KR101335708B1 - Fiber sensor system with a function of sensing path reconfiguration - Google Patents

Fiber sensor system with a function of sensing path reconfiguration Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an optical fiber lattice sensor system with a sensing path reset function. The present invention includes a light source; an optical path switching connection unit which has a plurality of input channels and a plurality of output channels; a plurality of optical fiber lattice sensor groups which are connected through two adjacent output channels of the optical path switching connection unit and in which optical fiber lattice sensors are arranged along the extension direction; a plurality of relay optical fibers which guides the light by connecting the input channels to each other in order to make the optical fiber lattice sensor groups form a single optical path when an optical wave-guide path is formed between an input channel and an output channel which have the same number; an optical distributor which transmits the light from the light source to a selected input channel of the optical path switching connection unit through a first transmission line and outputs the light received after being reflected by the optical fiber lattice sensors through a second transmission line, which is different from the first transmission line; an optical detector unit which detects the light received through the second transmission line; and a sensing processing unit which controls the connection path of the input channels and the output channels of the optical path switching connection unit in case damage to the optical fiber lattice sensor groups is determined from the signal outputted from the optical detector unit, in order to form optical transmission paths for optical fiber lattice sensor groups except for optical fiber lattice sensor group located at the damaged position. In the presented system, in case a defect occurs at a certain position on a sensing path, sensing in a sensing area except for the defect area is available by resetting the sensing path. [Reference numerals] (110) Light source;(170) Light detecting unit;(180) Sensing processing unit

Description

센싱 경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템{Fiber Sensor System with a Function of Sensing Path Reconfiguration}Fiber Sensor System with a Function of Sensing Path Reconfiguration}

본 발명은 센싱 경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 센싱경로상에 상호 이격되게 배치된 광섬유격자 센서 중 일부에 결함이 발생시 광섬유격자센서 배열의 교체 없이 결함이 없는 광섬유격자센서에서의 측정이 가능하도록 센싱 경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an optical fiber grating sensor system having a sensing path resetting function. In detail, when a part of the optical fiber grating sensors arranged in the sensing path is defective, the optical fiber grating without replacement of the optical fiber grating sensor array is replaced. The present invention relates to a fiber grating sensor system having a sensing path resetting function to enable measurement at a sensor.

광섬유센서는 광섬유에 가해지는 외부 물리량 예를 들면, 인장력, 압력, 온도, 전자기, 휘도, 화학물질의 농도 등의 변화에 대해, 광섬유 내에서 진행하고 있는 광의 특성 변화 예를 들면, 광원의 세기, 파장, 위상, 편광 등을 측정할 수 있도록 되어 있다.The optical fiber sensor is characterized by changes in the characteristics of the light that are progressing in the optical fiber in response to changes in the external physical quantity applied to the optical fiber, for example, tensile force, pressure, temperature, electromagnetic, brightness, chemical concentration, etc. The wavelength, phase, polarization, etc. can be measured.

광섬유센서의 일 예로 광섬유격자(fiber Bragg grating, FBG)센서는 광섬유상에 격자가 형성되어 외부 물리량의 변화에 의한 격자의 반응에 의해 전송된 광에 대해 격자에 의해 반사되는 파장 또는 반사광량이 변화될 수 있도록 되어 있다.As an example of an optical fiber sensor, a fiber Bragg grating (FBG) sensor has a grating formed on an optical fiber to change the wavelength or the amount of reflected light reflected by the grating against light transmitted by the grating reaction due to a change in external physical quantity. It is supposed to be.

한편, 건물 또는 교각의 넓은 영역에 대해 변형량을 측정하고자 할 때, 다수의 광섬유격자센서들을 열을 지어 이격되게 배치한 광섬유격자센서 어레이를 이용한다.On the other hand, when measuring the deformation amount over a large area of the building or bridge, a plurality of optical fiber grid sensor array using a plurality of optical fiber grid sensors arranged in a row spaced apart.

이러한 광섬유격자 센서 어레이 구조를 적용한 것으로서 국내 공개특허 제2007-0054518호 및 국내공개특허 제2010-0071365호에는 광스위치 또는 광분배기를 통해 광을 다수의 광섬유격자 센서들에 분기시켜 전송하는 구조가 개시되어 있다. 그런데 광섬유격자 센서에 결함이 발생되는 경우 광전송경로상에서 결함부분보다 광을 늦게 전송받는 부분은 센싱기능을 할 수 없는 문제점이 있다.As an optical fiber grating sensor array structure is applied, Korean Unexamined Patent Publication No. 2007-0054518 and Korean Patent Publication No. 2010-0071365 disclose a structure in which light is transmitted to a plurality of optical fiber grating sensors through an optical switch or an optical splitter. It is. However, when a defect occurs in the optical fiber grating sensor, a portion receiving light later than a defect portion in the optical transmission path has a problem in that it cannot perform a sensing function.

