KR101698836B1 - Acceleration measuring system using optical fiber - Google Patents

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KR101698836B1
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배일호
배현명
배영윤
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화이버트론 주식회사
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Abstract

The present invention relates to an acceleration measuring system using an optical fiber, in which an accurate earthquake simulation is achieved by accurately measuring acceleration in the three axial directions, power supply on a detecting unit is unnecessary, the configuration is simple, maintenance is almost unnecessary due to improved durability, and a remote control is available. The present invention provides an acceleration measuring system including: a weight matter; an elastic member having one end fixed to the weight matter and an opposite end connected to an object to be measured with acceleration; and an optical fiber extending parallel to the elastic member, having one end connected to the object and an opposite end connected to the weight matter, and including a ring shape part as a portion of the optical fiber.

Description

광섬유를 사용하는 가속도 측정 시스템{ACCELERATION MEASURING SYSTEM USING OPTICAL FIBER}[0001] ACCELERATION MEASURING SYSTEM USING OPTICAL FIBER [0002]

본 발명은 광섬유를 사용하는 가속도 측정 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로, 원격에서도 3축의 가속도를 정확하게 측정할 수 있어 지진 모사도가 가능하며, 측정부에 전원 공급이 필요 없는 내구성이 향상되고, 유지관리 비용을 절약할 수 있는, 3축 광섬유 가속도 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an acceleration measuring system using an optical fiber, and more particularly, it is possible to accurately measure acceleration of three axes even at a remote location, to enable a seismic simulation, to improve the durability of the measuring unit, And more particularly, to a triaxial fiber acceleration measurement system capable of saving maintenance costs.

일반적으로, 가속도 센서는 물체의 가속도를 측정하기 위해서, 센서 내부에 예를 들어, 용수철의 일단에 위치 변경이 가능하게 질량체를 배치하고, 이 질량체에 힘이 작용하여 질량체가 용수철의 길이방향으로 변위되면, 이 변위에 대응하여 전기적 물리량, 예를 들어 커패시턴스의 변화를 유도하고, 이를 사용하여 가속도를 측정하는 것으로서, 지진의 진동가속도를 측정할 목적으로 오래 전부터 지진계의 하나로 발달해왔고, 최근에는 차량의 에어백 작동용으로, 항공기의 가속도, 교량의 진동 등의 측정용으로 다양한 분에에서 사용되고 있다.Generally, in order to measure the acceleration of an object, an acceleration sensor generally includes a mass body disposed in the sensor so as to be able to change position, for example, at one end of the spring, and a force acts on the mass body to displace the mass in the longitudinal direction of the spring Has been developed as one of the seismometers for the purpose of measuring the vibration acceleration of an earthquake and measuring the acceleration by using the electric physical quantity, for example, the change of the capacitance in response to the displacement, and recently, It is used for airbag operation, for various purposes such as measurement of acceleration of aircraft, vibration of bridges and so on.

한편, 지진을 계측하기 위해서는, 지표에 수직 방향의 진동 및 평행한 횡 방향의 진동에 대해서도 가속도를 측정하여야 하나, 횡 방향은 불특정되어 있어 다수 개의 가속도 센서가 설치되어야 할뿐만 아니라, 종래의 가속도 센서는 횡 방향으로는 감도가 낮다는 단점이 있다.In order to measure an earthquake, the acceleration should be measured for the vibration in the vertical direction to the surface and the vibration in the horizontal direction in parallel. However, since the lateral direction is not specified, a plurality of acceleration sensors must be installed, Has a disadvantage in that the sensitivity is low in the lateral direction.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 3축 가속도를 모두 감지할 수 있는 3축 가속도 센서가 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술로 제작되고 있다. 이와 같은 3축 가속도 센서는 제작 공정이 간단하고, 온도 변화에 둔감한 장점은 있으나, 센서부에 전원이 공급되어야 하고, 습기, 누전/낙뢰 등에 의하여 오작동되거나 충격에 의해 파손될 수 있는 등 유지관리 및 내구성에 문제가 있다.In order to solve these problems, a three-axis acceleration sensor capable of detecting all of three-axis acceleration is manufactured by MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology. Such a three-axis acceleration sensor has a simple manufacturing process and is advantageous in that it is insensitive to temperature change. However, the three-axis acceleration sensor needs to be supplied with power to the sensor unit, and may be damaged due to moisture, short circuit, lightning, There is a durability problem.

3축 가속도의 다른 구성이 대한민국 등록특허 제10-1427810호 (2014. 8. 1)에 개시된다. 도 6을 참조하여, 상기 등록특허에 개시된 3축 가속도 센서의 구성을 살펴보면, 3축 방향 가속도를 측정하기 위해서, 직육면체 형상의 케이스(200) 내부에 진동에 반응하는 질량체(600)가 배치되고, 이 질량체(600)의 3축(x, y, z 축) 방향 진동을 가이드하기 위한 x, y 및 z 축 가이드(300, 400, 500), 및 질량체(600)의 진동을 감지하는 센서부(700)가 마련된다. 그러나, 이와 같은 구성은 각각의 가이드(300, 400, 500)와 질량체(600)가 슬라이딩 가능하게 연결되어 구성이 복잡할 뿐만 아니라, 슬라이딩시 불가피하게 동반되는 마찰력으로 인해 정확도가 저하될 수 있다. 특히, 영하의 날씨에서 가이드 틈새에 들어간 습기가 얼어서 아예 작동 불능상태에 놓일 수도 있다.Another configuration of the three-axis acceleration is disclosed in Korean Patent No. 10-1427810 (Aug. 1, 2014). Referring to FIG. 6, in the configuration of the three-axis acceleration sensor disclosed in the above patent, a mass body 600 responsive to vibration is disposed inside a case 200 having a rectangular parallelepiped shape in order to measure three-axis acceleration, Y, and z axes guides 300, 400, and 500 for guiding three-axis (x, y, z axis) vibration of the mass body 600 and a sensor unit 700 are provided. However, in such a configuration, the guides 300, 400, and 500 and the mass body 600 are slidably connected to each other so that the configuration is complicated, and accuracy may be lowered due to frictional force inevitably accompanied by sliding. In particular, in sub-zero weather, the moisture entering the guide gap may freeze and become inoperable.

또한, 센서부(700)는 질량체(600)에 대한 상대적 변위를 다수의 광섬유 FBG(fiber bragg grating) 센서로 감지하도록 구성되어 있어, 최대 측정 범위(Gauge Range)가 약 50mm ~ 100 mm 정도에 불과하므로, 가속도 감지범위가 제한된다. The sensor unit 700 is configured to detect relative displacement of the mass body 600 with a plurality of fiber bragg grating (FBG) sensors, and the maximum measurement range (Gauge Range) is only about 50 mm to 100 mm Therefore, the acceleration detection range is limited.

