KR101388163B1 - Deformation measuring apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 FBG 광섬유센서와 광커플러를 이용해 단일 라인으로 형성하며, 구조물의 변형률을 3차원으로 측정 가능한 변형률 측정 장치를 제공한다.
이를 위해 본 발명은 광스위치에 일단이 연결된 상기 광섬유, 상기 광섬유의 끝단에 연결된 3점 커넥터, 상기 3점 커넥터를 통해 X축 방향으로 분기 된 제 1 광섬유, 상기 3점 커넥터를 통해 Y축 방향으로 분기 된 제 2 광섬유 및 상기 3점 커넥터를 통해 Z축 방향으로 분기 된 제 3 광섬유를 포함하는 변형률 측정 장치를 개시한다.The present invention forms a single line using an FBG optical fiber sensor and an optical coupler, and provides a strain measuring apparatus capable of measuring the strain of the structure in three dimensions.
To this end, the present invention is the optical fiber, one end is connected to the optical switch, the three-point connector connected to the end of the optical fiber, the first optical fiber branched in the X-axis direction through the three-point connector, the Y-axis direction through the three-point connector Disclosed is a strain measuring apparatus including a branched second optical fiber and a third optical fiber branched in the Z-axis direction through the three-point connector.

Description

변형률 측정 장치{Deformation measuring apparatus}Strain measurement apparatus

본 발명은 변형률 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a strain measuring device.

최근에는 교량, 댐, 빌딩과 같은 산업기간 구조물의 장기측정 시 FBG(Fiber Bragg Grating) 광섬유센서를 적용하는 사례가 점점 늘어가고 있다.Recently, FBG (Fiber Bragg Grating) optical fiber sensor is increasingly used for long-term measurement of industrial structures such as bridges, dams and buildings.

FBG 광섬유센서는 광섬유에 특정파장을 반사시키는 브래그 격자를 생성시켜 인장-압축 또는 온도변화에 따라서 반사되는 파장이 달라지기 때문에, 초기 파장에서 변화된 반사파장의 변화량을 인장-압축 또는 온도로 환산함으로써 센서로서 활용하는 것으로, 하나의 섬유에 파장이 다른 여러 개의 센서를 동시에 설치할 수 있어 멀티플레싱이 가능하고, 빛이 소스이기 때문에 섬유 길이가 길어진다 하더라도 신호에 노이즈 및 왜곡이 발생하지 않으며, 수십 km까지 증폭기 없이 신호를 전달할 수 있는 장점이 있다. 또한, 전자기파에 영향이 거의 없으며, 유리재질이기 때문에 습기 등에 의한 부식의 영향이 거의 없어 장기적인 내구성이 매우 뛰어난 센서이다.The FBG fiber optic sensor generates a Bragg grating that reflects a specific wavelength on the optical fiber, so that the reflected wavelength varies depending on the tension-compression or temperature change. It is possible to install multiple sensors of different wavelengths on one fiber at the same time, so that multiplexing is possible. Since the light is a source, even if the fiber length is long, noise and distortion do not occur in the signal. The advantage is that the signal can be delivered without an amplifier. In addition, it has almost no influence on electromagnetic waves, and it is a sensor which is excellent in long-term durability because it is made of glass and hardly affected by corrosion due to moisture or the like.

그러나 종래의 FBG 광섬유센서는 구조물에 적용 시 꺾임부에서의 적용 한계가 있어, 구조물을 3차원으로 동시에 측정하기 위해서는 측정에 필요한 센서의 라인 수가 늘어나게 되어 FBG 광섬유센서가 가지는 장점이 반감된다. 또한, 다층 구조물의 경우 각 센서망을 측정시스템에 연결하기 위한 채널 수가 증가하는 문제점이 있다.However, the conventional FBG optical fiber sensor has an application limit in the bending portion when applied to the structure, in order to measure the structure in three dimensions at the same time the number of lines of the sensor required for the measurement is increased, which is half the advantages of the FBG optical fiber sensor. In addition, in the case of a multilayer structure, there is a problem in that the number of channels for connecting each sensor network to the measurement system increases.

본 발명은 FBG 광섬유센서와 광커플러를 이용해 단일 라인으로 형성하며, 구조물의 변형률을 3차원으로 측정 가능한 변형률 측정 장치를 제공한다.The present invention forms a single line using an FBG optical fiber sensor and an optical coupler, and provides a strain measuring apparatus capable of measuring the strain of the structure in three dimensions.