이 경우 광이 진행하는 경로 상에 일부 지점에 결함이 발생하였을 경우 결함이 발생한 센싱 경로상의 광섬유센서 배열을 모두 교체해야 하는 불편함이 있을 수 있다.In this case, when a defect occurs at some point on a path through which light travels, it may be inconvenient to replace all of the optical fiber sensor arrays on the sensing path where the defect occurs.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 다수의 광섬유격자 센서가 어레이된 센싱 경로 상의 일부 지점에 결함이 발생하였을 때 결함부분 이외에서는 센싱이 가능하게 센싱 경로를 재설정할 수 있는 광섬유격자 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to improve the above problems, and when a defect occurs at a part of a sensing path in which a plurality of optical fiber grating sensors are arrayed, an optical fiber capable of resetting the sensing path to enable sensing other than the defective part. Its purpose is to provide a grating sensor system.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 센싱 경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템은 광원과; 입력순번이 부여된 복수개의 입력채널과, 출력순번이 부여된 복수개의 출력채널을 갖되 제어신호에 따라 상기 입력채널 각각은 상기 출력채널 각각에 대해 광을 도파하는 내부 광도파경로를 선택적으로 접속할 수 있도록 된 광경로 스위칭 접속부와; 상기 광경로 스위칭 접속부의 인접된 두개의 출력채널을 통해 접속되되 연장방향을 따라 광섬유격자센서가 형성된 복수개의 광섬유격자센서군과; 상기 입력채널과 상기 출력채널이 대응되는 동일 순번끼리 광도파경로가 형성될 때 상기 광섬유 격자센서군이 단일 광경로를 형성하도록 상기 입력채널 상호간을 연결하여 광을 도파하는 복수개의 중계광섬유와; 상기 광원에서 출사된 광을 제1 전송로를 통해 상기 광경로 스위칭 접속부의 선택된 선단 입력채널로 전송하고, 상기 광경로 스위칭 접속부의 상기 광섬유 격자센서들에서 반사되어 상기 제1 전송로를 통해 수신된 광을 상기 제1전송로와는 다른 제2전송로로 출력하는 광분배기와; 상기 제2전송로를 통해 수신된 광을 검출하는 광검출부와; 상기 광검출부에서 출력된 신호로부터 상기 광섬유격자센서군의 손상 여부를 판단하고, 상기 광섬유격자센서군의 손상으로 판단되면, 손상된 위치의 광섬유격자센서군을 제외한 나머지 광섬유격자센서군에 대해 광전송경로가 형성되도록 상기 광경로 스위칭 접속부의 상기 입력채널과 상기 출력채널의 접속경로를 제어하는 센싱처리부;를 구비한다.In order to achieve the above object, an optical fiber grating sensor system having a sensing path resetting function includes a light source; And a plurality of input channels to which an input order is assigned and a plurality of output channels to which an output order is assigned, wherein each of the input channels can selectively connect internal optical waveguides for guiding light to each of the output channels according to a control signal. An optical path switching connection; A plurality of optical fiber lattice sensor groups connected through two adjacent output channels of the optical path switching connection part and having an optical fiber lattice sensor formed along an extension direction; A plurality of relay optical fibers for guiding light by connecting the input channels so that the optical fiber grating sensor group forms a single optical path when the optical waveguide paths are formed in the same sequence corresponding to the input channel and the output channel; The light emitted from the light source is transmitted to the selected front end input channel of the optical path switching connection part through the first transmission path, and is reflected by the optical fiber grating sensors of the optical path switching connection part and received through the first transmission path. An optical splitter configured to output light to a second transmission path different from the first transmission path; A light detector detecting light received through the second transmission path; It is determined whether the optical fiber grating sensor group is damaged from the signal output from the light detector, and if it is determined that the optical fiber grating sensor group is damaged, the optical transmission path is applied to the remaining optical fiber grating sensor groups except the optical fiber grating sensor group at the damaged position. And a sensing processor configured to control a connection path between the input channel and the output channel of the optical path switching connection unit.

또한, 상기 광경로 스위칭 접속부는 짝수개의 입력채널과, 상기 입력채널의 개수와 동일한 개수의 출력채널이 마련되어 있고, 상기 광경로 스위칭 접속부의 동일 순번의 입력채널과 출력채널이 상호 내부 도파로에 의해 대응되게 접속되었을 때 상기 광섬유격자센서군에 대해 단일 광경로가 형성되도록 상기 중계광섬유와, 상기 광섬유격자센서군이 접속된 것이 바람직하다.In addition, the optical path switching connecting portion is provided with an even number of input channels and the same number of output channels as the number of the input channels, and the same ordered input channels and output channels of the optical path switching connecting portions correspond to each other by an internal waveguide. It is preferable that the relay optical fiber and the optical fiber grating sensor group are connected to each other so that a single optical path is formed with respect to the optical fiber grating sensor group.

또한, 상기 제1전송로와 상기 광경로 스위칭 접속부 사이에 마련되어, 상기 제1전송로와 접속된 제1중계입력단에 대해 상기 광경로 스위칭 접속부의 단일 광전송경로를 형성하는 선단 및 종단에 해당하는 입력채널에 각각 접속된 제1중계출력단 또는 제2중계출력단 중 어느 하나로 내부 도파경로를 상기 센싱처리부에 제어되어 선택할 수 있도록 된 제1중계광스위치;를 더 구비할 수 있다.In addition, an input corresponding to a front end and an end provided between the first transmission path and the optical path switching connection part and forming a single optical transmission path of the optical path switching connection part with respect to a first relay input terminal connected to the first transmission path. And a first relay light switch configured to control and select an internal waveguide path to either the first relay output terminal or the second relay output terminal respectively connected to the channel.

