KR101451963B1

KR101451963B1 - 수배전반용 광섬유 온도 검출기

Info

Publication number: KR101451963B1
Application number: KR1020140031859A
Authority: KR
Inventors: 김순희; 박종진; 장영석; 임한봉; 임봉석; 인정현
Original assignee: 주식회사 광명에스지
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2014-10-22

Abstract

본 발명은 수배전반에 설치되어 온도를 측정하는 수배전반용 광섬유 온도 검출기에 관한 것으로서, 광을 출사하는 광원부와, 광원부에서 출사된 광을 입력받아 적어도 하나의 센싱출력단을 통해 출력하고, 센싱 출력단을 통해 역으로 입사되는 광을 검출단을 통해 출력하는 광중계부와, 센싱 출력단을 통해 접속되며 제1코어와 제1클래드를 갖는 단일모드 광섬유로 된 전송부분과, 전송부분의 종단면에 제2코어와 제2클래드를 갖는 광섬유로 접합된 센싱부분을 갖되 전송 부분의 제1코어의 중심에 대해 센싱부분의 제2코어의 중심이 전송부분의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 어긋나게 접합된 센싱 광섬유와, 센싱 광섬유로부터 광중계부를 통해 검출단에서 출력되는 광을 검출하는 광검출부와, 광검출부에서 출력되는 신호로부터 센싱부분이 위치한 환경의 온도를 산출하는 온도 산출부를 구비한다. 이러한 수배전반용 광섬유 온도 검출기에 의하면, 코어가 상호 어긋나게 접합된 간섭계구조에 의해 구조가 단순화 되면서도 온도 측정 정밀도를 높일 수 있는 장점을 제공한다.

Description

수배전반용 광섬유 온도 검출기{temperature detector for power distribution board}

본 발명은 수배전반용 광섬유 온도 검출기에 관한 것으로서, 상세하게는 광을 이용하여 온도를 측정하는 수배전반용 광섬유 온도 검출기에 관한 것이다.

일반적으로 수배전반의 내부에는 전원 전달용 도체들을 서로 연결시키기 위하여 나사 등을 이용하여 양측 도체를 서로 고정시키는데, 이러한 나사의 풀림 또는 도체의 산화 등에 의해 이상 고온이 발생할 수 있다.

또한, 수배전반 내에 과전류로부터 회로 또는 부하장치를 보호하고 사고에 대한 파급효과를 최소화하기 위해 대부분 차단기가 설치되어 있다. 이러한 차단기 중 수 내지 수십 킬로볼트의 고전압이 인가되는 고전압 차단기는 상호 접속 및 분리가능하게 형성된 부스 클립(Bus clip)에 의해 전기적 접속 및 차단이 이루어지도록 되어 있고, 전류용량을 고려하여 공급 측과 분배 측 상호간을 연결하기 위한 커넥터 단자는 도전용 금속소재로 판형으로 형성된 부스바(Bus-Bar)가 적용되고 있다.