본 발명에 따른 변형률 측정 장치는 광스위치에 일단이 연결된 상기 광섬유, 상기 광섬유의 끝단에 연결된 3점 커넥터, 상기 3점 커넥터를 통해 X축 방향으로 분기 된 제 1 광섬유, 상기 3점 커넥터를 통해 Y축 방향으로 분기 된 제 2 광섬유 및 상기 3점 커넥터를 통해 Z축 방향으로 분기 된 제 3 광섬유를 포함한다.According to the present invention, the strain measuring device includes the optical fiber having one end connected to an optical switch, a three point connector connected to an end of the optical fiber, a first optical fiber branched in the X axis direction through the three point connector, and a Y through the three point connector. And a second optical fiber branched in the axial direction and a third optical fiber branched in the Z-axis direction through the three-point connector.

상기 제 1 광섬유의 끝단에는 2점 커넥터가 연결되며, 상기 제 1 광섬유는 상기 2점 커넥터를 통해, 상기 Y축 방향의 제 1-1 광섬유 및 상기 Z축 방향의 제 1-2 광섬유로 분기 될 수 있다. 상기 제 1-1 광섬유의 끝단은 1점 커넥터를 통해, 제 1-3 광섬유와 연결되며, 상기 제 1-3 광섬유는 상기 Z축 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제 2 광섬유의 끝단에는 2점 커넥터가 연결되며, 상기 제 2 광섬유는 상기 2점 커넥터를 통해, 상기 X축 방향의 제 2-1 광섬유 및 상기 Z축 방향의 제 2-2 광섬유로 분기 될 수 있다. 상기 제 3 광섬유의 끝단에는 2점 커넥터가 연결되며, 상기 제 3 광섬유는 상기 2점 커넥터를 통해, 상기 X축 방향의 제 3-1 광섬유 및 상기 Y축 방향의 제 3-2 광섬유로 분기 될 수 있다. 상기 제 3-1 광섬유의 끝단은 1점 커넥터를 통해, 제 3-3 광섬유와 연결되며, 상기 제 3-3 광섬유는 상기 Y축 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제 3-2 광섬유의 끝단은 1점 커넥터를 통해, 제 3-4 광섬유와 연결되며, 상기 제 3-4 광섬유는 상기 X축 방향으로 배치될 수 있다.A two-point connector is connected to an end of the first optical fiber, and the first optical fiber is branched into the first optical fiber in the Y-axis direction and the second optical fiber in the Z-axis direction through the two-point connector. Can be. An end of the 1-1 optical fiber may be connected to the 1-3 optical fiber through a one-point connector, and the 1-3 optical fiber may be disposed in the Z-axis direction. A two-point connector is connected to an end of the second optical fiber, and the second optical fiber is branched into the 2-1 optical fiber in the X-axis direction and the 2-2 optical fiber in the Z-axis direction through the two-point connector. Can be. A two-point connector is connected to an end of the third optical fiber, and the third optical fiber is branched into the 3-1 optical fiber in the X-axis direction and the 3-2 optical fiber in the Y-axis direction through the two-point connector. Can be. An end of the 3-1 optical fiber is connected to the 3-3 optical fiber through a one-point connector, and the 3-3 optical fiber may be disposed in the Y-axis direction. An end of the 3-2 optical fiber may be connected to the 3-4 optical fiber through a one-point connector, and the 3-4 optical fiber may be disposed in the X-axis direction.

본 발명은 FBG 광섬유센서가 적용되는 구조물의 위치별로 비교적 저렴한 광커플러 기반의 맞춤형 커넥터 제공을 통해 단순한 구조의 FBG 센서망의 구축이 가능하다. The present invention enables the construction of a simple FBG sensor network by providing a custom connector based on a relatively inexpensive optical coupler based on the location of the structure to which the FBG fiber optic sensor is applied.

또한, 다층 구조물에는 광스위치를 이용하여 각 층별 독립된 센서망을 구축함으로써 측정시스템에서 채널 수의 증가 없이 광섬유 한 라인으로 동시다점 측정할 수 있는 센서의 수를 많이 증가시킬 수 있으며 이를 바탕으로 구조물 건전성 모니터링 시 측정 효율성을 향상시킬 수 있다.In addition, by building an independent sensor network for each floor using an optical switch in a multi-layer structure, the number of sensors capable of simultaneous multi-point measurement with a single line of fiber without increasing the number of channels in a measurement system can be greatly increased. Monitoring efficiency can be improved.

