KR101216710B1 - 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치에 따르면, 피측정물에 설치시 광섬유 격자가 형성된 부분의 손상을 방지하며 비틀림 등으로 인한 부가적인 변형률 발생을 최소화할 수 있다. 또한, 실제 구조물의 변형률 측정에 있어 오차를 줄일 수 있도록 초기 스트레인을 편리하게 가할 수 있는 광섬유 격자 센서 장치를 제공할 수 있다. 아울러, 광섬유 격자 센서가 최대 변위를 초과하여 변형되는 것을 방지하기 위한 스트레인 조절이 가능한 광섬유 격자 센서 장치를 제공할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치는 광섬유 격자가 형성된 광섬유 격자 센서; 상기 광섬유 격자 센서를 보호하기 위한 보호관; 상기 광섬유 격자 센서를 고정하기 위한 두 대의 고정대; 및 상기 광섬유 격자 센서에 적당한 초기 스트레인을 가하기 위한 조절 나사;를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치는 광섬유 격자가 형성된 광섬유 격자 센서; 상기 광섬유 격자 센서를 보호하기 위한 보호관; 상기 광섬유 격자 센서를 고정하기 위한 두 대의 고정대; 및 상기 광섬유 격자 센서에 적당한 초기 스트레인을 가하기 위한 조절 나사;를 포함한다.
Description
본 발명은 광섬유 격자 센서 장치에 관한 것으로서, 특히 변형율 측정에 사용될 수 있도록 초기 스트레인(Strain)을 가할 수 있는 변형율 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치에 관한 것이다
광섬유 격자(Fiber Bragg Grating, FBG) 센서는 스트레인 변화를 민감하게 측정할 수 있는 센서로서, 측정 시 광섬유의 격자 변화에 따른 반사파의 파장 변화로 스트레인의 변화 정도를 측정할 수 있다.
광섬유 격자 센서는 높은 민감도로 교량, 고층 건물, 터널, 송유관 등의 설비의 변형을 감시하는 데 활용되고 있으며, 항공기의 날개, 배의 선체, 기차 선로 등의 변형을 측정하는 목적으로도 활용되고 있다.
광섬유 격자 센서는 상기에서 언급한 바와 같이 다양한 장점을 보유하고 있고 단위 면적당 인장력이 매우 높은 반면, 보통 외경이 125㎛으로 구성된 유리재질의 섬유로 외부 자극에 쉽게 파손될 우려가 많아 다양한 교량, 건물, 선박 등의 피측정물에 설치시 취급주의와 섬세한 작업이 요구된다.
교량, 건물, 선박 등의 피측정물에 초기 광섬유 격자 센서는 bare fiber 형태로 에폭시 등으로 설치되거나 철근에 홈을 내어 광섬유 격자 센서를 부착하는 시도 등의 다양한 시도가 있었으나 취급상의 어려움은 근본적으로 크게 개선되지 못하였다.
이의 단점을 보완하기 위해서 도 1에 도시한 바와 같이 bare fiber 형태의 광섬유 격자 센서(10)를 보호하기 위해서 보호관(20), 고정대(30) 및 고정 나사(40)로 구성된 광섬유 격자 센서 패키지로 기존의 문제점을 크게 개선할 수 있었다. 그러나, 이 패키지의 경우 초기 긴장력 도입을 위하여 고정구를 양쪽 방향으로 인력에 의하여 초기 스트레인을 도입하고, 고정 나사(40)로 보호관(20)을 고정시킴으로서, 미세한 변화의 긴장력 도입이 어렵고, 보호관(20)을 고정 나사(40)로 고정함으로 반복적인 고정 작업 수행시에는 보호관(20)이 손상될 소지가 많은 단점이 있다. 또한 광섬유 격자 센서(10)의 센싱부가 보호관(20) 1개로 보호됨으로써 피측정물에 설치 후 외부의 다양한 요인으로 인해 센서 자체의 비틀림 등으로 부가적인 변형률 변화가 발생되거나 외부에서 광섬유 격자의 최대 변형률이 초과되는 외력 인가시 광섬유가 파손되는 단점이 존재한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 피측정물에 설치시 광섬유 격자 센서의 센싱부 손상을 방지하며 비틀림 등으로 인한 부가적인 변형률 발생을 최소화하고, 실제 구조물의 변형률 측정에 있어 오차를 줄일 수 있도록 초기 스트레인을 편리하게 가할 수 있는 광섬유 격자 센서 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 광섬유 격자 센서가 최대 변위를 초과하여 변형되는 것을 방지하기 위한 스트레인 조절이 가능한 광섬유 격자 센서 장치를 제공하는 것에도 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치는 광섬유 격자가 형성된 광섬유 격자 센서; 상기 광섬유 격자 센서의 외관을 감싸는 보호관; 상기 광섬유 격자 센서를 고정하기 위한 두 대의 고정대; 및 상기 광섬유 격자 센서에 초기 스트레인을 인가하기 위한 하나 이상의 조절 나사;를 포함한다.