고전압 차단기의 부스 클립(Bus clip)은 전기적인 도체에 통전이 될 때 주울 열에 의해 발열 현상이 발생한다. 그런데, 부스 클립(Bus clip)은 상호 접속 및 분리의 반복에 의해 헐거워짐으로써 접촉 저항이 증가하거나, 접촉표면의 산화, 부식, 이물질 등에 의하여 전류의 흐름을 방해하는 피막이 형성되므로 접촉면에서 상당한 전기저항이 발생하게 된다. 그 결과 접촉저항의 상승으로 접촉부에서 큰 전위차가 발생하고 많은 발열이 발생하게 된다. 이러한 발열에 의해 차단기가 손상될 경우 차단기를 통해 전력을 공급받는 가동시설의 중단에 의한 경제적 손실을 초래하게 되고, 불안정한 전력공급은 안전사고를 야기할 수 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 국내 공개 특허 제2003-0054519호에는 적외선 온도계를 부스클립 상부에 설치하여 온도를 측정하는 장치가 개시되어 있다. 그런데, 적외선 온도계의 경우 측정된 온도 정보가 전기적 신호로서 출력되기 때문에 전자기 간섭 즉, 노이즈 및 아크에 의해 측정 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 국내 등록특허 제10-1013062호에는 배전반 내에서 방사되는 적외선을 광섬유를 통해 수신받아 온도를 검출하는 온도제어기가 개시되어 있다. 그런데, 부품 자체에서 발생 되는 적외선을 검출하는 방식은 적외선 신호가 미약한 경우 정밀한 온도 검출이 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 광섬유를 이용한 간섭계에 의해 온도를 산출하면서도 구조가 단순화된 수배전반용 광섬유 온도 검출기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수배전반용 광섬유 온도 검출기는 수배전반에 설치되어 온도를 측정하는 수배전반용 온도 검출기에 있어서, 광을 출사하는 광원부와; 상기 광원부에서 출사된 광을 입력받아 적어도 하나의 센싱출력단을 통해 출력하고, 상기 센싱 출력단을 통해 역으로 입사되는 광을 검출단을 통해 출력하는 광중계부와; 상기 센싱 출력단을 통해 접속되며 제1코어와 제1클래드를 갖는 단일모드 광섬유로 된 전송부분과, 상기 전송부분의 종단면에 제2코어와 제2클래드를 갖는 광섬유로 접합된 센싱부분을 갖되 상기 전송 부분의 상기 제1코어의 중심에 대해 상기 센싱부분의 상기 제2코어의 중심이 상기 전송부분의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 어긋나게 접합된 센싱 광섬유와; 상기 센싱 광섬유로부터 상기 광중계부를 통해 상기 검출단에서 출력되는 광을 검출하는 광검출부와; 상기 광검출부에서 출력되는 신호로부터 상기 센싱부분이 위치한 환경의 온도를 산출하는 온도 산출부;를 구비한다.

상기 센싱부분은 편광유지 광섬유가 적용된 것이 바람직하다.

또한, 상기 센싱 광섬유는 상기 전송부분의 상기 제1코어 종단에 상기 센싱부분의 상기 제2클래드의 일부가 접합되고, 상기 전송부분의 상기 제1코어 종단의 나머지는 외부로 노출되게 형성된다.

또한, 상기 전송부분의 제1코어의 중심과 상기 센싱부분의 제2코어 중심과의 이격거리가 50 내지 100㎛가 되게 상기 센싱부분이 상기 전송부분에 접합되고, 상기 센싱부분의 길이는 100㎛ 내지 3cm인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 수배전반용 광섬유 온도 검출기에 의하면, 코어가 상호 어긋나게 접합된 간섭계구조에 의해 구조가 단순화 되면서도 온도 측정 정밀도를 높일 수 있는 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 광섬유 온도 검출기가 설치된 수배전반을 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 광섬유 온도 검출기의 제어 계통을 나타내 보인 도면이고,
도 3은 도 2의 센싱부분에 대한 확대 단면도이고,
도 4는 도 1의 광섬유 온도 검출기의 온도 변화에 따라 광검출부에서 검출되는 광 스펙트럼의 변화를 설명하기 위한 그래프이고,
도 5는 도 1의 광섬유 온도 산출부에서 온도를 산출하는 과정의 일 예를 나타내 보인 플로우도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수배전반용 광섬유 온도 검출기를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 광섬유 온도 검출기가 설치된 수배전반을 나타내 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 광섬유 온도 검출기(100)는 캐비넷 형태로 형성된 수배전반(10)의 함체(11) 내에 설치되어 있다.

도시된 예는 수배전반(10)으로 적용된 고압반에 광섬유 온도검출기(100)가 설치된 상태를 개략적으로 나타내 보인 것이다.