또한, 광섬유 FBG 센서는 저출력 광대역의 광원을 이용하고 반사광 수신회로에 파장분리회로에서 상당한 감쇄가 수반되므로 측정거리가, 협대역 고출력 레이저 광원을 사용하고 초민감 APD(avalanche photo diode) 수광소자를 사용하여 레일리 후방 산란광을 측정하는 OTDR(optical time-domain reflector method)에 비교하여(광통신 케이블 점검 및 유지관리에 주로 사용되는 OTDR은 그 기술이 성숙된 상태이고 최대측정거리가 260km에 달한다), 매우 작을 뿐만 아니라, 실제 광섬유 FBG 센서를 현장에 사용해본 결과로서 그 측정거리가 어느 정도인지 확인된 보고도 없다.In addition, the optical fiber FBG sensor uses a low-power broadband light source and the reflected light receiving circuit is accompanied by significant attenuation in the wavelength separation circuit. Therefore, a narrow-band high-power laser light source is used and a very sensitive APD (avalanche photo diode) Compared to the optical time-domain reflector (OTDR), which is used to measure Rayleigh backscattering, the OTDR, which is mainly used for fiber optic cable inspection and maintenance, is mature and has a maximum measuring distance of 260 km. In addition, there is no report on the actual measurement distance of the fiber optic FBG sensor.

대한민국 실용신안등록 제20-0429342호 (2006. 10. 16)Korea Utility Model Registration No. 20-0429342 (2006.10.16) 대한민국 등록특허 제10-1427810호 (2014. 08. 01)Korean Patent No. 10-1427810 (2014. 08. 01)

D. Marcuse, “Curvature loss formula for optical fibers”, J. Opt. Soc. Amer. B, vol. 66, pp. 216-220, Mar 1976. D. Marcuse, " Curvature loss formula for optical fibers ", J. Opt. Soc. Amer. B, vol. 66, pp. 216-220, Mar 1976. SHYH-LIN TSAO, WEN-MING CHENG, Fiber and Integrated Optics, 21:333344, 2002 Copyright ⓒ 2002 Taylor & Francis 0146-8030/02 $12.00 C .00 DOI: 10.1080/0146803029008772, "Simplified Formula of Bending Loss for Optical Fiber Sensors", National Taiwan Normal University Optical Fiber System Laboratory Institute of Electro-Optical Science and Technology Taipei, TaiwanCopyright ⓒ 2002 Taylor & Francis 0146-8030 / 02 $ 12.00 C .00 DOI: 10.1080 / 0146803029008772, "Simplified Formula of Bending Loss for Optical Fiber ", " SHYH-LIN TSAO, WEN-MING CHENG, Sensors ", National Taiwan Normal University Optical Fiber System Laboratory of Electro-Optical Science and Technology Taipei, Taiwan Andre Martins, Ana M. Rocha, B. Neto, A. L. J. Teixeira, M. Facao, R. N. Nogueira, M. J. Lima, P.S. Andre, Modeling of Bend Losses in Single-Mode Optical Fibers,Instituto de Telecomunicacoes, Campus de Santiago, 3810-193 Aveiro,Portugal Andre Martins, Ana M. Rocha, B. Neto, A. L. J. Teixeira, M. Facao, R. N. Nogueira, M. J. Lima, Andre, Modeling of Bend Losses in Single-Mode Optical Fibers, Instituto de Telecomunicacoes, Campus de Santiago, 3810-193 Aveiro, Portugal

본 발명은 상술된 바와 같은 문제를 해소하기 위해서 안출된 것으로서, 질량체가 마찰력을 받으면서 슬라이딩되는 가이드를 사용하지 아니하여, 축 방향의 가속도를 정확하게 측정하여 정확한 지진모사가 가능하며, 감지부에 전원 공급이 필요치 아니하고, 구성이 간단하여, 내구성이 향상되고 유지 관리가 거의 불필요하며, 원격(예를 들어, 대략 200km 이하)에서도 운용될 수 있는 3축 광섬유 가속도 측정 시스템을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide an acceleration sensor capable of precisely measuring an acceleration in an axial direction without using a guide sliding on a mass body under frictional force, Axis fiber optic acceleration measurement system that is simple in construction, durable and requires little maintenance, and can be operated remotely (for example, approximately 200 km or less).

이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 일 양태에 따르면, 질량체; 상기 질량체에 일단이 고정되고 타단은 가속도를 측정하고자 하는 대상 물체와 연결되는 탄성 부재; 및 상기 탄성부재와 나란하게 연장되고, 일단은 상기 대상 물체와 연결되고, 타단은 상기 질량체와 연결되는 광섬유의 일부분으로서, 링 형상부를 구비하는, 상기 광섬유를 포함하는, 가속도 측정 시스템이 제공된다.To achieve this object, according to one aspect of the present invention, An elastic member having one end fixed to the mass body and the other end connected to an object to be measured; And an optical fiber, wherein the optical fiber includes a ring-shaped portion as a portion of an optical fiber extending in parallel with the elastic member, one end connected to the object, and the other end connected to the mass.

상기 가속도 측정 시스템은 상기 링 형상부의 반경이 변화될 때 발생되는 굽힘 광 손실의 변화를 사용하여 반경의 변화량을 산출하는 연산부를 더 포함할 수 있다. The acceleration measurement system may further include an operation unit that calculates a change amount of the radius using a change in the bending light loss generated when the radius of the ring-shaped portion is changed.

상기 연산부는 상기 반경의 변화량으로부터 상기 탄성부재의 길이 변화량을 산출하고, 상기 길이 변화량으로부터 가속도를 산출할 수 있다.The calculation unit may calculate the length change amount of the elastic member from the change amount of the radius and calculate the acceleration from the length change amount.