또한, 상기 두 대의 고정대의 내부에 고착력이 있는 물질이 탑재되어 있는 고정편에 의해 상기 광섬유 격자 센서가 고정되는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 조절 나사는 상기 고정대 중 하나 이상의 고정대의 측면에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 조절 나사가 설치된 고정대의 내부에는 톱니 바퀴 형태의 회전체가 포함되어 있어 상기 조절 나사를 죄거나 푸는 것에 의해 상기 톱니 바퀴 형태의 회전체가 회전하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 톱니 바퀴 형태의 회전체의 회전에 따라 상기 광섬유 격자 센서가 움직이는 것을 특징으로 한다.
더욱 상세하게는 상기 광섬유 격자 센서가 움직이는 거리의 조정에 의해 상기 광섬유 격자 센서의 초기 스트레인 값을 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 보호관과 상기 고정대의 상부 및 측면을 감싸기 위한 덮개를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 덮개는, 상기 광섬유 격자 센서가 최대 변위를 초과하여 변형되는 것을 방지하기 위한 스트레인 조절구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 조절구의 위에 고정 나사가 위치하여 상기 조절구의 길이를 최대값으로 하여 더 이상 상기 광섬유 격자 센서가 변형되지 않도록 하는 것에 의해 최대 변위를 초과하여 변형되는 것을 방지하는것을 특징으로 한다.
아울러, 광섬유 격자가 형성된 부분을 상기 보호관과 상기 덮개에 의해 이중으로 보호하는 것이 가능하여, 피측정물에 설치 후 외부의 다양한 요인의 영향으로 광섬유 격자가 형성된 부분이 비틀림 등으로 인한 부가적인 변형을 최소화할 수 있다.
본 발명의 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치에 따르면, 피측정물에 설치시 광섬유 격자 센서의 센싱부 손상을 방지하며 비틀림 등으로 인한 부가적인 변형률 발생을 최소화할 수 있고, 실제 구조물의 변형률 측정에 있어 오차를 줄일 수 있도록 초기 스트레인을 편리하게 가할 수 있는 광섬유 격자 센서 장치를 제공할 수 있다.
또한, 광섬유 격자 센서가 최대 변위를 초과하여 변형되는 것을 방지하기 위한 스트레인 조절이 가능한 광섬유 격자 센서 장치를 제공할 수도 있다.
도 1은 종래의 광섬유 격자 센서 장치의 일실시예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치의 측면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 두 대의 고정대의 내부를 알 수 있는 내부도를 나타낸다.
도 4는 톱니 바퀴 형태의 회전체의 회전에 따른 광섬유 격자 센서가 움직이는 원리를 설명하는 그림이다.
도 5는 조절구가 구비된 덮개를 포함하는 본 발명의 바람직한 일실시예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치의 측면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 두 대의 고정대의 내부를 알 수 있는 내부도를 나타낸다.
도 4는 톱니 바퀴 형태의 회전체의 회전에 따른 광섬유 격자 센서가 움직이는 원리를 설명하는 그림이다.
도 5는 조절구가 구비된 덮개를 포함하는 본 발명의 바람직한 일실시예를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일실시예에 따른 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치의 측면도를 나타낸다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 광섬유 격자 센서 장치는 광섬유 격자가 형성된 광섬유 격자 센서(50); 상기 광섬유 격자 센서(50)의 외관을 감싸는 보호관(60) 및; 상기 광섬유 격자 센서를 고정하기 위한 두 대의 고정대(70a, 70b); 및 상기 광섬유 격자 센서(50)에 적당한 초기 스트레인을 가하기 위한 하나 이상의 조절 나사(80);를 포함한다.
상기 조절 나사(80)는 상기 고정대(70a, 70b) 중 하나의 이상의 고정대의 측면에 설치되어 있는 것이 바람직하다.
구체적으로 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치가 초기 스트레인을 인가하는 방법에 대해 알아보기로 하자.
도 3에 도 2의 두 대의 고정대(70a, 70b)의 내부를 알 수 있는 내부도를 나타내었다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이 상기 고정대(70a, 70b)의 내부에 고착력이 있는 물질이 탑재되어 있는 고정편(90)이 위치해 있고, 상기 고정편(90)에 의해 상기 광섬유 격자 센서(50)가 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
단, 도 3에는 상기 고정대 중 70a의 내부의 고정편(90)은 미도시 되었다.
상기 조절 나사(80)가 설치된 고정대(70b)의 내부에는 톱니 바퀴 형태의 회전체(100)가 포함되어 있어 상기 조절 나사(80)를 죄거나 푸는 것에 의해 상기 톱니 바퀴 형태의 회전체(100)가 회전하게 된다.
상기 톱니 바퀴 형태의 회전체(100)의 회전에 따라 상기 광섬유 격자 센서(50)가 당겨지거나 느슨해지게 되도록 움직이게 된다. 이러한 상기 광섬유 격자 센서(50)가 움직이는 거리의 조정에 의해 상기 광섬유 격자 센서(50)의 초기 스트레인 값을 설정할 수 있게 된다.
도 4는 상기 톱니 바퀴 형태의 회전체(100)의 회전에 따른 상기 광섬유 격자 센서(50)가 움직이는 원리를 설명하는 그림이다.