함체(11)는 내부 공간을 갖는 폐쇄 구조로 되어 있으며, 내부공간에는 전력기기(13)와, 1차 모선(15)과 2차모선(17)이 설치되어 있다.

전력기기(13)는 함체(11)의 내부공간에 설치되어 1차 모선(15)을 통해 공급되는 전원을 제어하는 것으로서, 전력의 송수전 및 차단을 수행하는 차단기가 적용된다.

1차모선(15)은 함체(11) 외부로부터 전력기기(13)로 전원을 인입하며, 2차모선(17)은 전력기기(13)에 의해 제어된 전원을 함체(11) 외부로 공급하기 위한 것이다.

여기서 광섬유 온도 검출기(100)의 후술되는 센싱 광섬유(140)의 센싱부분이 전력기기(13)로부터 2차모선(15)으로 이어지는 전력공급계통 상에 상호 볼트(27)에 의해 접속된 제1 및 제2연결도체(25)(26)의 연결부위에 고정부재의 일 예인 클립(28)에 의해 결합되어 있다.

광섬유 온도 검출기(100)는 도시된 예와 다르게 다른 검출 부위 또는 공간에 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 광섬유 온도 검출기(100)의 센싱 광섬유의 적용 개수는 온도 측정 대상 부분에 다수 개가 적용될 수 있음은 물론이다.

수배전반(10)의 구조는 도시된 예로 한정하지 않으며, 전동기 제어반, 분전반 등 공지된 다양한 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.

광섬유 온도 검출기(100)의 상세 구조는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

참고로 도 2 및 도 3에서는 하나의 광원부(110) 및 광검출부(160)를 이용하여 다수개의 센싱 광섬유(140)로부터 각각 온도를 검출할 수 있도록 구축된 예를 보여준다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 광섬유 온도검출기(100)는 광원부(110), 광중계부(130), 센싱광섬유(140), 광검출부(160) 및 온도 산출부(170)를 구비한다.

광원부(110)는 온도 산출부(170)에 제어되어 광을 생성하여 광중계부(130)로 출사한다.

광원부(110)는 레이저 다이오드(LD)(112), 구동부(114) 및 변조펄스 생성부(116)를 구비한다.

이러한 광원부(110)는 온도 산출부(170)의 제어신호에 대응하여 변조펄스 생성부(116)에서 변조 펄스신호를 구동부(114)에 인가하면, 구동부(114)는 변조 펄스신호에 대응되게 레이저 다이오드(112)를 구동한다.

광중계부(130)는 광원부(110)의 레이저 다이오드(112)에서 출사된 광을 광섬유를 통해 입력받아 적어도 하나의 센싱출력단(133a)(133b)(133c)을 통해 출력하고, 센싱 출력단(133a)(133b)(133c)을 통해 역으로 입사되는 광을 검출단(135)을 통해 출력하도록 되어 있다.

도시된 예에서 광중계부(130)는 3개의 센싱출력단(133a)(133b)(133c)을 형성할 수 있도록 레이저 다이오드(112)에서 출사되는 광을 입력광섬유(132)를 통해 입력받아 두 개의 출력단(133c)(134)을 통해 출력하는 제1광커플러(131)의 하나의 출력단(134)에 다시 제2광커플러(137)의 하나의 입력단을 접속하여 입력광을 분기시킴으로써 두 개의 센싱출력단(133a)(133b)을 형성하도록 되어 있다.

이러한 광중계부(130)는 최 종단에 센싱 광섬유(140)가 각각 접속되는 부분이 센싱 출력단(133a)(133b)(133c)이 되고, 제1광커플러(131)의 출력단(133c)(134)에서 역으로 입력되는 광은 검출단(135)를 통해 광검출부(160)로 제공할 수 있도록 되어 있다.