상기 연산부는 상기 반경의 변화량으로부터 상기 탄성부재의 길이 변화량을 산출하고, 상기 길이 변화량으로부터 변위를 산출할 수 있다. The calculation unit may calculate the length change amount of the elastic member from the change amount of the radius and calculate the displacement from the length change amount.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 직육면체 케이스; 상기 케이스 내에 배치되는 질량체; 상기 케이스의 제1 수직 모서리에 일단이 연결되고, 상기 질량체에 타단이 연결되는 제1 탄성부재; 상기 케이스의 제2 수직 모서리에 일단이 연결되고, 상기 질량체에 타단이 연결되는 제2 탄성부재; 상기 케이스의 상기 제1 수직 모서리와 대칭되는 제3 수직 모서리에 일단이 연결되고, 상기 질량체에 타단이 연결되는 제3 탄성부재; 상기 케이스의 상측 표면에 일단이 연결되고, 상기 질량체에 타단이 연결되는 제4 탄성부재; 및 상기 제1 내지 제4 탄성 부재를 따라서 각각 연장되는 제1 내지 제4 광섬유로서, 각각의 일단이 상기 질량체에 연결되고, 각각의 타단은 상기 케이스에 연결되고, 링 형상부를 구비하는, 상기 제1 내지 제4 광섬유를 포함하는, 가속도 측정 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a display device comprising: a rectangular parallelepiped case; A mass disposed within the case; A first elastic member having one end connected to a first vertical edge of the case and the other end connected to the mass; A second elastic member having one end connected to a second vertical edge of the case and the other end connected to the mass; A third elastic member having one end connected to a third vertical edge symmetrical with the first vertical edge of the case and the other end connected to the mass; A fourth elastic member having one end connected to an upper surface of the case and the other end connected to the mass; And first to fourth optical fibers respectively extending along the first to fourth elastic members, wherein one end of each of the first to fourth optical fibers is connected to the mass body, the other end of each of the first to fourth elastic fibers is connected to the case, 1 to 4 < th > optical fiber.

상기 가속도 측정 시스템은 상기 제1 내지 제 4 광섬유와 연결되어 굽힘 광 손실을 측정하기 위한 측정부를 더 포함할 수 있다.The acceleration measurement system may further include a measurement unit connected to the first through fourth optical fibers to measure a bending light loss.

본 발명은 질량체가 마찰력을 받으면서 슬라이딩되는 가이드를 사용하지 아니하고, 3축 방향의 가속도를 정확하게 오작동없이 측정하여 정확한 지진모사가 가능하며, 감지부에 전원 공급이 필요치 아니하고, 구성이 간단하고, 환경에 강하여 반영구적으로 사용될 수 있어 그간 지진계 사용현장에서 경험한 오작동과 유지관리 어려움을 해소하고 간편하고 신뢰도 높은 지진계측 수단을 제공한다. 또한, 대략 200km정도 원격게측이 가능하여 종래의 지진계보다 대략 1분정도 조기경보가 가능할 뿐만 아니라 지중 또는 해저 진앙지 가까이 접근하여 종래의 지진계로서는 도저히 감지되지 아니하는 진앙지 거동을 실시간 생생하게 모니터링할 수 있어, 마치 수 1000km 떨어진 지역에서 발생한 태풍을 위성으로 관측하여 수 일전 태풍예보가 가능하듯이 이러한 지진예보도 실현가능하게 할 것으로 기대된다.The present invention is capable of precise seismic simulation by accurately measuring the acceleration in the three-axis direction without using a guide that slides while the mass is subjected to frictional force, does not require power supply to the sensing unit, And can be used semi-permanently. Therefore, it is possible to solve the malfunction and maintenance difficulties experienced in the field of the seismic system and provide a simple and reliable seismic measuring means. In addition, since the remote sensor can be operated by about 200 km, it is possible to provide an early warning of about one minute in comparison with the conventional seismometer, and it is possible to vividly monitor the epicenter behavior which can not be easily detected by the conventional seismometer, It is expected that this earthquake forecast can be realized as a typhoon can be forecasted a few days ago by observing a typhoon that occurred in a region 1,000 km away.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광섬유를 사용하는 3축 광섬유 가속도 측정 시스템의 구성을 개략적으로 도시하는 블록 다이어그램이고,
도 2는 초기 상태에 있는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 광섬유 가속도 측정 시스템의 감지부의 개략적인 개념도이고,
도 3은 힘이 작용하는 상태에 있는, 도 2의 감지부의 개략적인 개념도이고,
도 4는 도 3의 상태를 개념적으로 표시하는 그래프이고,
도 5는 굽힘 반경과 광손실 사이의 관계를 나타내는 그래프이고,
도 6은 종래 기술에 따른 3축 가속도 측정 시스템의 개략적인 사시도이다.
1 is a block diagram schematically showing a configuration of a three-axis optical fiber acceleration measuring system using an optical fiber according to an embodiment of the present invention,
2 is a schematic conceptual view of the sensing part of the optical fiber acceleration measurement system according to an embodiment of the present invention in an initial state,
Fig. 3 is a schematic conceptual view of the sensing unit of Fig. 2 in a state in which a force is applied,
Fig. 4 is a graph conceptually showing the state of Fig. 3,
5 is a graph showing the relationship between the bending radius and the optical loss,
6 is a schematic perspective view of a prior art triaxial acceleration measurement system.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태가 설명되며, 이를 통해 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 이를 달성하는 방법이 명확하게 이해될 수 있다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, and the advantages and features of the present invention and methods of achieving the same can be clearly understood.

또한, 이하 설명은 본 발명의 실시형태에 관한 것으로서, 본 발명이 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 이하 설명에서 언급된 것과는 다른 여러 형태로 구현될 수 있다는 점은 당업자에게 명확할 것이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms other than those described in the following description without departing from the technical spirit of the present invention It will be apparent to those skilled in the art.

이하 설명되는 실시형태는 본 발명의 개시가 완전하도록 하기 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범위를 명확하게 알려주기 위해 제공되는 것이나, 본 발명의 범위는 청구항에 의해서 정의될 뿐이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed and will become apparent to persons skilled in the art upon a reading of this disclosure. It is only defined by the claims.

한편, 이하 설명되는 어떤 실시형태에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여, 그리고 간결성을 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.On the other hand, well-known components, well known operations, and well-known techniques in some embodiments described below are not specifically described for the sake of brevity and for the sake of brevity.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이지, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아님에 주의한다.It is also to be noted that like reference numerals refer to like elements throughout the specification and the terms used herein are intended to be illustrative of the embodiments and not to limit the invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise, and the constituents and acts referred to as " comprising (or having) " do not exclude the presence or addition of one or more other constituents and actions .

