 제공한다.
Light in the tens to hundreds of nm bands generated by the semiconductor optical amplifier 52 passes through the Fabry-Perot variable optical filter 53 to generate light in a band as narrow as the line width of the Fabry-Perot variable optical filter 53. Will pass. At this time, the wavelength is variable by the applied voltage of the Fabry-Perot variable optical filter 53. Any digitized wavelength value transmitted from the processor 10 is converted into an analog voltage value by the digital-to-analog converter 54 and transmitted to the driver 55. The MEMS 56-1 drives the Fabry-Perot variable optical filter 53 with a driving voltage generated using the voltage value transmitted from the driver 55. Light output from the Fabry-Perot variable optical filter 53 is reused as an input of the semiconductor optical amplifier 52 through the optical isolator 55-1.
The semiconductor optical amplifier 52 amplifies light having a narrow wavelength made by the Fabry-Perot variable optical filter 53, thereby generating light having a narrow line width of high output. The output of the semiconductor optical amplifier 52 is selectively output from the optical coupler 54-1 to the Fabry-Perot variable optical filter 53 or the optical output terminal (not shown). The thermistor 57 and TEC (Thermal Electric Cooler) 58 added to the semiconductor optical amplifier 52 prevent the change of the temperature of the semiconductor optical amplifier 52, thereby stabilizing the output of the semiconductor optical amplifier 52.
Likewise, the temperature is controlled by the controller 56 using the thermistor 57 and the TEC 58 to prevent the temperature change of the Fabry-Perot variable optical filter 53. The analog temperature measurement value output from the thermistor 57 converts the analog-to-digital converter 59 into a digital value by converting the analog temperature value into a digital value by using the digital-to-analog converter 54. To provide.

일반적인 인터로게이터(interrogator)에서 사용하는 가변 광원은 파장선택 전압과 출력 광원의 파장 사이에 비교적 정밀한 비례 관계를 가지지만, 기술적 및 가격적 한계 때문에 사용자들이 요구하는 정밀도를 만족시키는 완벽한 비례관계를 갖지는 못한다. A variable light source used in a typical interrogator has a relatively precise proportional relationship between the wavelength selection voltage and the wavelength of the output light source, but due to technical and cost limitations, it does not have a perfect proportional relationship that satisfies the precision required by users. Can't.

따라서, 추가적인 정밀도를 확보하기 위하여 센서 채널과 별도로 파장교정을 위해 선정된 투과 파장값을 갖는 레퍼런스 채널을 만들어 센서 채널과 동시에 측정한다. 이러한 레퍼런스 채널을 형성하기 위해 사용되는 레퍼런스 광학 필터로서는 에타론 필터(Etalon Filter) 또는 가스 셀(Gas Cell) 등을 사용할 수 있다. 이들 중 레퍼런스 광학 필터의 예로 사용되는 에타론 필터는 가변 광원의 스윕(Sweep) 가능 범위를 넘는 범위로 1nm 이하의 등간격(0.4 또는 0.8nm)을 갖는 다수의 반사파장을 가진다. 가변 광원으로 스윕 광원을 만들고 센서로부터 반사되어온 반사광량의 측정과 동시에 레퍼런스 광학 필터도 측정하여, 레퍼런스 광학 필터의 반사 파장을 기준으로 센서의 반사 파장값을 보간법으로 환산하여 사용자가 원하는 측정 파장값의 정밀도를 확보한다.Therefore, in order to secure additional precision, a reference channel having a transmission wavelength value selected for wavelength calibration separately from the sensor channel is made and measured simultaneously with the sensor channel. As a reference optical filter used to form such a reference channel, an etalon filter, a gas cell, or the like can be used. Among them, the etaron filter used as an example of the reference optical filter has a plurality of reflected wavelengths having an equal interval (0.4 or 0.8 nm) or less of 1 nm or less in a range beyond the sweep possible range of the variable light source. By making a sweep light source with a variable light source and measuring the amount of reflected light reflected from the sensor, the reference optical filter is also measured. Based on the reflected wavelength of the reference optical filter, the reflected wavelength value of the sensor is converted by interpolation. Ensure precision.