한편, 각 센싱 출력단(133a)(133b)(133c)들의 광경로는 상호 차이를 갖도록 첫 번째 센싱 출력단(133a)에 비해 광로가 길어지게 즉 광섬유 길이가 더 길어지게 제1지연광섬유(138a)부분이 두 번째 센싱 출력단(133b)에 더 마련되어 있고, 두 번째 센싱 출력단(133b)에 비해 광로가 더 길어지게 제2지연광섬유(138b)부분이 마련되어 있다.

도시된 예에서는 도면의 복잡성을 피하기 위해 3개의 센싱 출력단(133a)(133b)(133c)이 적용된 구조를 예시하였고, 적용하는 광커플러의 개수를 늘려 입력광을 분배시키면 센싱 출력단의 개수는 원하는 개수만큼 증가시킬 수 있고, 각 센싱 출력단의 광로 길이가 온도 산출이 가능한 정도에서 상호 차이를 갖게 형성하면 된다.

한편, 도시된 예와 다르게 제1광커플러(131)는 광서큘레이터로 대체될 수 있음은 물론이다.

참조부호 139는 광중계부(130)의 각 센싱 출력단(133a)(133b)(133c)과 센싱 광섬유(140)를 상호 접속하는 광커넥터이다.

센싱 광섬유(140)는 각 센싱 출력단(133a)(133b)(133c)을 통해 접속되며 단일모드 광섬유로 된 전송부분(141)과, 전송부분(141)의 종단면에 광섬유로 접합된 센싱부분(142)을 갖는 구조로 되어 있다.

전송부분(141)은 입력광을 도파하는 제1코어(141a)와 제1코어(141a)를 에워싸게 결합되며 제1코어(141a)와 굴절율이 차이를 갖는 제1클래드(141b)로 되어 있고, 센싱부분(142)은 제2코어(142a)와 제2코어(142a)를 에워싸게 결합되며 제2코어(142a)와 굴절율이 차이를 갖는 제2클래드(142b)로 되어 있다.

센싱 광섬유(140)는 전송 부분(141)의 제1코어(141a)의 중심에 대해 센싱부분(142)의 제2코어(142a)의 중심이 전송부분(141)의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 일정거리 이격되게 어긋나게 접합되어 있다.

바람직하게는 센싱 광섬유(140)의 센싱부분(142)은 편광유지 광섬유가 적용된다.

또한, 센싱 광섬유(140)는 전송부분(141)의 제1코어(141a) 종단에 센싱부분(142)의 제2클래드(142b)의 일부가 접합되고, 전송부분(141)의 제1코어(141a) 종단의 나머지는 외부로 노출되게 상호 접합된다.

또한, 전송부분(141)의 제1코어(141a)의 중심과 센싱부분(142)의 제2코어(142a) 중심과의 수직상의 이격거리(a)가 50 내지 100㎛가 되게 센싱부분(142)이 전송부분(141)에 접합된다.

센싱부분(142)의 길이(L)는 100㎛ 내지 3cm정도로 적용하는 것이 바람직하다.

센싱 광섬유(140)가 다수개 적용되는 경우 각 센싱 광섬유(140)는 채널별로 광중계부(130)로부터 광이 도달되는 시간이 상호 차이를 갖도록 앞서 설명된 바와 같이 구축하면 된다.

광검출부(160)는 센싱 광섬유(140)로부터 광중계부(130)를 통해 역으로 진행하여 검출단(135)에서 출력되는 광을 검출한다.

광검출부(160)는 수신된 광을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 광검출기(PD)(161)와 광검출기(161)에서 출력되는 신호를 증폭하는 증폭부(162)가 적용되었다.

온도 산출부(170)는 광원부(110)의 구동을 제어하고, 광검출부(160)의 증폭부(162)에서 출력되는 신호로부터 센싱부분(140)이 위치한 환경의 온도를 산출한다.

온도 산출부(170)는 각 채널별로 시간차이를 두고 광검출부(160)에서 출력되는 간섭신호의 위상차이로부터 각 채널에 대응되는 센싱 광섬유(140) 설치 환경에 대한 온도를 각각 산출한다.