단, 도 4는 상기 고정대 중 70b에 설치된 조절 나사에 의한 일실시예로, 하기 설명 또한 도 4에 따른다.
즉, 상기 조절 나사(80)를 죄게 되면, 상기 톱니 바퀴 형태의 회전체(100)가 시계 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 상기 고정편(90)이 오른쪽으로 당겨지게 되고, 결국 고정편(90) 위의 상기 광섬유 격자 센서(50)도 오른쪽으로 당겨지게 되어, 스트레인이 인가되게 된다.
또한, 본 발명에서는 도 5에서 나타낸 바와 같이 조절구(120)가 구비된 덮개(110)에 의해 상기 광섬유 격자 센서(50)가 최대 변위를 초과하여 변형되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 상기 보호관(60)과 상기 고정대(70a, 70b)의 상부 및 측면을 감싸기 위해 상기 덮개(110)를 더 포함할 수 있으며, 상기 덮개(110)에는 상기 광섬유 격자 센서(50)가 최대 변위를 초과하여 변형되는 것을 방지하기 위한 스트레인 조절구(120)를 더 포함할 수 있다.
상기 고정대(70a, 70b)와 상기 덮개(110)는 하나 이상의 고정 나사(130)에 의해 고정 가능하며, 상기 고정 나사(130) 중 하나는 상기 조절구(120) 위에 위치하고, 상기 조절구(120)의 길이를 최대값으로 하여 더 이상 상기 광섬유 격자(50)가 변형되지 않도록, 즉 움직이지 않도록 하는 역할을 하게 된다.
아울러, 광섬유 격자가 형성된 부분을 상기 보호관(60)과 상기 덮개(110)에 의해 이중으로 보호하는 것이 가능하여, 피측정물에 설치 후 외부의 다양한 요인의 영향으로 광섬유 격자가 형성된 부분이 비틀림 등으로 인한 부가적인 변형을 최소화할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치에 있어 초기 스트레인의 인가가 용이할 뿐 아니라, 최대 변위를 초과한 변형 및 외부 환경에 의한 부가적 변형을 방지하는 것 또한 가능함을 알 수 있다.
10 : 광섬유 격자 센서 20 : 보호관
30 : 고정대 40 : 고정 나사
50 : 광섬유 격자 센서 60 : 보호관
70a, 70b : 고정대 80 : 조절 나사
90 : 고정편 100 : 톱니 바퀴 형태의 회전체
110 : 덮개 120 : 조절구
130 : 고정 나사
30 : 고정대 40 : 고정 나사
50 : 광섬유 격자 센서 60 : 보호관
70a, 70b : 고정대 80 : 조절 나사
90 : 고정편 100 : 톱니 바퀴 형태의 회전체
110 : 덮개 120 : 조절구
130 : 고정 나사
Claims (9)
- 광섬유 격자 센서 장치에 있어서,
광섬유 격자가 형성된 광섬유 격자 센서;
상기 광섬유 격자 센서의 외관을 감싸는 보호관;
상기 광섬유 격자 센서를 고정하기 위한 두 대의 고정대;
상기 광섬유 격자 센서에 초기 스트레인을 인가하기 위한 하나 이상의 조절 나사; 및
상기 보호관과 상기 고정대의 상부 및 측면을 감싸기 위한 덮개;를 포함하되,
상기 덮개는, 상기 광섬유 격자 센서가 최대 변위를 초과하여 변형되는 것을 방지하기 위한 스트레인 조절구를 포함하고,
상기 조절구의 위에 고정 나사가 위치하여 상기 조절구의 길이를 최대값으로 하여 더 이상 상기 광섬유 격자 센서가 변형되지 않도록 하는 것에 의해 최대 변위를 초과하여 변형되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하며,
광섬유 격자가 형성된 부분을 상기 보호관과 상기 덮개에 의해 이중으로 보호하는 것이 가능하여, 피측정물에 설치 후 외부의 다양한 요인의 영향으로 광섬유 격자가 형성된 부분이 비틀림 등으로 인한 부가적인 변형을 최소화하도록 구성되며,
상기 조절 나사는 상기 고정대 중 하나 이상의 고정대의 측면에 설치되고,
상기 조절 나사가 설치된 고정대의 내부에는 톱니 바퀴 형태의 회전체가 포함되어 있어 상기 조절 나사를 죄거나 푸는 것에 의해 상기 톱니 바퀴 형태의 회전체가 회전하며,
상기 톱니 바퀴 형태의 회전체의 회전에 따라 상기 광섬유 격자 센서가 움직이는 것을 특징으로 하는 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 두 대의 고정대의 내부에 고착력이 있는 물질이 탑재되어 있는 고정편에 의해 상기 광섬유 격자 센서가 고정되는 것을 특징으로 하는 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치.
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- 제1항에 있어서,
상기 광섬유 격자 센서가 움직이는 거리의 조정에 의해 상기 광섬유 격자 센서의 초기 스트레인 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 변형률 측정을 위한 광섬유 격자 센서 장치.
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|---|---|---|---|
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| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
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