더욱 바람직하게는 상기 센싱처리부는 손상된 광섬유격자센서군이 재설정 단일 광전송경로상의 최종단이 되게 상기 광경로 스위칭 접속부의 상기 입력채널과 상기 출력채널의 접속경로를 제어한다.More preferably, the sensing processing unit controls the connection path between the input channel and the output channel of the optical path switching connection so that the damaged optical fiber grating sensor group is the final end on the reset single optical transmission path.

상기 광섬유격자 센서군은 광섬유격자로 형성된 광섬유격자센서가 연장길이를 따라 상호 이격되어 다수가 형성되어 있고, 상기 광분배기는 광써큘레이터가 적용될 수 있다.The optical fiber lattice sensor group has a plurality of optical fiber lattice sensors formed by the optical fiber lattice spaced apart from each other along an extension length, and the optical splitter may be an optical circulator.

본 발명에 따른 센싱 경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템에 의하면, 센싱 경로 상의 일부 지점에 결함이 발생하였을 때 센싱경로 재설정에 의해 결함부분 이외의 센싱영역에서의 센싱이 가능하게 하는 장점을 제공한다.The optical fiber grating sensor system having a sensing path resetting function according to the present invention provides an advantage of enabling sensing in a sensing area other than the defective part by resetting the sensing path when a defect occurs at a part of the sensing path. .

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 센싱 경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서시스템을 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 제1 광섬유격자 센서군이 결함으로 판단되었을 때 광경로를 재설정한 경우를 나타내 보인 도면이고,
도 3은 도 1의 제2 광섬유격자 센서군이 결함으로 판단되었을 때 광경로를 재설정한 경우를 나타내 보인 도면이고,
도 4은 본 발명의 제2실시 예에 따른 센싱 경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서시스템을 나타내 보인 도면이고,
도 5는 도 4의 제2 광섬유격자 센서군이 결함으로 판단되었을 때 광경로를 재설정한 경우를 나타내 보인 도면이다.1 is a view showing an optical fiber grating sensor system having a sensing path reset function according to a first embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a diagram illustrating a case in which the optical path is reset when the first optical fiber grating sensor group of FIG. 1 is determined to be defective.
3 is a view showing a case in which the optical path is reset when the second optical fiber grating sensor group of FIG. 1 is determined to be defective;
4 is a diagram illustrating an optical fiber grating sensor system having a sensing path resetting function according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a diagram illustrating a case in which the optical path is reset when the second optical fiber grating sensor group of FIG. 4 is determined to be defective.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센싱 경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an optical fiber grating sensor system having a sensing path resetting function according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 센싱 경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서시스템을 나타내 보인 도면이다.1 is a view showing an optical fiber grating sensor system having a sensing path resetting function according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 센싱 경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서시스템(100)은 광원(110), 광경로 스위칭 접속부(130), 광서큘레이터(160), 광검출부(170) 및 센싱처리부(180)를 구비한다.Referring to FIG. 1, an optical fiber grating sensor system 100 having a sensing path resetting function according to the present invention includes a light source 110, an optical path switching connecting unit 130, an optical circulator 160, an optical detecting unit 170, and The sensing processor 180 is provided.

광원(110)은 후술되는 광서큘레이터(160)의 제1광섬유(112)를 통해 광을 전송한다.The light source 110 transmits light through the first optical fiber 112 of the optical circulator 160 to be described later.

광분배기로 적용된 광서큘레이터(160)는 광원(110)에서 출사되어 제1광섬유(112)를 통해 전송된 광을 제1 전송로를 형성하는 제2광섬유(114)를 통해 후술되는 광경로 스위칭 접속부(130)의 선단 입력채널로 선택된 제1순위 입력채널(i1)로 전송하고, 광경로 스위칭 접속부(130)의 광섬유 격자센서(B)들에서 반사되어 제2광섬유(114)를 통해 수신된 광을 제1전송로인 제2광섬유(114)와는 다른 제2전송로인 제3광섬유(116)로 출력한다.The optical circulator 160 applied to the optical splitter is a light path switching which will be described later through the second optical fiber 114 forming the first transmission path of the light emitted from the light source 110 and transmitted through the first optical fiber 112. The first input channel i1 is selected as the front end input channel of the connection unit 130 and is reflected by the optical fiber grating sensors B of the optical path switching connection unit 130 and received through the second optical fiber 114. The light is output to the third optical fiber 116 which is a second transmission path different from the second optical fiber 114 which is the first transmission path.

광경로 스위칭 접속부(130)는 입력순번이 부여된 복수개의 입력채널(i1 내지 i8)과, 출력순번이 부여된 복수개의 출력채널(t1 내지 t8)을 갖되 센싱처리부(180)의 제어신호에 따라 입력채널(i1 내지 i8) 각각은 출력채널(t1 내지 t8) 각각에 대해 광을 도파하는 내부 광도파경로(p)를 선택적으로 접속할 수 있도록 되어 있다.The optical path switching connection unit 130 has a plurality of input channels i1 to i8 to which an input order is assigned and a plurality of output channels t1 to t8 to which an output order is assigned, and according to the control signal of the sensing processor 180. Each of the input channels i1 to i8 is capable of selectively connecting an internal optical waveguide path p for guiding light to each of the output channels t1 to t8.

광경로 스위칭 접속부(130)는 짝수개의 입력채널(i1 내지 i8)과, 입력채널(i1 내지 i8)의 개수와 동일한 개수의 출력채널(t1 내지 t8)이 마련되어 있다.The optical path switching connector 130 is provided with an even number of input channels i1 to i8 and an output channel t1 to t8 equal to the number of input channels i1 to i8.