온도 산출부(170)는 간섭신호의 위상차이에 대응한 온도값을 산출하는 산출식 또는 미리 실험에 의해 위상 차이에 대응되는 온도값이 기록된 룩업테이블이 마련되어 온도를 산출하도록 구축되면 된다.

온도 산출부(170)는 산출된 온도를 표시부(미도시)를 통해 표시하거나, 도시된 바와 같이 통신부(175)를 통해 온도 측정 데이터를 관리하는 관리서버(180)로 전송하도록 구축될 수 있다.

이하에서는 이러한 광섬유 온도검출기(100)의 동작원리를 설명한다.

센싱 광섬유(140)는 반사 간섭계를 형성한다.

제1코어(141a)를 통해 입사된 광 중 일부분은 전송부분(141)의 종단면에서 프레넬(Fresnel) 반사로 인해 첫번째 미러가 형성되어 제1코어(141a)의 종단면에서 반사가 일어난다. 나머지 광은 오프셋을 유지하여 접합된 센싱부분(142)의 제2클래드(142b)를 통해 진행된 후 센싱부분(142b)의 종단면에서 두 번째 미러가 형성되어 반사가 일어난다.

또한, 전송부분(141)의 제1코어(141a)와, 센싱부분(142)의 제2클래드(142b) 부분 각각에서 발생되는 두 개의 분할모드 사이에 광 경로차가 발생된다. 반사된 광 전력은 서로 재결함으로써 간섭 스펙트럼이 생성된다.

여기서, 제1코어(141a)의 종단면에서 반사되는 반사광의 강도를 R1이라하고, 센싱부분(142)의 종단면에서 반사된 광의 강도를 R2라고 할 때 간섭계의 광 스펙트럼 응답 강도에 대해 설명한다.

먼저, 복소 진폭반사 및 투과 계수를 각각 r_ij and t_ij라 하고 광은 전송부분(141)인 지역i로부터 센싱부분(142)인 지역j까지 투과될 대 mth번째 반사되고 투과되는 광은 각각 rm와 tm 으로 표시 하면 아래의 수학식 1과 같이 표현된다.

여기서 φ는 두 개의 면 사이 즉, 전송부분(141)의 종단면과 센싱부분(142)의 종단면 사이에서 한번 돌므로 발생하는 위상 지연이다. 위상 지연 φ는 아래의 수학식2와 같다.

여기서 n은 센싱부분(142)에 의해 형성된 캐비티(cavity)의 반사율이고, L은 간섭계 캐비티(Cavity)의 거리이다. Di는 캐비티(cavity) 내에서 광로 길이 차이고, λ는 빛의 파장이다. 간섭계의 전체 복소 진폭 반사 및 투과계수 r과 t는 각각 모든 투과 및 반사광을 통한 합으로 아래의 수학식3과 같이 나타낼 수 있다.

2개의 부분 반사면이 공기 중에 놓인 유전체의 표면에 의해 형성되는 경우, 다음 두 개의 면은 동일한 반사 및 투과 계수가 되고, 전력 반사율 R을 아래의 수학식4와 같이 표시 할 수 있다.

이때 수학식 3은 아래의 수학식 5와 같이 간소화 된다.

간섭계의 전력 반사율 R 및 FSR은 아래의 수학식6 및 7로 계산 된다.

여기서 수학식7은 스펙트럼 무늬의 정밀함(finesse)을 나타내는 자유 스펙트럼 영역(Free Spectruml Range)이다.

한편, 피크 파장에서, 간섭광선 사이의 위상차는 2π의 정수이며, 이것은 보강 간섭에 대응된다. 또한 밸리(valley)의 파장에서, 간섭 광선 사이의 위상차는 π가 첨가된 2π의 정수이며, 상쇄 간섭에 대응된다. 피크 위치 λp 및 두 개의 인접한 피크 사이의 분리는 자유 스펙트럼 범위라고 하며 반사스펙트럼(FSR)는 다음과 같은 수학식8로 주어진다.