그러므로 가변 광학 필터의 전압 대 선택파장의 비례관계가 레퍼런스 광학 필터의 시작 피크 위치를 잘못 찾을 정도로 크게 변경되지 않으며, 레퍼런스 광학 필터의 반사 파장값이 이전의 검정/교정 때와 같은 값을 갖는다면, 인터로게이터의 파장값에는 오차가 발생하지 않았다고 볼 수 있다.Therefore, if the proportional relationship of the voltage of the variable optical filter to the selected wavelength does not change so much as to incorrectly find the starting peak position of the reference optical filter, and the reflected wavelength of the reference optical filter has the same value as in the previous calibration / calibration, It can be said that no error occurred in the wavelength of the interrogator.

결국 인터로게이터의 검정/교정 과정은 레퍼런스 광학 필터의 반사 파장값, 가변 광원의 스윕 전압과 출력 파장값의 비례관계를 동시에 교정해 주어야 한다.As a result, the interrogator calibration / calibration process must simultaneously correct the proportional relationship between the reflected wavelength value of the reference optical filter, the sweep voltage of the variable light source, and the output wavelength value.

인터로게이터의 검정/교정 과정에 대해서는 이미 설명하였으므로, 이하에서는 인터로게이터 내부 가변 광학 필터(22)의 제어전압 대 출력 파장값을 매칭하는 방법 및 레퍼런스 광학 필터에 대해 기재하고자 한다.Since the calibration / calibration process of the interrogator has already been described, a method of matching the control voltage to the output wavelength value of the interrogator internal variable optical filter 22 and a reference optical filter will be described below.

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상술한 바와 같이, 인터로게이터 내부의 레퍼런스 광학 필터의 반사파장을 검정/교정한 후, 선정된 반사파장을 갖는 광섬유 격자(23)를 센서 채널에 연결하고, 내부 가변 광원(22)으로부터 출력되는 광원의 파장을 스윕하면서, 광섬유 격자 센서에서 측정된 파장값과 레퍼런스 광학 필터의 반사파장 데이터를 참조하면, 기준 피크를 파장 스윕 파형에서 찾을 수 있다. 기준 피크를 찾으면 나머지 모든 레퍼런스 광학 필터의 피크의 파장값을 매칭 시킬 수 있다. As described above, after calibrating / calibrating the reflection wavelength of the reference optical filter inside the interrogator, the optical fiber grating 23 having the selected reflection wavelength is connected to the sensor channel and output from the internal variable light source 22. While sweeping the wavelength of the light source, the reference peak can be found in the wavelength sweep waveform by referring to the wavelength value measured by the optical fiber grating sensor and the reflected wavelength data of the reference optical filter. Once the reference peak is found, the wavelengths of the peaks of all remaining reference optical filters can be matched.

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도 8을 참조하면, 측정된 파장값과 반사파장 데이터를 이용하여 스윕하는 제어전압 대 출력 파장값의 비례관계를 구할 수 있고, 이후 선정된 반사파장을 갖는 광섬유 격자 센서 없이도 레퍼런스 광학 필터의 피크를 찾을 수 있다. Referring to FIG. 8, it is possible to obtain a proportional relation between the control voltage and the output wavelength value swept using the measured wavelength value and the reflected wavelength data, and then the peak of the reference optical filter is obtained without the optical fiber grating sensor having the selected reflected wavelength. You can find it.