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless they are defined.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른, 광섬유를 사용하는 3축 광섬유 가속도 측정 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 블록다이어그램이 도시되고, 도 2를 참조하면, 초기 상태(감지부의 질량체에 작용되는 힘이 0인 경우)에 있는, 도 1에 도시된 광섬유를 사용하는 3축 광섬유 가속도 측정 시스템의 감지부의 개략적인 개념도가 도시되고, 도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 감지부의 질량체에 작용되는 힘의 합이 0이 아닌 상태에서 가속도를 측정하는 상태를 도시하는 개략적인 개념도가 도시되고, 도 4를 참조하면, 도 3에 도시된 3축 광섬유 가속도 측정 시스템에서, xyz 좌표축에서 변위된 질량체의 좌표를 도시하는 그래프이다.Referring to FIG. 1, there is shown a block diagram illustrating a schematic configuration of a three-axis optical fiber acceleration measurement system using an optical fiber according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, 1 is a schematic view of a sensing part of a three-axis optical fiber acceleration measuring system using the optical fiber shown in Fig. 1, and Fig. 3 is a schematic view of the sensing part shown in Fig. 2 A schematic conceptual diagram showing a state in which the acceleration is measured in a state where the sum of the forces acting on the mass is not 0 is shown. Referring to FIG. 4, in the three-axis optical fiber acceleration measurement system shown in FIG. 3, Fig. 7 is a graph showing the coordinates of displaced masses. Fig.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 3축 광섬유 가속도 측정 시스템은 측정부(1), 광전송부(2) 및 감지부(3)를 포함할 수 있다. 광원(11)은 제어부(17)로부터의 신호에 따라 소정의 파장을 갖는 광을 송출하고, 이 광은 광입출구(16)를 통해서, 그리고 광전송부(2)를 거쳐 후술되는 감지부(3)에 입사된다. 광전송부(2)는 감지부(3)에 마련된 광섬유(31, 32, 33, 34)와 연결되는 광섬유를 포함할 수 있다. 감지부(3)로부터, 좀 더 구체적으로, 후술되는 바와 같이 광섬유(31, 32, 33, 34)의 링 형상부(27, 28, 29, 30)로부터 반송되는 반송광은 광전송부(2)를 거쳐 광입출구(16)로 되돌아와 광검출부(15)에서 굽힘 광 손실 값을 검출하고, 연산부(14)는 이 검출값을 사용하여 제1 내지 제4 탄성부재(23, 24, 25, 26)의 길이(질량체와 기준점간의 거리) 및 이를 이용해서 3축의 가속도(ax, ay, az)를 산출한다. 이렇게 구해진 가속도는 표시부(13)로 보내져, 작업자에게 표시될 수 있으며, 미리 설정된 값 이상으로 위험 징후가 포착되면 I/F(interface)부(12)에서 경고음, 경고등 등이 구동될 수 있다. 또한, 위에서 검출된 데이터 및 산출된 데이터는 다른 서버(미도시)에 전송될 수도 있다.2, the three-axis optical fiber acceleration measurement system according to an embodiment of the present invention may include a measurement unit 1, an optical transmission unit 2, and a sensing unit 3. [ The light source 11 emits light having a predetermined wavelength according to a signal from the control unit 17 and the light is transmitted through the light input / output port 16 and the optical transmission unit 2 to the sensing unit 3, . The optical transmission unit 2 may include an optical fiber connected to the optical fibers 31, 32, 33, and 34 provided in the sensing unit 3. More specifically, as described below, the light transmitted from the ring-shaped portions 27, 28, 29 and 30 of the optical fibers 31, 32, 33, and 34 is transmitted from the sensing portion 3 to the optical transmission portion 2, And then returns to the light input / output port 16 to detect the bending light loss value in the light detecting unit 15. The calculating unit 14 calculates the first to fourth elastic members 23, 24, 25, 26 (A x , a y , a z ) of the three axes is calculated by using the length (the distance between the mass and the reference point) of the three axes. The acceleration thus obtained can be sent to the display unit 13 and displayed to the operator. When a danger sign is detected at a preset value or more, the alarm unit, the warning lamp, and the like can be driven in the I / F (interface) unit 12. Further, the data detected above and the calculated data may be transmitted to another server (not shown).

도 2 및 도 3을 참조하여, 감지부(3)에 대해서 설명한다. 감지부(3)는 가속도를 측정하고자 하는 대상이 되는 물체, 예를 들어, 차량, 항공기, 또는 지진파를 검출하고자 하는 지표 내지 지중에 장착될 수 있다. 감지부(3)는 광전송부(2)에 의해서 광출입구(16)와 연결된다.The sensing unit 3 will be described with reference to Figs. 2 and 3. Fig. The sensing unit 3 may be mounted on an object or an object for detecting acceleration, for example, a vehicle, an aircraft, or a seismic wave to be detected. The sensing unit 3 is connected to the optical port 16 by the optical transmission unit 2.

도 2에 도시된 바와 같이, 감지부(3)는 직육면체 형상의 케이스(50), 케이스(50) 내부에 배치되는 질량체(22), 질량체(22)에 일단이 연결되고 타단은 케이스(50)의 제1 수직 모서리에 연결되는 제1 탄성부재(23), 질량체(22)에 일단이 연결되고 타단은 케이스(50)의 제2 수직 모서리에 연결되는 제2 탄성부재(24), 질량체(22)에 일단이 연결되고 타단은 케이스(50)의 제3 수직 모서리에 연결되는 제3 탄성부재(25), 및 질량체(22)에 일단이 연결되고 타단은 케이스(50)의 상측면에 연결되는 제4 탄성부재(26)를 포함할 수 있다. 2, the sensing unit 3 includes a case 50 having a rectangular parallelepiped shape, a mass body 22 disposed inside the case 50, one end connected to the mass body 22 and the other end connected to the case 50, A second elastic member 24 having one end connected to the mass 22 and the other end connected to the second vertical edge of the case 50, a first resilient member 23 connected to the first vertical edge of the mass 22 And the other end is connected to the third vertical edge of the case 50. The other end of the elastic member 25 is connected to the upper surface of the case 50 And may include a fourth elastic member 26.

또한, 도 2에 도시된 초기 위치, 즉 감지부(3)가 장착되는 대상 물체에 작용되는 힘의 합이 0인 상태에서, 질량체(22)는 xyz 좌표계의 원점에 배치되고, 제1 탄성부재(23)와 제3 탄성부재(25)의 종방향 축선은 y축상에 있으며, 상기 타단은 각각 Y0 및 -Y0에 있고, 제2 탄성부재(24)의 종방향 축선은 x축상에 있으며, 상기 타단은 X0에 배치되고, 제4 탄성부재(26)의 종방향 축선은 z축상에 있으며, 상기 타단은 Z0에 배치된다. 따라서, 제1 내지 제4 탄성부재(23, 24, 25, 26) 각각의 길이는 타단의 좌표값에 대응한다.2, the mass body 22 is disposed at the origin of the xyz coordinate system in a state where the sum of the forces acting on the object to which the sensing unit 3 is mounted is zero, The longitudinal axes of the first elastic member 23 and the third elastic member 25 are on the y axis and the other ends are respectively at Y 0 and -Y 0 and the longitudinal axis of the second elastic member 24 is on the x axis , The other end is disposed at X 0 , the longitudinal axis of the fourth elastic member 26 is on the z-axis, and the other end is disposed at Z 0 . Therefore, the length of each of the first to fourth elastic members 23, 24, 25, and 26 corresponds to the coordinate value of the other end.