그리고,

피크의 순차인 m은 양의 정수이며. 간섭계 센서에서, cavity 길이 L과 광 경로차 Di는 반사 스펙트럼으로 인코딩되며 검출단(135)의 반사 스펙트럼의 변화를 분석함으로써 추론할 수 있다. 또한, 스펙트럼 변화를 검출하는 여러 기술들 예컨대, 주어진 파장에서 반사된 전력을 측정하고, 스펙트럼 피크 시프트를 추적함으로써 위상지연를 얻어 낼 수 있다.

간섭계의 간섭 출력 광 전력(Pr)과 위상은 아래의 수학식9와 같이 정리된다.

여기서 φ는 센싱부분(142) 끝 부분에서 발생한 위상차, r은 순수한 실리카(silica)의 유효(effective) 반사율이고, L은 접합 광섬유 즉 센싱부분(142)의 길이, 그리고 λ는 적용되는 광원부(110)의 동작파장 예를 들면 1540nm~1550nm사이의 동작파장이다. 위상차가 간섭조건 (m은 상수)를 만족하기 때문에, 대응되는 파장의 길이는 아래의 수학식10과 같이 표현될 수 있다.

위 수학식 10은 FSR이 유효 반사율과 센싱부분(142)의 길이가 서로 관련이 있음을 보여준다.

일반적으로 사용하는 접합 단일모드의 광섬유는 약 0.02의 반사율의 차를 갖는 분산보상형의 광섬유로서 코어와 클래드에 의해서 광 위상차가 얻어진다.

그런데, 본 발명에서 구현한 접합 광섬유는 즉 센싱부분(142)은 편광 유지형 광섬유로서 광 위상차가 1.42의 유효 반사율을 가진 코어에 직접 얻어진다. 이것은 기존의 간섭계에서보다 훨씬 크므로 수십 밀리미터의 소형사이즈에 기여할 수 있다.

한편, 센싱부분(142)은 온도 변화에 따라 유효 반사율 r과 길이 L이 변화게 되고, 수학식 9로부터 반사광의 피크 파장변위는 아래의 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.

여기서, α=19.92×10^-6, β=1.32×10^- ⁶이고, 각각 열팽창 계수와 순수 실리카(silica)의 열광학 계수를 나타낸다.

제안된 간섭계의 온도 민감도는 수학식 11에 의하여 1550nm의 동작파장에서 32.88 pm /℃ 으로 산출된다.

한편, 이러한 관계에서 센싱부분(142)의 온도 변화에 따른 간섭계의 위상변화는 아래의 수학식 12로 나타낼 수 있다.

위 수학식 12에서 온도 변화에 따른 굴절율 α의 변화가 간섭계의 길이 변화보다 크기 때문에 길이 변화에 의한 위상변화를 무시할 수 있다.

또한, 온도 변화에 따른 간섭계의 광로의 길이차(Di)의 신호 변화를 검출하기 위해서 광원 스펙트럼을 이용한 두 개의 피크가 검출되고 인접된 피크 파장을 이용하면 아래의 수학식 13을 이용하여 산출할 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 인접된 피크 파장의 위상차이로부터 온도를 산출할 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 온도 산출부(170)는 광검출부(160)에서 출력되는 전기신호로부터 간섭계의 간섭 출력신호의 위상변화를 측정하고, 이로부터 온도를 산출하도록 구축되면 된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 광검출부(160)에서 검출되어 출력되는 입력광 스펙트럼에 해당하는 신호에 대해 광스펙트럼 관점에서 보면, 초기 온도에서 실선으로 표기된 초기 스펙트럼은 시간경과 후 온도 변화에 따라 일점 쇄선으로 표기된 변동 스펙트럼 형태로 피크 파장이 천이된다.