본 발명에서는 프로세서(10)로부터 내부 가변 광원(22)에 인가하는 제어전압의 변화를 조절하여 레퍼런스 광학 필터(24)에서 내부 가변 광원(22)으로부터 출력되는 광원을 정확하게 필터링 할 수 있도록 한다. 도 3에 도시된 종래의 경우, 제어전압이 시간에 따라 선형적으로 증가함에 따라 내부 가변 광원으로부터 출력되는 광원의 파장은 시간에 따라 비선형적으로 변하게 된다는 것을 알 수 있다. 광원의 파장이 시간에 따라 비선형적으로 변하게 되면 이를 검출하는 레퍼런스 광학 필터(24)의 특성도 따라서 변해야 하는데, 이는 비용이 많이 들게 되는 단점이 있다. 본 발명에서는 광원의 파장이 선형적이 되도록 하기 위하여, 프로세서(10)가 제어전압을 시간에 따라 비선형적으로 변하도록 함으로써, 내부 가변 광원(22)으로부터 출력되는 광원의 파장이 선형적으로 증가하도록 할 것을 제안한다.
또한 일정한 간격을 가지는 광원을 필터링하도록 하기 위하여 본 발명에서는 레퍼런스 광학 필터(24)로써 에탈론 필터(Etalone Filter)를 사용할 것을 제안한다. 에탈론 필터의 특성은 일반적으로 알려져 있으므로, 여기서는 동작특성에 대해서는 설명하지 않는다. 도 3을 참조하면, 제어전압을 선형적으로 증가시키는 경우 에탈론 필터를 사용하더라고 장파장으로 갈수록 에탈론 필터에서 검출되는 피크들의 간격이 좁아지게 된다는 것을 알 수 있다. 이러한 간격이 기준 간격보다 좁은 경우에는 에탈론 필터의 기능이 저하되는 문제가 발생한다. 여기서 기준 간격은 일반적으로 0.8nm이다. 제어전압을 비선형적으로 증가시키는 본 발명에 따른 비선형 제어신호 생성방법은, 도 7을 참조하면, 에탈론 필터에서 검출되는 피크들의 간격이 일정하다는 것을 알 수 있다.
In the present invention, the reference optical filter 24 can filter the light source output from the internal variable light source 22 by adjusting the change in the control voltage applied from the processor 10 to the internal variable light source 22. In the conventional case illustrated in FIG. 3, it can be seen that as the control voltage increases linearly with time, the wavelength of the light source output from the internal variable light source changes nonlinearly with time. If the wavelength of the light source changes non-linearly with time, the characteristics of the reference optical filter 24 for detecting it also need to change accordingly, which is disadvantageous in that it becomes expensive. In the present invention, in order for the wavelength of the light source to be linear, the processor 10 changes the control voltage nonlinearly with time, so that the wavelength of the light source output from the internal variable light source 22 increases linearly. Suggest that.
In addition, the present invention proposes to use an etalon filter as the reference optical filter 24 in order to filter light sources having a constant interval. Since the characteristics of the etalon filter are generally known, the operation characteristics are not described here. Referring to FIG. 3, it can be seen that when the control voltage is linearly increased, the interval between peaks detected by the etalon filter is narrowed toward the longer wavelength even if the etalon filter is used. If this interval is narrower than the reference interval, a problem occurs that the function of the etalon filter is degraded. The reference interval here is generally 0.8 nm. In the nonlinear control signal generation method of non-linearly increasing the control voltage according to the present invention, referring to FIG. 7, it can be seen that the interval of peaks detected by the etalon filter is constant.

본 발명에 따른 구조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기는 외부에 특정 파장을 발생할 수 있는 가변 광원(71)을 연결하여, 광섬유 센서 계측기(23) 내에서 측정되는 값과 비교하여, 장비의 안정성, 신뢰성, 파장측정의 오류 등을 측정 및 검정, 교정 기능을 가진다. Electrical and optical fiber grating sensor measurement with the calibration and calibration function for the structure measuring instrument according to the present invention by measuring a variable light source 71 that can generate a specific wavelength to the outside, measured in the optical fiber sensor measuring instrument 23 Compared with the measured values, the instrument has the functions of measuring, verifying, and calibrating stability, reliability, and errors in wavelength measurement.

본 발명에 따른 복합형 계측기를 이용한 선형 파장 스윕용 비선형 제어 신호 생성 방법은 비선형 스윕신호를 보정하여 선형화된 파장 스윕을 형성하기 위해, 가변 광학 필터의 비선형한 파장선택 제어특성을 보상할 수 있도록 비선형 스윕신호가 상기 가변 광학 필터에 제어전압로 인가된다.
가변 광학 필터의 선택파장 측정을 위해서 레퍼런스 광학 필터를 사용하는데, 이 레퍼런스 광학 필터는 기존의 인터로게이터에서 센서의 피크 위치를 파장값으로 변환할 때 발생하는 오차를 보정하기 위해서 대부분 사용하고 있다. 또한 상기 레퍼런스 광학 필터는 일정 파장 간격으로 반사파장을 갖고 온도에 대한 변화가 적어 참조로서 쓰이고 있다. 가변 광학 필터에 선형 스윕 신호를 인가하면 레퍼런스 광학 필터의 반사 피크의 위치를 통해서 제어전압 레벨별 가변 광학 필터의 선택파장을 측정할 수 있고, 이 측정값을 응용하여 비선형 보상 스윕 제어 신호 패턴을 만들 수 있다. 이렇게 만들어진 비선형 보상 스윕 제어 신호를 가변 광학 필터에 인가하면 선형한 파장 스윕이 가능하게 된다.
Nonlinear control signal generation method for linear wavelength sweep using a hybrid instrument according to the present invention to compensate for the nonlinear sweep signal to form a linearized wavelength sweep, nonlinear to compensate the nonlinear wavelength selection control characteristics of the variable optical filter A sweep signal is applied to the variable optical filter as a control voltage.
The reference optical filter is used to measure the selective wavelength of the variable optical filter. The reference optical filter is mostly used to correct an error occurring when converting the peak position of the sensor to a wavelength value in an existing interrogator. In addition, the reference optical filter has a reflected wavelength at a predetermined wavelength interval and is used as a reference because there is little change in temperature. When a linear sweep signal is applied to the variable optical filter, the selected wavelength of the variable optical filter for each control voltage level can be measured through the position of the reflected peak of the reference optical filter. The measured value can be applied to generate a nonlinear compensation sweep control signal pattern. Can be. Applying this nonlinear compensation sweep control signal to the variable optical filter enables linear wavelength sweep.