또한, 제1 내지 제4 광섬유(31, 32, 33, 34) 각각은 1회 감김으로써 형성되는 제1 내지 제4 링 형상부(27, 28, 29, 30)를 구비한다. 제1 내지 제4 광섬유(31, 32, 33, 34) 각각은 제1 내지 제4 탄성부재(23, 24, 25, 26)와 각각 제1 내지 제4 연결부재(41, 42, 43, 44)에 의해서 연결될 수도 있다. 제1 내지 제4 연결부재(41, 42, 43, 44)는 제1 내지 제4 탄성부재(23, 24, 25, 26)의 신축에 의해서 링 형상부(27, 28, 29, 30)의 직경이 감소 또는 증가될 수 있도록 제1 내지 제4 광섬유(31, 32, 33, 34)를 제1 내지 제4 탄성부재(23, 24, 25, 26)의 일 부분, 예를 들어 중앙점에 연결한다. 또한, 케이스(50)를 관통하는 제1 내지 제4 광섬유(31, 32, 33, 34)의 지점은, 제1 내지 제4 광섬유(31, 32, 33, 34)가 케이스(50)의 외측으로 인출되거나 또는 외측으로부터 내측으로 인입되지 않도록 케이스(50)에 고정될 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 광섬유(31, 32, 33, 34) 각각의 단부는 질량체(22)에 고정될 수 있다. Each of the first to fourth optical fibers 31, 32, 33, and 34 has first to fourth ring-shaped portions 27, 28, 29, and 30 formed by winding once. Each of the first to fourth optical fibers 31, 32, 33 and 34 is connected to the first to fourth elastic members 23, 24, 25 and 26 and the first to fourth connection members 41, 42, 43 and 44 ). The first to fourth connecting members 41, 42, 43 and 44 are formed by the expansion and contraction of the first to fourth elastic members 23, 24, 25 and 26, The first to fourth optical fibers 31, 32, 33 and 34 are arranged at a portion of the first to fourth elastic members 23, 24, 25 and 26, for example, at a central point Connect. The positions of the first to fourth optical fibers 31, 32, 33 and 34 passing through the case 50 are such that the first to fourth optical fibers 31, 32, 33 and 34 are located outside the case 50 Or may be fixed to the case 50 so as not to be drawn in from the outside. Further, the ends of each of the first to fourth optical fibers 31, 32, 33, and 34 may be fixed to the mass body 22.

만약, 감지부(3)가 장착되는 물체에 작용되는 힘의 합이 0이 아니면, 질량체(22)에 작용되는 힘의 합도 0이 아니고, 따라서, 질량체(22)는 임의의 방향으로 작용되는 힘에 의해서, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 변위될 수 있다. 즉, 질량체(22)의 좌표는 원점이 아니라 (x, y, z)로 변경되고, 제1 내지 제4 탄성부재(23, 24, 25, 26) 각각의 일단의 좌표도 (x, y, z)가 된다(편의상, 질량체(22)가 부피가 없는 것으로 간주 된다). 이때, 제1 내지 제4 탄성부재(23, 24, 25, 26) 각각의 길이를

Figure 112016098461672-pat00001
라고 하면, 도 4와 같이 표현될 수 있다.If the sum of the forces acting on the object to which the sensing part 3 is mounted is not 0, the sum of the forces acting on the mass body 22 is not zero, and therefore, the mass body 22 is operated in any direction It can be displaced by force, for example, as shown in Fig. That is, the coordinates of the mass body 22 are changed to (x, y, z) instead of the origin, and the coordinates of the ends of each of the first to fourth elastic members 23, 24, 25, z) (for convenience, the mass body 22 is regarded as having no volume). At this time, the length of each of the first to fourth elastic members 23, 24, 25,
Figure 112016098461672-pat00001
, It can be expressed as shown in FIG.

즉, 도 4에서, 3차원 공간에 위치한 질량 m인 질량체(M)의 좌표(x, y, z)와 3축상에 위치한 4개 기준점(X0, Y0, -Y0, Z0) 사이의 거리 각각(

Figure 112016098461672-pat00002
)이 도시된다.4, the coordinates (x, y, z) of the mass M located in the three-dimensional space and the four reference points (X 0 , Y 0 , -Y 0 , Z 0 ) located on the three axes Respectively.
Figure 112016098461672-pat00002
).

우선, 후술되는 바와 같이 4개의 거리 (

Figure 112016098461672-pat00003
)가 산출되었다고 전제하고, 질량체(M)의 좌표값(x, y, z)의 계산 방법이 설명된다.First, as will be described later,
Figure 112016098461672-pat00003
(X, y, z) of the mass M is calculated based on the assumption that the coordinates (x, y, z) of the mass M are calculated.

4개의 거리와 3 좌표간의 관계는 아래 4개의 수학식(1 ~ 4)으로 표현될 수 있다.The relationship between the four distances and the three coordinates can be expressed by the following four equations (1 to 4).

Figure 112016098461672-pat00004
Figure 112016098461672-pat00004

Figure 112016098461672-pat00005
Figure 112016098461672-pat00005

Figure 112016098461672-pat00006
Figure 112016098461672-pat00006

Figure 112016098461672-pat00007
Figure 112016098461672-pat00007

수학식(4)에서 수학식(3)을 빼면

Figure 112016098461672-pat00008
을 얻고, 그 다음 수학식(5)에서 y를 얻는다.Subtracting Equation (3) from Equation (4)
Figure 112016098461672-pat00008
, And then obtains y in the following equation (5).

Figure 112016098461672-pat00009
Figure 112016098461672-pat00009

다음은 may = -ky 로부터 최종 원하는 y축 방향 가속도 ay를 다음과 같이 얻는다.The final desired y-axis acceleration a y from ma y = -ky is then obtained as:

Figure 112016098461672-pat00010
Figure 112016098461672-pat00010

위에서 제1 내지 제4 탄성부재(23, 24, 25, 26)의 탄성계수는 모두 k로 동일하도록 선택되었다.The elastic modulus of the first to fourth elastic members 23, 24, 25, and 26 were all selected to be equal to k.

수학식(1)에서 수학식(3)을 빼면

Figure 112016098461672-pat00011
을 얻고, 수학식(4)에서 수학식(1)을 빼면
Figure 112016098461672-pat00012
를 얻고, 다시 이 두 식간에 빼기를 하면
Figure 112016098461672-pat00013
를 얻고, 다음 식에서 z를 얻는다.Subtracting Equation (3) from Equation (1)
Figure 112016098461672-pat00011
And subtracting the equation (1) from the equation (4)
Figure 112016098461672-pat00012
, And subtracting again between these two
Figure 112016098461672-pat00013
And z is obtained from the following equation.