도 1은 본 발명에 따른 변형률 측정 장치를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 변형률 측정 장치를 2차원으로 펼쳐 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3a은 본 발명에 따른 변형률 측정 장치의 3점 커넥터를 도시한 사시도이고, 3b는 본 발명에 따른 변형률 측정 장치의 2점 커넥터를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 변형률 측정 장치를 이용해 다층 구조물의 변형률을 측정하는 측정 시스템을 도시한 개념도이다.1 is a schematic diagram schematically showing a strain measuring device according to the present invention.
2 is a schematic diagram showing the strain measurement apparatus according to the present invention in two dimensions.
Figure 3a is a perspective view showing a three-point connector of the strain measuring device according to the present invention, 3b is a perspective view showing a two-point connector of the strain measuring device according to the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating a measuring system for measuring strain of a multilayer structure using a strain measuring apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 변형률 측정 장치를 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 2는 본 발명에 따른 변형률 측정 장치를 2차원으로 펼쳐 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a schematic diagram schematically showing a strain measuring apparatus according to the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing a two-dimensional unfolding strain measuring apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 변형률 측정 장치(10)는 도 1 및 도 2를 참조하면, 광섬유(100, 110, 111, 112, 113, 120, 121, 122, 130, 131, 132, 133, 134), 3점 커넥터(210), 2점 커넥터(221, 222, 223) 및 1점 커넥터(231, 232, 233)를 포함한다.1 and 2, the strain measuring apparatus 10 according to the present invention, the optical fiber (100, 110, 111, 112, 113, 120, 121, 122, 130, 131, 132, 133, 134), 3 A point connector 210, two-point connectors 221, 222, 223, and one-point connectors 231, 232, 233.

상기 광섬유(110, 111, 112, 113, 120, 121, 122, 130, 131, 132, 133, 134)는 상호 대략 직육면체 형상을 이루어, 구조물의 하면, 측면 및 하면의 모서리에 대응되는 길이로 구조물의 변형률을 입체적으로 측정하는 것이 가능하다.The optical fibers 110, 111, 112, 113, 120, 121, 122, 130, 131, 132, 133, and 134 have a substantially rectangular parallelepiped shape to each other, and have a length corresponding to the bottom, side, and bottom edges of the structure. It is possible to measure the strain of three-dimensionally.

상기 광섬유(100, 110, 111, 112, 113, 120, 121, 122, 130, 131, 132, 133, 134)는 각각 브래그 격자(미도시)가 새겨져 있다. 상기 브래그 격자는 브래그　조건을 만족하는 파장만을 반사하고, 그 외의 파장은 그대로 투과시키는 특징이 있다. 격자의 주변 온도가 바뀌거나 격자에 인장이 가해지면,　광섬유의 굴절률이나 길이가 변화되므로 반사되는 빛의 파장이 변화된다. 따라서　광섬유　브래그　격자에서 반사되는 빛의 파장을 측정함으로써 인장, 또는 압력, 구부림 등을 감지할 수 있다.Bragg gratings (not shown) are engraved on the optical fibers 100, 110, 111, 112, 113, 120, 121, 122, 130, 131, 132, 133, and 134, respectively. The Bragg grating reflects only wavelengths satisfying Bragg's conditions and transmits other wavelengths as they are. When the ambient temperature of the grating is changed or the tension is applied to the grating, the refractive index or length of the optical fiber changes, so that the wavelength of reflected light changes. Therefore, by measuring the wavelength of the light reflected from the optical fiber Bragg grating can be detected, such as tension, pressure, bending.

상기 광섬유(100)는 일단이 광 스위치(미도시)에 연결되어 있으며, 상기 광 스위치에서 출력되는 광원을 전달하는 경로를 제공한다.One end of the optical fiber 100 is connected to an optical switch (not shown), and provides a path for transmitting a light source output from the optical switch.

상기 광섬유(100)의 타단은 상기 3점 커넥터(210)에 연결되어 있다.The other end of the optical fiber 100 is connected to the three-point connector 210.

상기 3점 커넥터(210)는 일단이 상기 광섬유(100)에 연결되어 있으며, 타단이 상기 광섬유(110, 120, 130)에 연결되어 있어, 상기 광섬유(100)에서 진행되는 광을 상기 광섬유(110, 120, 130)로 각각 분기한다. 따라서, 상기 광섬유(110, 120, 130) 각각에 입력되는 광세기는 상기 광섬유(100)에서 출력되는 광세기의 1/3이다.One end of the three-point connector 210 is connected to the optical fiber 100, and the other end is connected to the optical fiber 110, 120, and 130, so that the light traveling from the optical fiber 100 is transmitted to the optical fiber 110. Branches 120, 130, respectively. Therefore, the light intensity input to each of the optical fibers 110, 120, 130 is 1/3 of the light intensity output from the optical fiber 100.

상기 광섬유(110, 120, 130)는 X축 방향으로 분기 되는 제 1 광섬유(110), Y축 방향으로 분기 되는 제 2 광섬유(120) 및 Z축 방향으로 분기 되는 제 3 광섬유(130)로 구분된다.The optical fibers 110, 120, and 130 are divided into a first optical fiber 110 branched in the X-axis direction, a second optical fiber 120 branched in the Y-axis direction, and a third optical fiber 130 branched in the Z-axis direction. do.