도시된 예에서는 광경로 스위칭 접속부(130)는 도면의 복잡성을 피하기 위하여 제1 내지 제8입력순번의 8개의 입력채널(i1 내지 i8)과, 제1 내지 제8출력순번의 8개의 출력채널(t1 내지 t8)이 마련된 구조가 적용되었다.In the illustrated example, the optical path switching connection 130 includes eight input channels i1 to i8 of the first to eighth input sequences and eight output channels of the first to eighth output sequences to avoid the complexity of the drawing. t1 to t8) were applied.

광경로 스위칭 접속부(130)는 8개의 입력채널(i1 내지 i8) 각각이 8개의 출력채널(t1 내지 t8)중 어느 하나와 선택적으로 접속할 수 있도록 되어 있다.The optical path switching connecting unit 130 is configured such that each of the eight input channels i1 to i8 can be selectively connected to any one of the eight output channels t1 to t8.

이러한 광경로 스위칭 접속부(130)는 N×N 광스위치를 적용하면 되고, 여기서 N은 4이상이 되는 것을 적용한다.The optical path switching connection 130 may be applied by an N × N optical switch, where N is applied to be 4 or more.

또한, 광경로 스위칭 접속부(130)는 MEMS(micro-electro-mechanical system) 거울 스위치 어레이를 적용한 방식 등 공지된 다양한 방식을 적용할 수 있고, 국내 공개특허 제2001-0080307호, 국내 공개특허 제2001-0090766호, 국내 공개특허 제2002-0065799호, 국내 공개특허 제2005-0031725호 등 다양하게 개시되어 있어 상세한 설명은 생략한다.In addition, the optical path switching connecting unit 130 may apply various well-known methods such as a method using a micro-electro-mechanical system (MEMS) mirror switch array. -0090766, Korean Unexamined Patent Publication No. 2002-0065799, Korean Unexamined Patent Publication No. 2005-0031725 and the like are variously disclosed, so detailed description thereof will be omitted.

한편, 광경로 스위칭 접속부(130)는 초기상태에서는 도시된 바와 같이 입력채널(i1 내지 i8)과 출력채널(t1 내지 t8)의 동일 순번끼리 접속되도록 설정되어 있다. 즉, 제1입력순번의 입력채널(i1)이 제1출력순번의 출력채널(t1)과 내부도파로(P1)가 대응되게 접속되고, 제2입력순번의 입력채널(i2)이 제1출력순번의 출력채널(t2)과 내부도파로(P)가 접속되는 방식으로 접속되어 있다.On the other hand, in the initial state, the optical path switching connecting unit 130 is set to be connected to the same sequence of the input channels i1 to i8 and the output channels t1 to t8 as shown. That is, the input channel i1 of the first input sequence is connected so that the output channel t1 of the first output sequence and the internal waveguide P1 correspond to each other, and the input channel i2 of the second input sequence is the first output sequence. The output channel t2 and the internal waveguide P are connected in such a manner as to be connected.

광섬유 격자 센서군(S1 내지 S4)은 광경로 스위칭 접속부(130)의 인접된 두개의 출력채널을 통해 접속되되 연장방향을 따라 광섬유격자센서(B)가 상호 이격되어 다수개 형성되어 있다.The optical fiber grating sensor groups S1 to S4 are connected through two adjacent output channels of the optical path switching connection unit 130, but a plurality of optical fiber grating sensors B are spaced apart from each other along an extension direction.

여기서, 광섬유격자센서(B)는 광섬유에 광섬유격자로 형성된 것을 말한다.Here, the optical fiber lattice sensor (B) refers to those formed by the optical fiber lattice in the optical fiber.

도시된 예에서는 4개의 광섬유격자센서군(S1 내지 S4)이 적용되어 있고, 제1광섬유 격자 센서군(S1)은 제1출력순번의 출력채널(t1)과 제2출력순번의 출력채널(t2) 사이에 단일 광섬유로 접속되어 있고, 연장방향을 따라 광섬유상에 4개의 광섬유격자 센서(B)가 형성되어 있다. 여기서, 광섬유 격자 센서(B) 각각은 반사파장이 다르게 격자간격을 상호 다르게 적용된 것을 적용하는 것이 바람직하다.In the illustrated example, four optical fiber grating sensor groups S1 to S4 are applied, and the first optical fiber grating sensor group S1 includes an output channel t1 having a first output order and an output channel t2 having a second output order. Are connected by a single optical fiber, and four optical fiber lattice sensors B are formed on the optical fiber along the extending direction. Here, the optical fiber grating sensor (B) is preferably applied to apply the grating spacing differently from the reflected wavelength different.

또한, 제2광섬유 격자 센서군(S2)은 제3출력순번의 출력채널(t3)과 제4출력순번의 출력채널(t4) 사이에 단일 광섬유로 접속되어 있고, 제3광섬유 격자 센서군(S3)은 제5출력순번의 출력채널(t5)과 제6출력순번의 출력채널(t6) 사이에 단일 광섬유로 접속되어 있고, 제4광섬유 격자 센서군(S4)은 제7출력순번의 출력채널(t7)과 제8출력순번의 출력채널(t8) 사이에 단일선으로 접속되어 있다.Further, the second optical fiber grating sensor group S2 is connected between the output channel t3 of the third output order and the output channel t4 of the fourth output order by a single optical fiber, and the third optical fiber grating sensor group S3. Is connected to a single optical fiber between an output channel t5 of the fifth output order and an output channel t6 of the sixth output order, and the fourth optical fiber grating sensor group S4 is an output channel of the seventh output order ( A single line is connected between t7) and the output channel t8 of the eighth output order.