이하에서 이러한 조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기를 이용한 선형 파장 스윕용 비선형 제어 신호 생성방법을 단계별로 살펴보면, 내부 가변 광학 필터에 선형 스윕 제어 신호를 인가하여, 상기 제어전압 각각의 전압 레벨에 따른 상기 내부 가변 광학 필터의 선택파장을 측정하는 단계, 상기 내부 가변 광학 필터의 제어전압의 전압레벨과 선택파장의 비선형성을 데이터 테이블 형태로 축적하는 단계, 상기 축적된 비선형성으로 비선형 보상 스윕 제어 신호를 형성하는 단계 및 상기 형성된 비선형 보상 스윕 제어 신호를 가변 광학 필터에 인가하여 선형한 파장 스윕신호를 생성하는 단계로 이루어진다.In the following, step-by-step how to generate a non-linear control signal for linear wavelength sweep using an electric sensor and a fiber grating sensor measurement hybrid instrument having a calibration and calibration function for the measurement instrument, by applying a linear sweep control signal to the internal variable optical filter Measuring the selected wavelength of the internal variable optical filter according to the voltage level of each of the control voltages, accumulating the voltage level of the control voltage of the internal variable optical filter and nonlinearity of the selected wavelength in the form of a data table; Forming a nonlinear compensation sweep control signal with accumulated nonlinearity and applying the formed nonlinear compensation sweep control signal to a variable optical filter to generate a linear wavelength sweep signal.

이러한 방법을 통해서 비선형 보상 스윕 제어 신호를 사용하면 선형 파장스윕이 가능하다. 선형 파장스윕이 가능해 지면 파장 대역별 광량, 측정 정밀도가 일 정해져서 파장스윕 범위를 넓힐 수 있고 비선형 특성을 갖고 있는 가변 광학 필터를 사용할 수 있어 원가 절감이 가능하다. 그리고 인터로게이터 내부의 레퍼런스 광학 필터를 사용할 경우 스캔속도별 비선형성을 보상할 수 있어 더 빠른 스캔속도가 가능하며, 온도, 기압, 습도 등의 가변한 환경에 의해 실시간으로 변하는 비선형 특성의 미세 변화도 보상할 수 있다.In this way, a linear wavelength sweep is possible using a nonlinear compensated sweep control signal. When the linear wavelength sweep is possible, the amount of light and measurement accuracy for each wavelength band are uniform, which can widen the wavelength sweep range and reduce the cost by using a variable optical filter having nonlinear characteristics. In addition, the use of the reference optical filter inside the interrogator can compensate for the nonlinearity of each scan speed, enabling faster scan speeds and fine changes of nonlinear characteristics that change in real time due to variable environments such as temperature, air pressure, and humidity. Can also compensate.

이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Various changes, modifications or adjustments to the example will be possible. Therefore, the protection scope of the present invention should be construed as including all changes, modifications or adjustments belonging to the gist of the technical idea of the present invention.

도 1은 종래의 광섬유 격자 센서 측정 계측기의 구성도.1 is a block diagram of a conventional optical fiber grating sensor measurement instrument.

도 2는 도 1의 광섬유 격자 인터로게이터의 구성도.2 is a block diagram of the optical fiber grating interrogator of FIG.