상기 제 1 광섬유(110)는 타단이 2점 커넥터(221)에 연결되어 있다.The other end of the first optical fiber 110 is connected to the two-point connector 221.

상기 2점 커넥터(221)는 일단이 상기 제 1 광섬유(110)에 연결되어 있으며, 타단이 상기 광섬유(111, 112)에 연결되어 있어, 상기 제 1 광섬유(110)에서 진행되는 광을 상기 광섬유(111, 112)로 각각 분기한다. 따라서, 상기 광섬유(111, 112) 각각에 입력되는 광세기는 상기 제 1 광섬유(110)에서 출력되는 광세기의 1/2이다. 즉, 상기 광섬유(111, 112) 각각에 입력되는 광세기는 상기 광섬유(100)에서 출력되는 광세기의 1/6이다.One end of the two-point connector 221 is connected to the first optical fiber 110, and the other end is connected to the optical fibers 111 and 112, so that the light propagated from the first optical fiber 110 is transmitted to the optical fiber. Branch to (111, 112), respectively. Therefore, the light intensity input to each of the optical fibers 111 and 112 is 1/2 of the light intensity output from the first optical fiber 110. That is, the light intensity input to each of the optical fibers 111 and 112 is 1/6 of the light intensity output from the optical fiber 100.

상기 광섬유(111, 112)는 Y축 방향으로 분기 되는 제 1-1 광섬유(111)와 Z축 방향으로 분기 되는 제 1-2 광섬유(112)로 구분된다.The optical fibers 111 and 112 are divided into a 1-1 optical fiber 111 branched in the Y-axis direction and a 1-2 optical fiber 112 branched in the Z-axis direction.

상기 제 1-1 광섬유(111)는 타단이 1점 커넥터(231)에 연결되어 있다.The other end of the 1-1 optical fiber 111 is connected to the one-point connector 231.

상기 1점 커넥터(231)는 일단이 상기 제 1-1 광섬유(111)에 연결되어 있으며, 타단이 상기 광섬유(113)에 연결되어 있어, 상기 제 1-1 광섬유(111)에서 진행되는 광의 경로를 상기 광섬유(113)로 변경한다. 따라서, 상기 광섬유(113)에 입력되는 광세기는 상기 제 1-1 광섬유(111)에서 출력되는 광세기와 동일하다. 즉, 상기 광섬유(113)에 입력되는 광세기는 상기 광섬유(100)에서 출력되는 광세기의 1/6이다.One end of the one-point connector 231 is connected to the 1-1 optical fiber 111, and the other end is connected to the optical fiber 113, so that a path of light propagated from the 1-1 optical fiber 111 is performed. Is changed to the optical fiber 113. Therefore, the light intensity input to the optical fiber 113 is the same as the light intensity output from the 1-1 optical fiber 111. That is, the light intensity input to the optical fiber 113 is 1/6 of the light intensity output from the optical fiber 100.

상기 광섬유(113)는 제 1-2 광섬유(112)와 평행하게 Z축으로 배치되는 제 1-3 광섬유(113)이다.The optical fiber 113 is a first 1-3 optical fiber 113 disposed in a Z-axis parallel to the 1-2 optical fibers 112.

상기 제 1-3 광섬유(113)의 끝단은 절단되어 있다. 그러므로 광이 진행되는 동안 브래그 격자(미도시)들에 의해 반사되지 않은 광은 상기 제 1-3 광섬유(113)를 통과한다.
An end of the first 1-3 optical fiber 113 is cut. Therefore, light that is not reflected by Bragg gratings (not shown) passes through the first to third optical fibers 113 while the light is in progress.

상기 제 2 광섬유(120)는 타단이 2점 커넥터(222)에 연결되어 있다.The other end of the second optical fiber 120 is connected to the two-point connector 222.

상기 2점 커넥터(222)는 일단이 상기 제 2 광섬유(120)에 연결되어 있으며, 타단이 상기 광섬유(121, 122)에 연결되어 있어, 상기 제 2 광섬유(120)에서 진행되는 광을 상기 광섬유(121, 122)로 각각 분기한다. 따라서, 상기 광섬유(121, 122) 각각에 입력되는 광세기는 상기 제 2 광섬유(120)에서 출력되는 광세기의 1/2이다. 즉, 상기 광섬유(121, 122) 각각에 입력되는 광세기는 상기 광섬유(100)에서 출력되는 광세기의 1/6이다.One end of the two-point connector 222 is connected to the second optical fiber 120, and the other end is connected to the optical fibers 121 and 122, so that the light propagated from the second optical fiber 120 is transmitted to the optical fiber. Branches to (121, 122), respectively. Therefore, the light intensity input to each of the optical fibers 121 and 122 is 1/2 of the light intensity output from the second optical fiber 120. That is, the light intensity input to each of the optical fibers 121 and 122 is 1/6 of the light intensity output from the optical fiber 100.