Figure 112016098461672-pat00014
Figure 112016098461672-pat00014

z축 방향의 좌표 z로부터 z방향 가속도 az를 maz = -kz - mg 에서 다음 식과 같이 얻는다.From the coordinate z in the z-axis direction, z-direction acceleration a z is obtained from ma z = -kz-mg as follows.

Figure 112016098461672-pat00015
Figure 112016098461672-pat00015

여기서 g는 중력가속도이다.Where g is the gravitational acceleration.

수학식(3)에서 수학식(2)를 빼면

Figure 112016098461672-pat00016
를 얻고, 수학식(4)에서 수학식(2)를 빼면
Figure 112016098461672-pat00017
를 얻는다. 다시 위 두 식을 합하면
Figure 112016098461672-pat00018
를 얻고, 다음 식에서 x를 얻는다.Subtracting Equation (2) from Equation (3)
Figure 112016098461672-pat00016
And subtracting the equation (2) from the equation (4)
Figure 112016098461672-pat00017
. Again, the above two equations
Figure 112016098461672-pat00018
And obtains x in the following equation.

Figure 112016098461672-pat00019
Figure 112016098461672-pat00019

다음은 max = - kx 로부터 최종 원하는 x축방향 가속도 ax를 다음과 같이 얻는다.The following obtains the final desired x-axis acceleration a x from ma x = - kx as follows:

Figure 112016098461672-pat00020
Figure 112016098461672-pat00020

따라서, 질량체(M)의 좌표(x, y, z)로부터 xyz축상에 위치한 4개의 기준점 (X0, Y0, -Y0, Z0)까지의 4개의 거리

Figure 112016098461672-pat00021
를 구하면, 위 수학식(6), 수학식(8), 수학식(10)에서 본 발명에서 최종적으로 구하고자 하는 3축 방향의 가속도 ax, ay, az 를 각각 구할 수 있다.Therefore, four distances from the coordinates (x, y, z) of the mass M to the four reference points (X 0 , Y 0 , -Y 0 , Z 0 )
Figure 112016098461672-pat00021
The acceleration a x , a y , and a z in the three-axis directions to be finally obtained in the present invention can be obtained from the above equations (6), (8), and (10), respectively.

도 5를 참조하여, 광검출부(15)에서 검출된 굽힘 광 손실을 사용하여, 연산부(14)에서 제1 내지 제4 탄성부재(23, 24, 25, 26)의 변경된 길이를 산출하는 방법 및 이를 이용해서 3축의 가속도(ax, ay, az)를 산출하는 방법이 이하 설명된다.A method of calculating the changed lengths of the first to fourth elastic members 23, 24, 25, and 26 in the calculating unit 14 using the bending light loss detected by the optical detecting unit 15 and A method of calculating acceleration (a x , a y , a z ) of three axes using this will be described below.

D. Marcuse는 광섬유가 굽혀질 때 광손실이 어떻게 달라지는 가를 이론적으로 해석하여 다음과 같이 곡률반경(R)과 광손실(L) 사이의 관계식을 도출하였다.D. Marcuse theoretically analyzed how the optical loss changes when the optical fiber bends, and the relationship between the radius of curvature (R) and the optical loss (L) is derived as follows.

Figure 112016098461672-pat00022
Figure 112016098461672-pat00022

여기서 η1과 η2는 각각 광섬유의 굴절률, 코아의 직경, 진행하는 빛의 파장 등에 의하여 결정되는 상수이고 곡률반경과는 무관하다.Where η 1 and η 2 are constants determined by the index of refraction of the optical fiber, the diameter of the core, the wavelength of the light traveling, and are independent of the radius of curvature.

도 5에는, SHYH-LIN TSAO과 WEN-MING CHENG이 파장 1.55 μm에서 실험적으로 측정한 결과를 토대로 얻은 굽힘 반경(R)과 광 손실(L)간의 관계를 도시한다. 여기서 굽힘 반경(R)과 광손실(L) 간의 관계는 수학식(11)보다는 아래 수학식(12)의 단순 지수함수 관계에 더욱 근사한 것으로 나타났다.Fig. 5 shows the relationship between the bending radius (R) and the optical loss (L) obtained on the basis of the results of SHYH-LIN TSAO and WEN-MING CHENG experimentally measured at a wavelength of 1.55 μm. Here, the relationship between the bending radius R and the optical loss L is more approximate to the simple exponential function relation of the following equation (12) than the equation (11).

Figure 112016098461672-pat00023
Figure 112016098461672-pat00023

그 밖에도, 백세종 외 3명의 실험결과와 Andre Martins외 7명의 실험결과에서도 굽힘 반경(R)과 광손실(L)간의 관계는 단순 지수함수의 관계가 있는 것으로 나타난다. 본 발명에서는 수학식(12)을 도입하여 광섬유를 이용한 변위 계측 원리를 설명한다.In addition, the relationship between the bending radius (R) and the optical loss (L) is found to be related to the simple exponential function in the results of the experiment by three persons besides Baekseong and Andre Martins et al. In the present invention, the principle of displacement measurement using an optical fiber is introduced by introducing Equation (12).

곡률 반경이 얼마인지 모르는 광섬유 링에 파장1.55 μm인 광을 입사하여 광손실(L)을 얻었다면 다음 수학식(13)으로부터 그 곡률반경(R)을 쉽게 얻을 수 있다. 이와 같이 구해진 곡률반경으로부터 곡률 반경의 변경 값(즉, 탄성부재의 변경된 길이)을 알 수 있고, 이로부터 식 4 개의 거리

Figure 112016098461672-pat00024
가 산출할 수 있다.If the optical loss (L) is obtained by introducing light having a wavelength of 1.55 μm into an optical fiber ring whose radius of curvature is unknown, the radius of curvature (R) can easily be obtained from the following equation (13). The change value of the radius of curvature (that is, the changed length of the elastic member) can be known from the radius of curvature thus obtained, and from this,
Figure 112016098461672-pat00024
Can be calculated.