중계 광섬유(r1 내지 r3)는 광경로 스위칭 접속부(130)의 동일 순번의 입력채널(i1 내지 i8)과 출력채널(t1 내지 t8)끼리 상호 내부 도파로(p)에 의해 대응되게 접속되었을 때 광섬유격자 센서군(S1 내지 S4)에 대해 단일 광경로가 형성되도록 입력채널(i1 내지 i8) 상호간을 연결하여 광을 도파하도록 되어 있다.The relay optical fibers r1 to r3 are optical fiber grids when the input channels i1 to i8 and the output channels t1 to t8 of the same order of the optical path switching connecting unit 130 are connected to each other by an internal waveguide p. The input channels i1 to i8 are connected to each other to guide the light so that a single optical path is formed for the sensor groups S1 to S4.

도시된 예에서는 제1광섬유 격자센서군(S1)을 경유한 광이 제2광섬유격자센서군(S2), 제3광섬유격자센서군(S3) 및 제4광섬유격자 센서군(S4)을 순차적으로 경유하는 단일 광경로를 형성하도록 제2입력순위 입력채널(i2)과 제3입력순위 입력채널(i3)을 연결하는 제1중계광섬유(r1)와, 제4입력순위 입력채널(i4)과 제5입력순위 입력채널(i5)을 연결하는 제2중계광섬유(r2)와, 제6입력순위 입력채널(i6)과 제7입력순위 입력채널(i7)을 연결하는 제3중계광섬유(r3)가 적용되었다. In the illustrated example, the light passing through the first optical fiber grating sensor group S1 sequentially includes the second optical fiber grating sensor group S2, the third optical fiber grating sensor group S3, and the fourth optical fiber grating sensor group S4. A first relay optical fiber r1 connecting the second input priority input channel i2 and the third input priority input channel i3 and a fourth input priority input channel i4 and the first input channel i4 to form a single optical path through The second relay optical fiber r2 connecting the fifth input priority channel i5 and the third relay optical fiber r3 connecting the sixth input priority channel i6 and the seventh input priority channel i7 are provided. Applied.

광검출부(170)는 제2전송로인 제3광섬유(116)를 통해 수신된 광을 검출하고, 검출된 광에 대응되는 전기적 신호를 센싱처리부(180)에 출력한다.The light detector 170 detects the light received through the third optical fiber 116, which is the second transmission path, and outputs an electrical signal corresponding to the detected light to the sensing processor 180.

센싱처리부(180)는 광검출부(170)에서 출력되어 수신된 신호로부터 각 광섬유격자센(B)가 설치된 부분에 대한 외부 물리량 예를 들면 인장력 또는 온도 등의 설정된 검출파라미터에 대해 측정한다.The sensing processor 180 measures an external physical quantity, for example, a tensile force or a temperature, for a set detection parameter of a portion where each optical fiber grating B is installed from the signal output from the light detector 170.

여기서 센싱처리부(180)는 각 광섬유격자 센서(B)마다 물리량 측정범위 내에서 중심파장의 이동이 상호 중첩되지 않게 각 광섬유격자 센서(B)의 반사파장대역이 설정된 경우, 수신된 반사파장으로부터 어느 위치의 광섬유격자 센서(B)의 정보인지를 판단할 수 있고, 이로부터 광섬유격자센서군(S1 내지 S2)의 결함유무도 판단할 수 있다.In this case, the sensing processor 180 is configured to select a wavelength from the received reflection wavelength when the reflection wavelength band of each optical fiber grating sensor B is set so that the movement of the center wavelength does not overlap each other within the physical quantity measurement range for each optical fiber grating sensor B. It can be determined whether or not the information of the optical fiber grating sensor B at the position, and from this it can also determine whether there is a defect of the optical fiber grating sensor groups (S1 to S2).

일 예로서, 제1광섬유격자 센서군(S1)에 속한 광섬유격자센서(B) 중 일부에서만 반사신호가 검출되고, 나머지 광섬유격자센서군(S2 내지 S4)에서 반사신호가 수신되지 않으면, 제1광섬유격자 센서군(S1)의 반사신호가 수신된 광섬유격자센서(B) 이후에서 결함이 발생되는 것으로 판단할 수 있다.As an example, when a reflected signal is detected only in some of the optical fiber grating sensors B belonging to the first optical fiber grating sensor group S1, and the reflected signal is not received in the remaining optical fiber grating sensor groups S2 to S4, the first signal may be used. It may be determined that a defect occurs after the optical fiber grating sensor B in which the reflection signal of the optical fiber grating sensor group S1 is received.

마찬가지로, 제1광섬유격자 센서군(S1)에 속한 광섬유격자센서(B) 전부에서는 반사신호가 검출되고, 나머지 광섬유격자센서군(S2 내지 S4)에서 반사신호가 수신되지 않으면, 제2광섬유격자 센서군(S1)에서 결함이 발생되는 것으로 판단할 수 있다.Similarly, when all of the optical fiber grating sensors B belonging to the first optical fiber grating sensor group S1 are detected and the reflection signals are not received from the remaining optical fiber grating sensor groups S2 to S4, the second optical fiber grating sensor It can be determined that a defect occurs in the group S1.