도 3은 도 2의 인터로게이터에 사용된 가변 광항 필터에 인가된 선형 스윕신호에 의한 비선형 스윕신호 파장 도시도.3 is a diagram illustrating nonlinear sweep signal wavelengths due to a linear sweep signal applied to a variable optical term filter used in the interrogator of FIG. 2;

도 4는 본 발명에 따른 구조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기의 구성도.4 is a block diagram of the electric sensor and the optical fiber grating sensor measurement hybrid instrument having a calibration and calibration function for the structure instrument according to the present invention.

도 5는 도 4의 가변 광원 내부의 구성 및 가변 광학 필터의 디지털-아날로그 컨버터의 상세도.FIG. 5 is a detailed view of the structure of the variable light source of FIG. 4 and the digital-analog converter of the variable optical filter. FIG.

도 6은 도 4의 광섬유 격자 인터로게이터의 구성도.6 is a block diagram of the optical fiber grating interrogator of FIG.

도 7은 도 4의 인터로게이터에 사용된 가변 광학 필터에 인가한 비선형 스윕 신호에 의한 선형 스윕신호 파장 도시도.7 is a diagram illustrating a linear sweep signal wavelength due to a nonlinear sweep signal applied to a variable optical filter used in the interrogator of FIG. 4.

도 8은 본 발명에 따른 구조물 계측기용 검정 및 교정 기능을 가진 전기식 센서 및 광섬유 격자 센서 측정 복합형 계측기의 레퍼런스 광학 기준 피크 검색 그래프.8 is a reference optical reference peak search graph of an electric sensor and a fiber grating sensor measurement hybrid instrument having a calibration and calibration function for a structure instrument according to the present invention.

* 도면 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing

10: 프로세서 20; 광 센서 측정부10: processor 20; Optical sensor measurement unit

20-1: 광 센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부20-1: Optical sensor measurement and probe calibration / calibration

21: 내부 가변 광원 28: 레퍼런스 광학 필터21: internal variable light source 28: reference optical filter

30: 전기식 센서 측정부 31: 전기식 스트레인 센서30: electric sensor measuring unit 31: electric strain sensor

32: 전기식 LVDT 센서 33: 전기식 온도 센서32: electric LVDT sensor 33: electric temperature sensor

34: 전기식 가속도계 센서 40: 검정 및 교정 연결부34: Electrical accelerometer sensor 40: Black and calibration connection

41: 외부 가변 광원 50: 외부 장비 연결부41: external variable light source 50: external equipment connection

51: 트리거 입력/출력 장치51: trigger input / output device

Claims (13)