상기 광섬유(121, 122)는 X축 방향으로 분기 되는 제 2-1 광섬유(121)와 Z축 방향으로 분기 되는 제 2-2 광섬유(122)로 구분된다.The optical fibers 121 and 122 are divided into a 2-1 optical fiber 121 branched in the X-axis direction and a 2-2 optical fiber 122 branched in the Z-axis direction.

상기 제 2-1 광섬유(121) 및 제 2-2 광섬유(122)는 끝단은 절단되어 있다. 그러므로 광이 진행되는 동안 브래그 격자(미도시)들에 의해 반사되지 않은 광은 상기 제 2-1 광섬유(121) 및 제 2-2 광섬유(122)를 통과한다.
The ends of the 2-1st optical fiber 121 and the 2-2 optical fiber 122 are cut off. Therefore, the light not reflected by the Bragg gratings (not shown) during the light passes through the 2-1 optical fiber 121 and the 2-2 optical fiber 122.

상기 제 3 광섬유(130)는 타단이 2점 커넥터(223)에 연결되어 있다.The other end of the third optical fiber 130 is connected to the two-point connector 223.

상기 2점 커넥터(223)는 일단이 상기 제 3 광섬유(130)에 연결되어 있으며, 타단이 상기 광섬유(131, 132)에 연결되어 있어, 상기 제 3 광섬유(130)에서 진행되는 광을 상기 광섬유(131, 132)로 각각 분기한다. 따라서, 상기 광섬유(131, 132) 각각에 입력되는 광세기는 상기 제 3 광섬유(130)에서 출력되는 광세기의 1/2이다. 즉, 상기 광섬유(131, 132) 각각에 입력되는 광세기는 상기 광섬유(100)에서 출력되는 광세기의 1/6이다.One end of the two-point connector 223 is connected to the third optical fiber 130, and the other end thereof is connected to the optical fibers 131 and 132, so that the light propagated from the third optical fiber 130 is transmitted to the optical fiber. Branches to 131 and 132, respectively. Therefore, the light intensity input to each of the optical fibers 131 and 132 is 1/2 of the light intensity output from the third optical fiber 130. That is, the light intensity input to each of the optical fibers 131 and 132 is 1/6 of the light intensity output from the optical fiber 100.

상기 광섬유(131, 132)는 X축 방향으로 분기 되는 제 3-1 광섬유(131)와 Y축 방향으로 분기 되는 제 3-2 광섬유(132)로 구분된다.The optical fibers 131 and 132 are divided into a 3-1 optical fiber 131 branched in the X-axis direction and a 3-2 optical fiber 132 branched in the Y-axis direction.

상기 제 3-1 광섬유(131)는 타단이 1점 커넥터(232)에 연결되어 있다.The other end of the 3-1 optical fiber 131 is connected to the one-point connector 232.

상기 1점 커넥터(232)는 일단이 상기 제 3-1 광섬유(131)에 연결되어 있으며, 타단이 상기 광섬유(133)에 연결되어 있어, 상기 제 3-1 광섬유(131)에서 진행되는 광의 경로를 상기 광섬유(133)로 변경한다. 따라서, 상기 광섬유(133)에 입력되는 광세기는 상기 제 3-1 광섬유(131)에서 출력되는 광세기와 동일하다. 즉, 상기 광섬유(133)에 입력되는 광세기는 상기 광섬유(100)에서 출력되는 광세기의 1/6이다.One end of the one-point connector 232 is connected to the 3-1 optical fiber 131, the other end is connected to the optical fiber 133, the path of the light proceeds from the 3-1 optical fiber 131 Is changed to the optical fiber 133. Therefore, the light intensity input to the optical fiber 133 is the same as the light intensity output from the 3-1 optical fiber 131. That is, the light intensity input to the optical fiber 133 is 1/6 of the light intensity output from the optical fiber 100.

상기 광섬유(133)는 제 1-1 광섬유(111)와 평행하게 X축으로 배치되는 제 3-3 광섬유(133)이다.The optical fiber 133 is a third optical fiber 133 disposed in the X-axis in parallel with the first-first optical fiber 111.

상기 제 3-2 광섬유(132)는 타단이 1점 커넥터(233)에 연결되어 있다.The other end of the 3-2 optical fiber 132 is connected to the one-point connector 233.