한편, 센싱처리부(180)는 광검출부(170)에서 출력된 신호로부터 광섬유격자센서군(S1 내지 S4)의 손상 여부를 판단하고, 광섬유격자 센서군(S1 내지 S4)의 손상으로 판단되면, 파악된 위치의 손상된 광섬유격자 센서군을 제외한 나머지 광섬유격자센서군에 대해 광전송경로가 형성되도록 광경로 스위칭 접속부(130)의 입력채널(i1 내지 i8)과 출력채널(t1 내지 t8)의 접속경로를 제어한다.Meanwhile, the sensing processor 180 determines whether the optical fiber grating sensor groups S1 to S4 are damaged from the signal output from the light detector 170, and if it is determined that the optical fiber grating sensor groups S1 to S4 are damaged, the sensing processor 180 determines. Controls the connection paths between the input channels i1 to i8 and the output channels t1 to t8 of the optical path switching connecting unit 130 so that an optical transmission path is formed for the remaining optical fiber grating sensor groups except the damaged optical fiber grating sensor group in the closed position. do.

바람직하게는 센싱처리부(180)는 손상된 광섬유격자센서군이 재설정 단일 광전송경로상의 최종단이 되게 광경로 스위칭 접속부(130)의 입력채널(i1 내지 i8)과 출력채널(t1 내지 t8)의 접속경로를 제어한다.Preferably, the sensing processing unit 180 is a connection path between the input channels i1 to i8 and the output channels t1 to t8 of the optical path switching connecting unit 130 so that the damaged optical fiber grating sensor group becomes the final end on the reset single optical transmission path. To control.

즉, 도 1의 구조에서 제1광섬유격자 센서군(S1)을 형성하는 센싱경로상에 X로 표기된 부분(K)에 결함이 생겨 단일 광경로상에서 맨처음에 위치하는 광섬유격자센서(B)로부터 반사된 광만 수신된 경우 센싱처리부(180)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1입력순위 입력채널(i1)이 제2광섬유격자센서군(S2)과 먼저 접속되게 내부도파로(P)를 조정한다. 또한, 제2광섬유격자센서군(S2)을 통해 전송된 광이 화살표방향을 따라 제3광섬유격자센서군(S3) 및 제4광섬유격자센서군(S4)을 순차적으로 경유하도록 내부도파로(p)의 경로를 조정한다. 도시된 예에서는 제4광섬유격자센서군(S4)을 거친 광이 최종적으로 제1광섬유격자 센서군(S1)까지 경유하도록 내부 도파로(p)의 입력채널(i1 내지 i8)과 출력채널(t1 내지 t8) 상호간의 접속경로를 조정한 경우를 예시하였다.That is, in the structure of FIG. 1, a defect occurs in the portion K denoted by X on the sensing path forming the first optical fiber lattice sensor group S1, and thus, from the optical fiber lattice sensor B located first on the single optical path. When only the reflected light is received, the sensing processor 180 adjusts the internal waveguide P such that the first input priority input channel i1 is first connected to the second optical fiber lattice sensor group S2 as shown in FIG. 2. do. In addition, the internal waveguide (p) so that the light transmitted through the second optical fiber grating sensor group (S2) sequentially passes through the third optical fiber grating sensor group (S3) and the fourth optical fiber grating sensor group (S4) along the direction of the arrow. Adjust the path of. In the illustrated example, the input channels (i1 to i8) and the output channels (t1 to) of the internal waveguide (p) so that the light passing through the fourth optical fiber grating sensor group (S4) finally passes through the first optical fiber grating sensor group (S1). t8) The case where the mutual connection path was adjusted was illustrated.

또한, 도 1의 구조에서 제2광섬유센서군(S2)을 형성하는 센싱경로상에 결함이 생겨 다섯번째에 위치하는 광섬유격자센서(B)까지 반사된 광만 수신된 경우 센싱처리부(180)는 도 3에 도시된 바와 같이, 결함부분(K)의 위치를 판단하고, 제1입력순위 입력채널(i1)이 제3광섬유격자 센서군(S3)과 먼저 접속되게 한 후 전송된 광이 제4광섬유격자 센서군(S4), 제1광섬유격자 센서군(s1) 및 제2광섬유격자 센서군(S2)을 순차적으로 경유하도록 내부도파로(p) 경로를 조정한다.In addition, in the structure of FIG. 1, when a defect occurs on the sensing path forming the second optical fiber sensor group S2 and only the light reflected to the fifth optical fiber grid sensor B is received, the sensing processor 180 is illustrated in FIG. As shown in FIG. 3, the position of the defective portion K is determined, the first input priority input channel i1 is first connected to the third optical fiber lattice sensor group S3, and then the transmitted light is transmitted to the fourth optical fiber. The internal waveguide path is adjusted so as to sequentially pass through the grating sensor group S4, the first optical fiber lattice sensor group s1, and the second optical fiber lattice sensor group S2.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 제1전송로인 제2광섬유(114)와 광경로 스위칭 접속부(130) 사이에 마련되어, 제2광섬유(114)와 접속된 제1중계입력단(141)에 대해 광경로 스위칭 접속부(130)의 단일 광전송경로를 형성하는 선단에 해당하는 제1입력순위 입력채널(i1) 및 종단에 해당하는 제8입력순위 입력채널(i8)에 각각 광섬유(117)(118)를 통해 접속된 제1중계출력단(145) 또는 제2중계출력단(146) 중 어느 하나로 내부 도파경로(p)를 센싱처리부(180)에 제어되어 선택할 수 있도록 된 제1 중계광스위치(140)를 더 구비할 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 4, the first relay input terminal 141 is provided between the second optical fiber 114, which is the first transmission path, and the optical path switching connection unit 130, and is connected to the second optical fiber 114. Optical fibers 117 and 118 in the first input priority input channel i1 corresponding to the front end forming the single optical transmission path of the optical path switching connection unit 130 and the eighth input priority input channel i8 corresponding to the termination, respectively. The first relay light switch 140 is configured to control and select the internal waveguide path p to the sensing processor 180 by either the first relay output terminal 145 or the second relay output terminal 146 connected through the sensing processor 180. It may be further provided.