내부 가변 광원으로부터 출력되는 일정한 파장을 가지는 내부 광신호를 측정 대상물에 조사하고 상기 측정 대상물로부터 반사되는 반사신호를 수신하여 처리하는 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부; Calibration / calibration of an optical sensor measurement and probe for irradiating an internal optical signal having a constant wavelength output from an internal variable light source to a measurement object and receiving and processing a reflection signal reflected from the measurement object; 상기 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부에서 상기 측정 대상물에 대하여 측정하고자 하는 정보와 동일한 정보를 측정하는 전기식 센서 측정부;An electric sensor measuring unit measuring the same information as the information to be measured with respect to the measurement object in the optical sensor measurement and the calibration / calibration of the probe; 상기 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부에 일정한 파장을 가지는 외부 광신호를 전송하는 외부 가변 광원부; An external variable light source for transmitting an external optical signal having a predetermined wavelength to the optical sensor measurement and probe / calibration; 상기 내부 가변 광원 또는 상기 외부 가변 광원부로부터 출력되는 광신호를 수신하여 상기 광신호에 포함된 정보를 추출하는 검정 및 교정 연결부; A calibration and calibration connection unit for receiving an optical signal output from the internal variable light source or the external variable light source unit and extracting information included in the optical signal; 상기 내부 가변 광원으로부터 출력되는 광신호의 파장을 검정/교정하고, 상기 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부에서 측정한 정보와 상기 전기식 센서 측정부에서 측정한 정보를 비교하는 프로세서; A processor for calibrating / calibrating the wavelength of the optical signal output from the internal variable light source, and comparing the information measured by the optical sensor measurement and the calibration / calibration of the probe with the information measured by the electric sensor measurement unit; 상기 프로세서와 외부장비의 인터페이스가 되는 외부 장비 연결부;An external device connection unit that interfaces with the processor and external devices; 상기 프로세서와 시간정보를 제공하는 모듈의 인터페이스가 되는 시간정보 동기 연결부; 및 A time information synchronous connection unit that is an interface between the processor and a module providing time information; And 모터를 구동하며 상기 프로세서의 계측 및 구조해석을 제어하는 프로세서부를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. And a processor unit for driving a motor and controlling measurement and structural analysis of the processor. 제1항에 있어서, 상기 광센서 측정 및 탐촉자의 검정/교정부는, The method of claim 1, wherein the optical sensor measurement and calibration / calibration of the transducer, 상기 프로세서로부터 출력되는 디지털 형태의 제어전압을 아날로그 형태의 제어전압으로 변환하는 디지털 아나로그 컨버터; A digital analog converter for converting a digital control voltage output from the processor into an analog control voltage; 파장이 상기 아날로그 형태의 제어전압에 따라 결정되는 상기 내부 광신호를 생성하는 내부 가변 광원; An internal variable light source for generating the internal optical signal whose wavelength is determined according to the analog control voltage; 상기 내부 광신호를 배분하는 광학 커플러 A; An optical coupler A for distributing the internal optical signal; 전달받은 상기 내부 광신호를 상기 측정 대상물에 조사하고, 상기 측정 대상물로부터 반사되는 반사신호를 수신하는 광섬유 격자 센서; An optical fiber grating sensor that irradiates the internal optical signal received to the measurement object and receives a reflected signal reflected from the measurement object; 상기 광학 커플러 A로부터 배분되는 상기 내부 광신호를 상기 광섬유 격자 센서에 전달하거나 상기 광섬유 격자 센서에서 감지한 상기 반사신호를 선택출력하는 광학 커플러 B; An optical coupler B for transmitting the internal optical signal distributed from the optical coupler A to the optical fiber grating sensor or selectively outputting the reflected signal detected by the optical fiber grating sensor; 상기 광학 커플러 A에서 배분되는 상기 내부 가변 광원으로부터 출력되는 광신호를 선별수신하는 레퍼런스 광학 필터; A reference optical filter for selectively receiving an optical signal output from the internal variable light source distributed by the optical coupler A; 상기 레퍼런스 광학 필터로부터 출력되는 광신호를 전기신호로 변환하는 제1포토다이오드; A first photodiode for converting an optical signal output from the reference optical filter into an electrical signal; 상기 광학 커플러 B로부터 출력되는 상기 반사신호를 전기신호로 변환하는 제2포토다이오드; A second photodiode for converting the reflected signal output from the optical coupler B into an electrical signal; 상기 제1포토다이오드로부터 출력되는 전기신호를 이에 대응되는 디지털 신호로 변환하여 상기 프로세서에 전달하는 제1아날로그 디지털 변환기; 및 A first analog digital converter which converts an electrical signal output from the first photodiode into a digital signal corresponding thereto and transmits the converted digital signal to the processor; And 상기 제2포토다이오드로부터 출력되는 전기신호를 이에 대응되는 디지털 신호로 변환하여 상기 프로세서에 전달하는 제2아날로그 디지털 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. And a second analog digital converter which converts an electrical signal output from the second photodiode into a digital signal corresponding thereto and transmits the converted digital signal to the processor. 