상기 1점 커넥터(233)는 일단이 상기 제 3-2 광섬유(132)에 연결되어 있으며, 타단이 상기 광섬유(134)에 연결되어 있어, 상기 제 3-2 광섬유(132)에서 진행되는 광의 경로를 상기 광섬유(134)로 변경한다. 따라서, 상기 광섬유(134)에 입력되는 광세기는 상기 제 3-2 광섬유(132)에서 출력되는 광세기와 동일하다. 즉, 상기 광섬유(134)에 입력되는 광세기는 상기 광섬유(100)에서 출력되는 광세기의 1/6이다.One end of the one-point connector 233 is connected to the 3-2 optical fiber 132, the other end is connected to the optical fiber 134, the path of the light proceeds from the 3-2 optical fiber 132 Is changed to the optical fiber 134. Therefore, the light intensity input to the optical fiber 134 is the same as the light intensity output from the 3-2 optical fiber 132. That is, the light intensity input to the optical fiber 134 is 1/6 of the light intensity output from the optical fiber 100.

상기 광섬유(134)는 제 2-1 광섬유(121)와 평행하게 X축으로 배치되는 제 3-4 광섬유(134)이다.The optical fiber 134 is a 3-4 optical fiber 134 disposed in the X-axis parallel to the 2-1 optical fiber 121.

상기 제 3-3 광섬유(133) 및 제 3-4 광섬유(134)는 끝단은 절단되어 있다. 그러므로 광이 진행되는 동안 브래그 격자(미도시)들에 의해 반사되지 않은 광은 상기 제 3-3 광섬유(133) 및 제 3-4 광섬유(134)를 통과한다.The ends of the 3-3 optical fibers 133 and the 3-4 optical fibers 134 are cut. Therefore, the light not reflected by the Bragg gratings (not shown) during the light passes through the 3-3 optical fiber 133 and the 3-4 optical fiber 134.

여기서, 바람직하게는 상기 변형률 측정 장치(10)의 상기 광섬유(110, 111, 112, 113, 120, 121, 122, 130, 131, 132, 133, 134)는 대략 직육면체를 형성하므로, 상기 제 1-2 광섬유(112)의 끝단은 상기 1점 커넥터(232)에 맞닿거나 물리적으로 결합할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제 2-1 광섬유(121)의 끝단은 상기 1점 커넥터(231)에, 상기 제 2-2 광섬유(122)의 끝단은 상기 1점 커넥터(233)에 각각 맞닿거나 물리적으로 결합할 수 있다. 또한, 상기 제 1-3 광섬유(113), 제 3-3 광섬유(133) 및 제 3-4 광섬유(134)의 끝단은 서로 물리적으로 결합하여 고정될 수 있다.
Here, preferably, the optical fibers 110, 111, 112, 113, 120, 121, 122, 130, 131, 132, 133, and 134 of the strain measuring apparatus 10 form a substantially rectangular parallelepiped, and thus, the first The end of the −2 optical fiber 112 may abut or physically couple the one-point connector 232. Similarly, an end of the 2-1 optical fiber 121 is in contact with or physically coupled to the one point connector 231, and an end of the 2-2 optical fiber 122 is connected to the one point connector 233, respectively. Can be. In addition, ends of the first to third optical fibers 113, the third to third optical fibers 133, and the third to fourth optical fibers 134 may be physically coupled to each other.

이하에서는 상기 3점 커넥터(210), 2점 커넥터(221) 및 1점 커넥터(231)를 자세히 설명한다.Hereinafter, the three-point connector 210, the two-point connector 221 and the one-point connector 231 will be described in detail.

도 3a은 본 발명에 따른 변형률 측정 장치의 3점 커넥터를 도시한 사시도이고, 3b는 본 발명에 따른 변형률 측정 장치의 2점 커넥터를 도시한 사시도이다.Figure 3a is a perspective view showing a three-point connector of the strain measuring device according to the present invention, 3b is a perspective view showing a two-point connector of the strain measuring device according to the present invention.

도 3a를 참조하면 상기 3점 커넥터(210)는 1*3 광커플러(210a), 입력단(210b) 및 출력단(210c, 210d, 210e)을 포함한다.Referring to FIG. 3A, the three-point connector 210 includes a 1 * 3 optocoupler 210a, an input terminal 210b, and an output terminal 210c, 210d, 210e.

여기서, 광커플러는 한 줄의 광섬유에서 온 광신호를 복수의 광섬유로 나눈다든지, 반대로 복수의 광섬유로부터의 광신호를 한 줄의 광섬유로 모은다든지 하기 위한 광 부품이다.Here, the optical coupler is an optical component for dividing an optical signal from a single optical fiber into a plurality of optical fibers or converging an optical signal from a plurality of optical fibers into a single optical fiber.