한편, 온도 변화에 따른 위상 천이를 산출하기 위한 온도 산출부(170)는 도 5에 도시된 바와 같이 광검출부(160)에서 출력되는 신호에 대해 선형 보간법에 의하여 파수(wave number) 영역으로 변환한다(단계 210).

다음으로 온도 산출부(170)는 신호의 주파수 성분을 분석하기 위해 이산 푸레에 변환(DFT)을 하고(단계 220), 이산 푸리에 변환에 의해 획득된 데이터로부터 주파수 영역에서 인접된 두 개의 피크 파장을 탐색하고(단계 230), 탐색된 2개의 피크파장으로부터 앞서 설명된 광경로차(Di)를 산출하고(단계 240), 산출된 광경로차 정보로부터 앞서 설명된 산출방식에 의해 온도를 산출하도록 구축될 수 있다.

또한, 입력광 스펙트럼에 대해서는 측정 정밀도를 높이기 위해 대역통과 필터를 통해 필터링 한 후 앞서 설명된 광경로차 정보를 산출하도록 구축될 수 있다.

한편, 실험을 통해 편광유지 광섬유로 된 100㎛ 길이의 센싱부분(142)의 끝을 단일모드 광섬유로 된 전송부분(141)에 어긋나게 접합한 간섭계의 경우 대략 10dB의 소실비(extinction ratio)와 8.24nm의 FSR을 제공할 수 있음을 확인하였다.

이러한 간섭계 구조는 소형이고, 제작이 간단하며 경제적인 장점을 제공한다.

110: 광원부 130: 광중계부
140: 센싱 광섬유 160: 광검출부
170: 온도 산출부

Claims

수배전반에 설치되어 온도를 측정하는 수배전반용 온도 검출기에 있어서,
광을 출사하는 광원부와;
상기 광원부에서 출사된 광을 입력받아 적어도 하나의 센싱출력단을 통해 출력하고, 상기 센싱 출력단을 통해 역으로 입사되는 광을 검출단을 통해 출력하는 광중계부와;
상기 센싱 출력단을 통해 접속되며 제1코어와 제1클래드를 갖는 단일모드 광섬유로 된 전송부분과, 상기 전송부분의 종단면에 제2코어와 제2클래드를 갖는 광섬유로 접합된 센싱부분을 갖되 상기 전송 부분의 상기 제1코어의 중심에 대해 상기 센싱부분의 상기 제2코어의 중심이 상기 전송부분의 연장방향과 직교하는 방향을 따라 어긋나게 접합된 센싱 광섬유와;
상기 센싱 광섬유로부터 상기 광중계부를 통해 상기 검출단에서 출력되는 광을 검출하는 광검출부와;
상기 광검출부에서 출력되는 신호로부터 상기 센싱부분이 위치한 환경의 온도를 산출하는 온도 산출부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 수배전반용 광섬유 온도검출기.
제1항에 있어서, 상기 센싱부분은 편광유지 광섬유가 적용된 것을 특징으로 하는 수배전반용 광섬유 온도검출기.
제2항에 있어서, 상기 센싱 광섬유는 상기 전송부분의 상기 제1코어 종단에 상기 센싱부분의 상기 제2클래드의 일부가 접합되고, 상기 전송부분의 상기 제1코어 종단의 나머지는 외부로 노출되게 형성된 것을 특징으로 하는 수배전반용 광섬유 온도검출기.
제2항에 있어서, 상기 전송부분의 제1코어의 중심과 상기 센싱부분의 제2코어 중심과의 이격거리가 50 내지 100㎛가 되게 상기 센싱부분이 상기 전송부분에 접합된 것을 특징으로 하는 수배전반용 광섬유 온도검출기.
제2항에 있어서, 상기 센싱부분의 길이는 100㎛ 내지 3cm인 것을 특징으로 하는 수배전반용 광섬유 온도 검출기.
제2항에 있어서, 상기 광중계부는 광커플러와 광서큘레이터 중 적어도 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 수배전반용 광섬유 온도 검출기.