제2항에 있어서, 상기 레퍼런스 광학 필터는, The method of claim 2, wherein the reference optical filter, 에탈론 필터인 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. A hybrid instrument characterized in that it is an etalon filter. 제2항에 있어서, 상기 내부 가변 광원은, The method of claim 2, wherein the internal variable light source, 반도체 광 증폭기;Semiconductor optical amplifiers; 상기 반도체 광 증폭기에 연결된 패브리-페로 가변 광학 필터;A Fabry-Perot variable optical filter coupled to the semiconductor optical amplifier; 상기 반도체 광 증폭기에 연결된 광 아이솔레이터; 및An optical isolator coupled to the semiconductor optical amplifier; And 상기 패브리-페로 가변 광학 필터와 상기 광 아이솔레이터 간에 연결된 광학 커플러를 구성하며, An optical coupler connected between the Fabry-Perot variable optical filter and the optical isolator, 상기 반도체 광 증폭기에서 발생된 빛은 필터를 통하여 특정한 빛으로 생성되어, 상기 광학커플러를 통하여 순환되며;Light generated by the semiconductor optical amplifier is generated as a specific light through a filter and circulated through the optical coupler; 서미스터와 TEC(Thermal Electric Cooler)를 이용하여 온도를 제어하여, 상기 패브리-페로 가변 광학 필터 및 상기 반도체 광 증폭기의 온도에 의한 변화가 방지되는 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. The temperature control is controlled by using a thermistor and TEC (Thermal Electric Cooler), thereby preventing a change due to the temperature of the Fabry-Perot variable optical filter and the semiconductor optical amplifier. 제1항에 있어서, 상기 전기식 센서 측정부는, The method of claim 1, wherein the electric sensor measuring unit, 상기 측정 대상물의 스트레인을 측정하는 전기식 스트레인 센서; An electrical strain sensor measuring strain of the measurement object; 상기 측정 대상물의 전압을 측정하는 전기식 LVDT 센서;An electric LVDT sensor measuring a voltage of the measurement object; 상기 측정 대상물의 온도를 측정하는 전기식 온도센서;An electric temperature sensor measuring a temperature of the measurement object; 상기 측정 대상물의 가속도를 측정하는 전기식 가속도계 센서; An electrical accelerometer sensor measuring acceleration of the measurement object; 상기 전기식 스트레인 센서로부터 검출된 정보에 대응되는 조절신호를 생성하는 전기식 스트레인 센서용 신호 조절기; A signal regulator for an electric strain sensor for generating a control signal corresponding to the information detected from the electric strain sensor; 상기 전기식 LVDT 센서로부터 검출된 정보에 대응되는 조절신호를 생성하는 전기식 LVDT 센서용 신호 조절기;A signal regulator for an electric LVDT sensor generating a control signal corresponding to the information detected from the electric LVDT sensor; 상기 전기식 온도센서로부터 검출된 정보에 대응되는 조절신호를 생성하는 전기식 온도센서용 신호 조절기;A signal controller for an electric temperature sensor for generating a control signal corresponding to the information detected from the electric temperature sensor; 상기 전기식 가속도계 센서로부터 검출된 정보에 대응되는 조절신호를 생성하는 전기식 가속도계 센서용 신호 조절기; A signal regulator for an electrical accelerometer sensor generating a control signal corresponding to the information detected from the electrical accelerometer sensor; 상기 전기식 스트레인 센서용 신호 조절기로부터 출력되는 조절신호를 디지털 신호로 변환하는 제1아날로그 디지털 변환기; A first analog digital converter for converting a control signal output from the signal controller for electric strain sensor into a digital signal; 상기 전기식 LVDT 센서용 신호 조절기로부터 출력되는 조절신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 프로세서에 전달하는 제2아날로그 디지털 변환기; A second analog digital converter for converting a control signal output from the signal controller for the electric LVDT sensor into a digital signal and transmitting the digital signal to the processor; 상기 전기식 온도센서용 신호 조절기로부터 출력되는 조절신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 프로세서에 전달하는 제3아날로그 디지털 변환기; 및 A third analog digital converter which converts a control signal output from the electric temperature sensor signal controller into a digital signal and transmits the digital signal to the processor; And 상기 전기식 가속도계 센서용 신호 조절기로부터 출력되는 조절신호를 디지털신호로 변환하여 상기 프로세서에 전달하는 제4아날로그 디지털 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. And a fourth analog digital converter for converting a control signal output from the signal controller for the electrical accelerometer sensor into a digital signal and transmitting the digital signal to the processor. 