이 경우 광섬유격자센서(B)들에 대해 단일 광전송경로를 양방향중 어느 한방향을 선택할 수 있고, 광섬유격자 센서군(S1 내지 S4)내의 결함이 발생된 부분에 대해 광섬유격자센서(B)에 대한 센싱기능을 최대한 유지되게 처리할 수있다.In this case, a single optical transmission path may be selected in both directions with respect to the optical fiber grating sensors B, and sensing of the optical fiber grating sensor B for a portion where a defect occurs in the optical fiber grating sensor groups S1 to S4. Can be processed to maintain the maximum functionality.

즉, 도 4의 구조에서 제2광섬유센서군(S2)을 형성하는 센싱경로상에 결함이 생겨 다섯번째에 위치하는 광섬유격자센서(B)까지 반사된 광만 수신된 경우 제2광섬유센서군(S2) 중 다섯번째에 위치하는 광섬유격자센서(B)의 센싱기능을 포기하고, 나머지 세개의 광섬유격자센서(B)로 광이 전송되게 함으로써 센싱 가능 광섬유격자센서(B)의 개수를 최대로 유지할 수 있게 할 수 있고, 그 예가 도 5에 도시되어 있다.That is, in the structure of FIG. 4, when only the light reflected to the optical fiber grating sensor B located in the fifth position is received due to a defect in the sensing path forming the second optical fiber sensor group S2, the second optical fiber sensor group S2 is received. Abandon the sensing function of the optical fiber grating sensor (B) located in the fifth of the), and by allowing the light to be transmitted to the remaining three optical fiber grating sensor (B) to maintain the maximum number of possible optical fiber grating sensor (B). An example is shown in FIG. 5.

도 5에 도시된 바와 같이, 센싱처리부(180)는 결함부분(K)의 위치를 판단하고, 결함이 있는 제2광섬유격자 센서군(S2)에 대해 결함부분(K)을 기준으로 3개의 광섬유격자센서(B)의 센싱기능을 확보하도록 도 4에서와는 다르게 제8입력순위 입력채널(i8)을 통해 광이 전송되게 하면서, 제2출력순위 출력채널(t2)을 통해 제1광섬유격자센서군(S1), 제4광섬유격자센서군(S4), 제3광섬유격자센서군(S3) 및 제2광섬유격자 센서군(S2)을 경유하도록 내부 광도파로(p)를 조정한다. As shown in FIG. 5, the sensing processor 180 determines the position of the defective portion K, and three optical fibers based on the defective portion K with respect to the defective second optical fiber lattice sensor group S2. Unlike in FIG. 4, light is transmitted through the eighth input priority input channel i8 so as to secure the sensing function of the grating sensor B, and the first optical fiber grating sensor group is transmitted through the second output priority output channel t2. The internal optical waveguide p is adjusted to pass through S1), the fourth optical fiber lattice sensor group S4, the third optical fiber lattice sensor group S3, and the second optical fiber lattice sensor group S2.

즉, 센싱처리부(180)는 제1중계광스위치(140)의 제1중계입력단(141)이 제2중계출력단(146)과 접속되게 내부도파로(p)를 조정하고, 내부 도파로(p)가 화살표로 표기된 방향으로 조정되게 광경로 스위칭 접속부(130)를 조정한다.That is, the sensing processor 180 adjusts the internal waveguide p so that the first relay input terminal 141 of the first relay light switch 140 is connected to the second relay output terminal 146, and the internal waveguide p is Adjust the light path switching contact 130 to be adjusted in the direction indicated by the arrow.

110: 광원 130: 광경로 스위칭 접속부
160: 광서큘레이터 170: 광검출부
180: 센싱처리부110: light source 130: optical path switching connection
160: optical circulator 170: light detector
180: sensing processing unit

Claims (5)