상기 1*3 광커플러(210a)는 한 줄의 광신호를 3줄의 광신호로 분기하는 것으로, 상기 입력단(210b)의 광신호 경로를 출력단(210c, 210d, 210e)으로 각각 분기한다.The 1 * 3 optical coupler 210a branches a single optical signal into three optical signals, and splits an optical signal path of the input terminal 210b to output terminals 210c, 210d, and 210e, respectively.

상기 입력단(210b)은 상기 광섬유(100)의 끝단과 결합하며, 상기 출력단(210c, 210d, 210e)은 각각 X축, Y축 및 Z축으로 분기 되어, 상기 제 1 광섬유(110), 제 2 광섬유(120) 및 제 3 광섬유(130)의 일단과 각각 결합한다.The input terminal 210b is coupled to an end of the optical fiber 100, and the output terminals 210c, 210d, and 210e are branched into an X axis, a Y axis, and a Z axis, respectively, and the first optical fiber 110 and the second axis are respectively. Coupling with one end of the optical fiber 120 and the third optical fiber 130, respectively.

도 3b를 참조하면 상기 2점 커넥터(221)는 1*2 광커플러(221a), 입력단(221b) 및 출력단(221c, 221d)을 포함한다.Referring to FIG. 3B, the two-point connector 221 includes a 1 * 2 optocoupler 221a, an input terminal 221b, and an output terminal 221c and 221d.

상기 1*2 광커플러(221a)는 한 줄의 광신호를 2줄의 광신호로 분기하는 것으로, 상기 입력단(221b)의 광신호 경로를 출력단(221c, 221d)으로 각각 분기한다.The 1 * 2 optical coupler 221a splits a single optical signal into two optical signals, and splits an optical signal path of the input terminal 221b to output terminals 221c and 221d, respectively.

상기 입력단(221b)은 상기 제 1 광섬유(110)의 끝단과 결합하며, 상기 출력단(221c, 221d)은 각각 Y축 및 Z축으로 분기 되어, 상기 제 1-1 광섬유(111) 및 제 1-2 광섬유(112)의 일단과 각각 결합한다.
The input terminal 221b is coupled to the end of the first optical fiber 110, and the output terminals 221c and 221d are branched on the Y-axis and the Z-axis, respectively, so that the first-first optical fiber 111 and the first- 2 and one end of the optical fiber 112, respectively.

이하에서는 본 발명에 따른 변형률 측정 장치를 이용해 다층 구조물의 변형률을 측정하는 측정 시스템을 설명한다.Hereinafter, a measurement system for measuring strain of a multilayer structure using a strain measuring apparatus according to the present invention will be described.

도 4는 본 발명에 따른 변형률 측정 장치를 이용해 다층 구조물의 변형률을 측정하는 측정 시스템을 도시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating a measuring system for measuring strain of a multilayer structure using a strain measuring apparatus according to the present invention.

상기 측정 시스템은 광 스위치(1), 측정부(2) 및 변형률 측정 장치(10, 20)를 포함한다.The measuring system comprises an optical switch 1, a measuring unit 2 and strain measuring devices 10, 20.

상기 광 스위치(1)는 광신호를 각각의 채널에 손실 없이 여러 채널로 전달시켜 주는 장치이다.The optical switch 1 is a device that transmits an optical signal to each channel without loss to each channel.

상기 광 스위치(1)는 상기 광섬유(100, 200)의 일단이 각각 연결되어 있어, 상기 광섬유(100, 200)로 광신호를 출력한다.The optical switch 1 has one end of each of the optical fibers 100 and 200 connected thereto, and outputs an optical signal to the optical fibers 100 and 200.

상기 측정부(2)는 상기 광 스위치(1)에 연결되어 있어, 상기 변형률 측정 장치(10, 20)의 브래그 격자에서 반사되는 광신호를 연속적으로 측정하고, 이를 연산 및 분석하여, 다층 구조물에서 각 층의 변형률을 각각 측정한다.The measuring unit 2 is connected to the optical switch 1 to continuously measure the optical signals reflected from the Bragg gratings of the strain measuring devices 10 and 20, calculate and analyze them, and then, in the multilayer structure The strain of each layer is measured separately.

여기서, 상기 변형률 측정 장치(10)는 다층 구조물의 1층에 설치되고, 변형률 측정 장치(20)는 다층 구조물의 2층에 설치된다. 또한, 상기 변형률 측정 장치(10, 20)의 광섬유들은 상호 다른 파장 대역에 대응되는 브래그 격자를 구비하는 것이 바람직하다. 이는 다층 구조물의 층별마다 특정 위치에서 반사되는 파장을 검출하여, 이를 용이하게 분석하기 위함이다.Here, the strain measuring device 10 is installed on the first floor of the multilayer structure, the strain measuring device 20 is installed on the second floor of the multilayer structure. In addition, it is preferable that the optical fibers of the strain measuring apparatuses 10 and 20 have Bragg gratings corresponding to different wavelength bands. This is to detect the wavelength reflected at a specific position for each layer of the multilayer structure and to easily analyze it.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. It is.