Figure 112016098461672-pat00025
Figure 112016098461672-pat00025

즉, 질량체(22)가 도 2의 초기 상태로부터 도 3에 도시된 바와 같이 변위된 경우, 제2 탄성부재(24)가 신장되어 제2 광섬유(32)의 양단부가 당겨지면 제2 광섬유(32)의 링 형상부(28)의 반경은 감소된다. 이에 의해서 굽힘 광 손실이 도 5에 도시된 바와 같이 커지게 되고, 이러한 변화가 광검출부(15)에 의해서 검출되고, 연산부(14)에서, 곡률 반경 변화량(ΔR)이 구해지고, 제2 탄성부재의 길이 변화(ΔD)가 다음 수학식(14)에 의해서 구해질 수 있다. 또한, 거리(X)는 X0 + ΔD 가 된다.That is, when the mass body 22 is displaced from the initial state of Fig. 2 as shown in Fig. 3, when the second elastic member 24 is extended and both ends of the second optical fiber 32 are pulled, The radius of the ring-shaped portion 28 is reduced. As a result, the bending light loss becomes large as shown in Fig. 5, and the change is detected by the photodetector 15, and the radius of curvature change DELTA R is obtained in the calculating unit 14, Can be obtained by the following equation (14). Further, the distance X becomes X 0 +? D.

Figure 112016098461672-pat00026
Figure 112016098461672-pat00026

거리(Y,

Figure 112016098461672-pat00027
및 Z)도 거리(X)와 같이 상술된 방법을 변형하여 구해질 수 있으며, 간략성을 위해서 그 설명은 생략된다. 이와 같이 산출된 거리
Figure 112016098461672-pat00028
를 상술된 수학식(6), (6) 및 (7)에 대입하면, x, y, z 축의 가속도가 각각 산출된다.Distance (Y,
Figure 112016098461672-pat00027
And Z can also be obtained by modifying the above-described method such as the distance X, and the description thereof is omitted for the sake of simplicity. The calculated distance
Figure 112016098461672-pat00028
(6), (6), and (7), the accelerations in the x, y, and z axes are respectively calculated.

감지부(3)의 제1 내지 제4 광섬유(31, 32, 33, 34)는 광전송부(2)를 통해서 광출입구(16)에 각각 연결될 수 있고, 제1 내지 제4 광섬유(31, 32, 33, 34)의 제1 내지 제4 링 형상부(27, 28, 29, 30)에서 발생되는 반경의 변화가 상술된 바와 같이 광검출부(15)에 의해서 측정될 수 있다. 광검출부(15)로서, 예를 들어 현재 시판되는 1.55μm대 OTDR의 경우, 단일 모우드 광섬유 측정거리가 260km에 달하므로, 전송부(2)로서 단일모우드 광섬유를 사용하고, 광원으로 파장 1.55μm인 광을 사용하게 되면, 감지부(3)와 측정부(1)를 대략 200km까지 이격하는 것이 가능하다.The first through fourth optical fibers 31, 32, 33 and 34 of the sensing unit 3 can be respectively connected to the optical port 16 through the optical transmission unit 2 and the first through fourth optical fibers 31 and 32 The change in the radius that is generated in the first to fourth ring-shaped portions 27, 28, 29, 30 of the first to third ring-shaped portions 33, 34 can be measured by the photodetector portion 15 as described above. For example, in the case of the 1.55 μm OTDR currently available on the market, the single mode optical fiber measurement distance reaches 260 km. Therefore, a single mode optical fiber is used as the transmission unit 2, and a single mode optical fiber having a wavelength of 1.55 μm When light is used, it is possible to separate the sensing unit 3 and the measuring unit 1 by approximately 200 km.

상술된 설명에서, 제1 내지 제4 광섬유(31, 32, 33, 34)는 각각 1개의 제1 내지 제4 링 형상부(27, 28, 29, 30)를 구비하는 것으로 되어 있으나, 2개 이상의 링 형상부가 형성되는 것도 가능할 것이다.In the above description, the first to fourth optical fibers 31, 32, 33 and 34 are each provided with one first to fourth ring-shaped portions 27, 28, 29 and 30, Or more of the ring-shaped portion may be formed.

또한, 상술된 설명은 3축에 관해서 설명되나, 3축보다 더 적은 개수의 축에도 적용될 수 있다. 예를 들어, z축만 있는 경우, 거리(X, Y,

Figure 112016098461672-pat00029
)는 0으로 하여 계산할 수 있다.In addition, although the above description has been described for three axes, it can also be applied to fewer than three axes. For example, if only the z-axis is present, the distance (X, Y,
Figure 112016098461672-pat00029
) Can be calculated as zero.

또한, 광섬유의 링 형상부는 탄성부재의 길이변화와 일치하게 그 곡률반경이 변하도록 소정의 자체 탄성을 가져야 하고, 예를 들어 실용신안등록 20-0429342호 "광망용 침입감지 광케이블"에 개시되는 광섬유가 사용될 수도 있다. 이 경우 단일 모우드 광섬유 주위를 케블러(Kevlar) 보강재로 둘러싼 외경 3mm의 구조를 가질 수도 있다.Further, the ring-shaped portion of the optical fiber must have a predetermined self-elasticity so that the radius of curvature changes in accordance with the change in length of the elastic member. For example, the optical fiber disclosed in Utility Model Registration No. 20-0429342 "Intrusion Detection Optical Cable for Optical Network" May be used. In this case, a structure having an outer diameter of 3 mm surrounded by a Kevlar stiffener may be formed around the single mode optical fiber.

또한, 광전송부의 광섬유는 링 형상부를 이루는 광섬유는 동일 광섬유로 구성될 수 있으나, 설치조건 및 사용 환경에 따라서, 케블러 보강재, 강철선, 폴리우레탄 피복재 등으로 추가 보강된 구조를 가질 수도 있다.The optical fiber of the optical transmission unit may have a structure reinforced by a Kevlar reinforcement material, a steel wire, a polyurethane coating material, or the like depending on installation conditions and use environment.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 3축 광섬유 가속도 측정 시스템은 마찰력을 수반하는 가이드를 사용하지 아니하고, 하나의 질량체를 이용하여 3축방향의 가속도를 모두 측정할 수 있어, 정확하게 가속도를 측정하는 것이 가능하고, 나아가 정확한 지진 측정이 가능하다. 또한, 감지부에 전원 공급이 필요치 아니고, 구성이 간단하기 때문에, 내구성이 탁월하고, 원격에서도 운용이 가능하게 때문에, 유지관리 문제없이 지표에서 뿐만 아니라 진앙지 가까운 지하 또는 해저에서도 사용될 수 있어, 지진을 더욱 확실하게 모니터링 할 수 있어, 대략 1분정도 조기 지진경보를 할 수 있을 것으로 기대된다.As described above, the three-axis optical fiber acceleration measuring system according to the present invention can measure all the accelerations in three axial directions using one mass without using a guide accompanied by a frictional force, It is possible, and moreover, to make precise earthquake measurements. In addition, since the power supply to the sensing unit is not required and the configuration is simple, it is excellent in durability and can be operated remotely. Therefore, it can be used not only on the surface but also near the epicenter, It is expected to be able to monitor the earthquake early in about one minute because it can monitor more clearly.