제2항에 있어서, 상기 검정 및 교정 연결부는, The method of claim 2, wherein the calibration and calibration connection, 상기 광학 커플러 A로부터 각각 출력되는 상기 내부 광신호 또는 상기 외부 광신호의 전력을 측정하는 광학 파워 미터(Optical Power Meter: OPM); An optical power meter (OPM) for measuring power of the internal optical signal or the external optical signal respectively output from the optical coupler A; 상기 광학 커플러 A로부터 각각 출력되는 상기 내부 광신호 및 상기 외부 광신호의 스펙트럼을 분석하는 광학 스펙트럼 분석기; 및 An optical spectrum analyzer for analyzing the spectra of the internal optical signal and the external optical signal respectively output from the optical coupler A; And 상기 광학 커플러 A로부터 각각 출력되는 상기 내부 광신호 및 상기 외부 광신호의 파장을 검출하는 파장 미터(Wavelength Meter)를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. And a wavelength meter for detecting wavelengths of the internal optical signal and the external optical signal output from the optical coupler A, respectively. 제1항에 있어서, 상기 외부 장비는, The method of claim 1, wherein the external equipment, 트리거 입력/출력 장치인 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. Hybrid instrument, characterized in that the trigger input / output device. 제7항에 있어서, 상기 트리거 입력/출력 장치는, The method of claim 7, wherein the trigger input / output device, 트리거 신호와 샘플링 신호를 주고 받을 수 있는 각각의 입력/출력 단자가 설치되어, 전기식 계측장비와 광센서 계측기를 동일 시점에 샘플링하여, 각각의 계측기에서 측정된 데이터를 분석할 때 동일 시점에 측정된 데이터를 매칭시킴으로써, 각각의 계측기에서의 계측의 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. Each input / output terminal for transmitting and receiving a trigger signal and a sampling signal is installed, so that the electrical measurement equipment and the optical sensor instrument are sampled at the same time, and the data measured at the same time are analyzed at the same time. And by matching the data, thereby synchronizing the measurements in each instrument. 제1항에 있어서, 상기 시간정보 동기 연결부는, The method of claim 1, wherein the time information synchronization connection unit, 상기 시간정보를 제공하는 모듈은 GPS, GSM, CDMA 중 하나인 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. The module for providing the time information is a hybrid instrument, characterized in that one of GPS, GSM, CDMA. 제1항에 있어서, 상기 외부 가변 광원부는, The method of claim 1, wherein the external variable light source unit, 상기 프로세서의 지시에 따라 결정되는 파장을 가지는 상기 외부 광신호를 생성하는 외부 가변 광원; 및 An external variable light source for generating the external optical signal having a wavelength determined according to the instruction of the processor; And 상기 외부 광신호의 파장을 측정하는 파장 미터를 구비하여, A wavelength meter for measuring a wavelength of the external optical signal, 상기 내부 가변 광원의 이상 및 고장 발생시 상기 내부 가변 광원의 백업 역할을 하는 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. And a back-up of the internal variable light source in case of abnormality or failure of the internal variable light source. 제1항에 있어서, 상기 프로세서부는, The method of claim 1, wherein the processor unit, 상기 프로세서와 연결되어 계측 및 구조해석을 수행하고 계측기 전체를 운용하는 알고리즘을 제어하는 제어 알고리즘을 구비하는 제어 알고리즘 프로세서;A control algorithm processor coupled to the processor, the control algorithm processor including a control algorithm for performing measurement and structural analysis and controlling an algorithm for operating the entire instrument; 상기 프로세서에 의해 제어되는 모터 구동/유압 구동부; 및 A motor drive / hydraulic drive controlled by the processor; And 상기 모터 구동/유압 구동부에 의해 작동되는 모터/유압 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. And a motor / hydraulic device operated by the motor drive / hydraulic drive unit. 제1항에 있어서, 상기 광센서 측정부와 상기 전기식 센서 측정부는, According to claim 1, The optical sensor measuring unit and the electrical sensor measuring unit, 독자적으로 작동하는 것을 특징으로 하는 복합형 계측기. A hybrid instrument characterized by independent operation. 제1항의 복합형 계측기를 구성하는 상기 내부 가변 광원으로부터 출력되는 광신호의 파장을 결정하는 제어전압 생성방법에 있어서, A control voltage generation method for determining a wavelength of an optical signal output from the internal variable light source constituting the complex meter of claim 1, 상기 내부 가변 광원에 선형 스윕 제어전압을 인가하고, 스윕하는 상기 제어전압의 전압 레벨에 따른 상기 내부 가변 광원의 파장을 측정하는 단계; Applying a linear sweep control voltage to the internal variable light source and measuring a wavelength of the internal variable light source according to a voltage level of the control voltage being swept; 상기 선형으로 변하는 제어전압의 전압레벨과 비선형으로 변하는 측정된 파장을 데이터 테이블 형태로 축적하는 단계; Accumulating, in the form of a data table, a voltage level of the control voltage that changes linearly and a measured wavelength that changes nonlinearly; 상기 테이블을 참조하여 상기 비선형성의 경향을 가지는 파장을 선형적인 경향을 보이는 파장이 되도록 상기 선형적으로 변하는 상기 제어전압을 비선형으로 보정하는 보정단계; 및 A correction step of nonlinearly correcting the linearly varying control voltage such that the wavelength having a tendency of nonlinearity is referred to as a linear tendency with reference to the table; And 상기 보정된 비선형 제어전압을 상기 내부 가변 광원에 인가하는 적용단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어전압 생성방법. And applying the corrected nonlinear control voltage to the internal variable light source.
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