1: 광 스위치 2: 측정부
10: 변형률 측정 장치 100: 광섬유
210: 3점 커넥터 221: 2점 커넥터
231: 1점 커넥터1: optical switch 2: measuring part
10: strain measuring device 100: optical fiber
210: 3-point connector 221: 2-point connector
231: 1-point connector

Claims (7)

브래그 격자가 새겨진 광섬유를 이용한 변형률 측정 장치에 있어서,
광스위치에 일단이 연결된 상기 광섬유;
상기 광섬유의 끝단에 연결된 3점 커넥터;
상기 3점 커넥터를 통해 X축 방향으로 분기 된 제 1 광섬유;
상기 3점 커넥터를 통해 Y축 방향으로 분기 된 제 2 광섬유; 및
상기 3점 커넥터를 통해 Z축 방향으로 분기 된 제 3 광섬유; 를 포함하고,
상기 제 1 광섬유의 끝단에는 2점 커넥터가 연결되며,
상기 제 1 광섬유는 상기 2점 커넥터를 통해,
상기 Y축 방향의 제 1-1 광섬유 및
상기 Z축 방향의 제 1-2 광섬유로 분기 된 것을 특징으로 하는 변형률 측정 장치.In the strain measurement device using an optical fiber with Bragg grating,
The optical fiber having one end connected to an optical switch;
A three point connector connected to the end of the optical fiber;
A first optical fiber branched in the X-axis direction through the three-point connector;
A second optical fiber branched in the Y-axis direction through the three-point connector; And
A third optical fiber branched in the Z-axis direction through the three-point connector; Lt; / RTI >
A two point connector is connected to the end of the first optical fiber,
The first optical fiber is through the two-point connector,
The first optical fiber in the Y-axis direction and
Strain measuring device characterized in that the branched to the 1-2 optical fiber in the Z-axis direction. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제 1-1 광섬유의 끝단은 1점 커넥터를 통해, 제 1-3 광섬유와 연결되며,
상기 제 1-3 광섬유는 상기 Z축 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 변형률 측정 장치.The method of claim 1,
An end of the 1-1 optical fiber is connected to the 1-3 optical fiber through a one-point connector,
And said 1-3 optical fiber is disposed in the Z-axis direction. 제 1항에 있어서,
상기 제 2 광섬유의 끝단에는 2점 커넥터가 연결되며,
상기 제 2 광섬유는 상기 2점 커넥터를 통해,
상기 X축 방향의 제 2-1 광섬유 및
상기 Z축 방향의 제 2-2 광섬유로 분기 된 것을 특징으로 하는 변형률 측정 장치.The method of claim 1,
A two-point connector is connected to the end of the second optical fiber,
The second optical fiber is through the two-point connector,
The 2-1 optical fiber in the X-axis direction and
Strain measuring device characterized in that the branched to the 2-2 optical fiber in the Z-axis direction. 제 1항에 있어서,
상기 제 3 광섬유의 끝단에는 2점 커넥터가 연결되며,
상기 제 3 광섬유는 상기 2점 커넥터를 통해,
상기 X축 방향의 제 3-1 광섬유 및
상기 Y축 방향의 제 3-2 광섬유로 분기 된 것을 특징으로 하는 변형률 측정 장치.The method of claim 1,
A two-point connector is connected to the end of the third optical fiber,
The third optical fiber is through the two-point connector,
The 3-1 optical fiber in the X-axis direction and
Strain measuring device characterized in that the branched to the 3-2 optical fiber in the Y-axis direction. 제 5항에 있어서,
상기 제 3-1 광섬유의 끝단은 1점 커넥터를 통해, 제 3-3 광섬유와 연결되며,
상기 제 3-3 광섬유는 상기 Y축 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 변형률 측정 장치.6. The method of claim 5,
An end of the 3-1 optical fiber is connected to the 3-3 optical fiber through a one-point connector,
And said 3-3 optical fiber is arranged in the Y-axis direction. 제 5항에 있어서,
상기 제 3-2 광섬유의 끝단은 1점 커넥터를 통해, 제 3-4 광섬유와 연결되며,
상기 제 3-4 광섬유는 상기 X축 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 변형률 측정 장치.6. The method of claim 5,
An end of the 3-2 optical fiber is connected to the 3-4 optical fiber through a one-point connector,
And said 3-4 optical fiber is disposed in the X-axis direction.
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