또한 본 발명의 광섬유를 사용하는 가속도 측정 시스템은 3축 가속도뿐만 아니라 3축 변위를 측정하는 데도 활용될 수 있다. 도 2에서 원점을 변위계측대상의 일단에 고정하고 질량체(22)를 변위계측대상의 타단에 고정하였을 때 수학식(5), (7) 및 (9)를 이용하면 변위에 따른 3축 좌표 (x, y, z)를 쉽게 구할 수있다.    Also, the acceleration measurement system using the optical fiber of the present invention can be utilized for measuring three-axis displacement as well as three-axis acceleration. When the origin is fixed to one end of the object to be measured and the mass body 22 is fixed to the other end of the object to be measured in FIG. 2, three axes coordinates according to the displacement (5), (7) x, y, z) can be easily obtained.

이상, 설명된 본 발명의 실시형태는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서, 본 발명이 이 실시형태에 한정되지 않을 것이다. 예를 들면, 측정부가 감지부에서 발생된 후방산란광으로부터 광손실을 측정하지 아니하고 감지부에 입사된 광량과 감지부를 통과하여 나온 광량의 차이로부터 측정하는 방식으로 본 발명의 광섬유 가속도 측정 시스템을 구성하는 것 등과 같은 변경 내지 수정이, 당업자에 의해서 상술된 실시형태에 용이하게 될 수 있고, 이러한 변경 내지 수정도 본 발명의 범위에 해당됨은 자명하다.The embodiments of the present invention described above are intended to facilitate understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments. For example, the optical fiber acceleration measuring system of the present invention may be constructed in such a manner that the measuring unit measures the optical loss from the back scattering light generated in the sensing unit, and measures the difference between the amount of light incident on the sensing unit and the amount of light passing through the sensing unit It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the scope of the invention.

1 : 측정부
11 : 광원
12 : I/F부
13 : 표시부
14 : 연산부
15 : 광검출부
16 : 광입출구
2: 광전송부
22 : 질량체
23, 24, 25, 26 : 제1 내지 제4 탄성부재
27, 28, 29, 30 : 광섬유의 제1 내지 제4 링 형상부
3 : 감지부
31, 32, 33, 34 : 제1 내지 제4 광섬유
41, 42, 43, 44 : 연결부재
50 : 케이스
1:
11: Light source
12: I / F section
13:
14:
15:
16: Optical outlets
2:
22: mass
23, 24, 25, 26: first to fourth elastic members
27, 28, 29, 30: first to fourth ring-
3:
31, 32, 33, 34: first to fourth optical fibers
41, 42, 43, 44:
50: Case

Claims (6)

질량체;
상기 질량체에 일단이 고정되고 타단은 가속도를 측정하고자 하는 대상 물체와 연결되는 탄성 부재; 및
상기 탄성부재와 나란하게 연장되고, 일단은 상기 대상 물체와 연결되고, 타단은 상기 질량체와 연결되는 광섬유의 일부분으로서, 링 형상부를 구비하는, 상기 광섬유를 포함하는, 가속도 측정 시스템.
Mass;
An elastic member having one end fixed to the mass body and the other end connected to an object to be measured; And
And the optical fiber includes a ring-shaped portion as a portion of an optical fiber extending in parallel with the elastic member, one end connected to the object, and the other end connected to the mass.
청구항 1에 있어서, 상기 링 형상부의 반경이 변화될 때 발생되는 굽힘 광 손실의 변화를 사용하여 반경의 변화량을 산출하는 연산부를 더 포함하는, 가속도 측정 시스템. The acceleration measurement system according to claim 1, further comprising: an arithmetic unit for calculating a change amount of a radius using a change in a bending light loss generated when a radius of the ring-shaped portion is changed. 청구항 2에 있어서, 상기 연산부는 상기 반경의 변화량으로부터 상기 탄성부재의 길이 변화량을 산출하고, 상기 길이 변화량으로부터 가속도를 산출하는, 가속도 측정 시스템.The acceleration measurement system according to claim 2, wherein the calculation unit calculates a length change amount of the elastic member from the change amount of the radius and calculates an acceleration from the length change amount. 청구항 2에 있어서, 상기 연산부는 상기 반경의 변화량으로부터 상기 탄성부재의 길이 변화량을 산출하고, 상기 길이 변화량으로부터 변위를 산출하는, 가속도 측정 시스템.The acceleration measurement system according to claim 2, wherein the calculation unit calculates a length change amount of the elastic member from the radius change amount, and calculates a displacement from the length change amount. 직육면체 케이스;
상기 케이스 내에 배치되는 질량체;
상기 케이스의 제1 수직 모서리에 일단이 연결되고, 상기 질량체에 타단이 연결되는 제1 탄성부재;
상기 케이스의 제2 수직 모서리에 일단이 연결되고, 상기 질량체에 타단이 연결되는 제2 탄성부재;
상기 케이스의 상기 제1 수직 모서리와 대칭되는 제3 수직 모서리에 일단이 연결되고, 상기 질량체에 타단이 연결되는 제3 탄성부재;
상기 케이스의 상측 표면에 일단이 연결되고, 상기 질량체에 타단이 연결되는 제4 탄성부재; 및
상기 제1 내지 제4 탄성 부재를 따라서 각각 연장되는 제1 내지 제4 광섬유로서, 각각의 일단이 상기 질량체에 연결되고, 각각의 타단은 상기 케이스에 연결되고, 링 형상부를 구비하는, 상기 제1 내지 제4 광섬유를 포함하는, 가속도 측정 시스템.
Rectangular parallelepiped case;
A mass disposed within the case;
A first elastic member having one end connected to a first vertical edge of the case and the other end connected to the mass;
A second elastic member having one end connected to a second vertical edge of the case and the other end connected to the mass;
A third elastic member having one end connected to a third vertical edge symmetrical with the first vertical edge of the case and the other end connected to the mass;
A fourth elastic member having one end connected to an upper surface of the case and the other end connected to the mass; And
First to fourth optical fibers extending along the first to fourth elastic members, respectively, wherein one end is connected to the mass body, the other end is connected to the case, and the ring- To fourth optical fibers.
청구항 5에 있어서, 상기 제1 내지 제 4 광섬유와 연결되어 굽힘 광 손실을 측정하기 위한 광검출부를 더 포함하는, 가속도 측정 시스템.The acceleration measurement system according to claim 5, further comprising a photodetector coupled to the first through fourth optical fibers for measuring a bending loss.
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