광원과;
입력순번이 부여된 복수개의 입력채널과, 출력순번이 부여된 복수개의 출력채널을 갖되 제어신호에 따라 상기 입력채널 각각은 상기 출력채널 각각에 대해 광을 도파하는 내부 광도파경로를 선택적으로 접속할 수 있도록 된 광경로 스위칭 접속부와;
상기 광경로 스위칭 접속부의 인접된 두개의 출력채널을 통해 접속되되 연장방향을 따라 광섬유격자센서가 형성된 복수개의 광섬유격자센서군과;
상기 입력채널과 상기 출력채널이 대응되는 동일 순번끼리 광도파경로가 형성될 때 상기 광섬유 격자센서군이 단일 광경로를 형성하도록 상기 입력채널 상호간을 연결하여 광을 도파하는 복수개의 중계광섬유와;
상기 광원에서 출사된 광을 제1 전송로를 통해 상기 광경로 스위칭 접속부의 선택된 선단 입력채널로 전송하고, 상기 광경로 스위칭 접속부의 상기 광섬유 격자센서들에서 반사되어 상기 제1 전송로를 통해 수신된 광을 상기 제1전송로와는 다른 제2전송로로 출력하는 광분배기와;
상기 제2전송로를 통해 수신된 광을 검출하는 광검출부와;
상기 광검출부에서 출력된 신호로부터 상기 광섬유격자센서군의 손상 여부를 판단하고, 상기 광섬유격자센서군의 손상으로 판단되면, 손상된 위치의 광섬유격자센서군을 제외한 나머지 광섬유격자센서군에 대해 광전송경로가 형성되도록 상기 광경로 스위칭 접속부의 상기 입력채널과 상기 출력채널의 접속경로를 제어하는 센싱처리부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 센싱경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템.A light source;
And a plurality of input channels to which an input order is assigned and a plurality of output channels to which an output order is assigned, wherein each of the input channels can selectively connect internal optical waveguides for guiding light to each of the output channels according to a control signal. An optical path switching connection;
A plurality of optical fiber lattice sensor groups connected through two adjacent output channels of the optical path switching connection part and having an optical fiber lattice sensor formed along an extension direction;
A plurality of relay optical fibers which guide the light by connecting the input channels so that the optical fiber grating sensor group forms a single optical path when the optical waveguide paths are formed in the same sequence corresponding to the input channel and the output channel;
The light emitted from the light source is transmitted to the selected front end input channel of the optical path switching connection part through the first transmission path, and is reflected by the optical fiber grating sensors of the optical path switching connection part and received through the first transmission path. An optical splitter configured to output light to a second transmission path different from the first transmission path;
A light detector detecting light received through the second transmission path;
It is determined whether the optical fiber grating sensor group is damaged from the signal output from the light detector, and if it is determined that the optical fiber grating sensor group is damaged, the optical transmission path is applied to the remaining optical fiber grating sensor groups except the optical fiber grating sensor group at the damaged position. And a sensing processor configured to control a connection path between the input channel and the output channel of the optical path switching connection unit to be formed. 제1항에 있어서, 상기 광경로 스위칭 접속부는 짝수개의 입력채널과, 상기 입력채널의 개수와 동일한 개수의 출력채널이 마련되어 있고, 상기 광경로 스위칭 접속부의 동일 순번의 입력채널과 출력채널이 상호 내부 도파로에 의해 대응되게 접속되었을 때 상기 광섬유격자센서군에 대해 단일 광경로가 형성되도록 상기 중계광섬유와, 상기 광섬유격자센서군이 접속된 것을 특징으로 하는 센싱경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템.The optical path switching connecting unit is provided with an even number of input channels and the same number of output channels as the number of the input channels, and the same ordered input channels and output channels are mutually internal. And the relay optical fiber and the optical fiber grating sensor group connected to each other so that a single optical path is formed for the optical fiber grating sensor group when correspondingly connected by a waveguide. 제1항에 있어서, 상기 제1전송로와 상기 광경로 스위칭 접속부 사이에 마련되어, 상기 제1전송로와 접속된 제1중계입력단에 대해 상기 광경로 스위칭 접속부의 단일 광전송경로를 형성하는 선단 및 종단에 해당하는 입력채널에 각각 접속된 제1중계출력단 또는 제2중계출력단 중 어느 하나로 내부 도파경로를 상기 센싱처리부에 제어되어 선택할 수 있도록 된 제1중계광스위치;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 센싱경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템.The tip and end of claim 1, wherein the front and end portions are provided between the first transmission path and the optical path switching connection to form a single optical transmission path of the optical path switching connection to a first relay input terminal connected to the first transmission path. And a first relay light switch configured to control and select an internal waveguide path to either the first relay output terminal or the second relay output terminal respectively connected to an input channel corresponding to the sensing processing unit. Fiber grating sensor system with rerouting function. 제1항에 있어서,
상기 센싱처리부는 손상된 광섬유격자센서군이 재설정 단일 광전송경로상의 최종단이 되게 상기 광경로 스위칭 접속부의 상기 입력채널과 상기 출력채널의 접속경로를 제어하는 것을 특징으로 하는 센싱경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템.The method of claim 1,
The sensing processing unit controls the connection path between the input channel and the output channel of the optical path switching connection unit so that the damaged optical fiber grating sensor group becomes the final end on the reset single optical transmission path. Sensor system. 제1항에 있어서, 상기 광섬유격자 센서군은 광섬유격자로 형성된 광섬유격자센서가 연장길이를 따라 상호 이격되어 다수가 형성되어 있고,
상기 광분배기는 광써큘레이터인 것을 특징으로 하는 센싱경로 재설정 기능을 갖는 광섬유격자 센서 시스템.According to claim 1, wherein the optical fiber grating sensor group has a plurality of optical fiber grating sensors formed of optical fiber gratings are spaced apart from each other along an extension length,
The optical splitter sensor system having a sensing path resetting function, wherein the optical splitter is an optical circulator.
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