KR101917728B1 - 교량 신축이음장치의 신축량 측정을 위한 광섬유센서 헤드 - Google Patents

교량 신축이음장치의 신축량 측정을 위한 광섬유센서 헤드 Download PDF

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반재경
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전북대학교산학협력단
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Abstract

크기가 작고, 전자파 장애, 부식, 고온, 고압 환경에 강한 특성을 보이는, 교량 신축이음장치의 신축량 측정을 위한 이중 왕복 꼬임 구조의 광섬유센서 헤드가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 헤드는 케이스; 케이스 내부로 진입하는 지점과 케이스 외부로 진출하는 지점에서 케이스에 고정 결합된 광섬유; 케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유에 광손실을 유도하기 위한 막대; 및 케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유를 왕복 시키기 위한 원형 고리;를 포함한다.
이에 의해, 이중 왕복 꼬임 구조의 광섬유센서 헤드를 통해 전자파 장애, 부식, 고온, 고압 환경에서도 교량 신축이음장치의 신축량 측정이 가능해진다.

Description

교량 신축이음장치의 신축량 측정을 위한 광섬유센서 헤드{Fiber Optic Sensor Head for Measuring the Movement of Bridge Expansion Joint}
본 발명은 광섬유센서 관련 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교량 신축이음장치의 신축량을 측정하기 위한 광섬유센서 헤드에 관한 것이다.
교량 신축이음장치는 온도 변화와 변형에 따라 차도와 교량에서 발생하는 신축량을 흡수하는 장치로, 거더 사이에 전달되는 응력을 차단하기 위한 장치이다. 신축이음장치를 통해 교량의 평탄성을 유지하고 차량의 주행성과 안정성을 확보할 수 있다.
하지만, 신축이음장치는 반복적인 충격 하중에 의한 피로 파괴와 누수로 인한 파손, 신축량 과다와 유간 부족으로 인한 파손에 노출되어 있다. 따라서, 신축이음장치의 신축량 측정이 필요하다.
신축이음장치 신축량 측정을 위한 기존 방법들은 대부분 전기적인 측정으로 수행 되었다. 전기적인 측정의 경우 센서가 습도에 노출되어 고장이 발생하기 쉬우며 지속적인 모니터링이 불가능한 단점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 크기가 작고, 전자파 장애, 부식, 고온, 고압 환경에 강한 특성을 보이는, 교량 신축이음장치의 신축량 측정을 위한 이중 왕복 꼬임 구조의 광섬유센서 헤드를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 광섬유센서 헤드는 케이스; 케이스 내부로 진입하는 지점과 케이스 외부로 진출하는 지점에서 케이스에 고정 결합된 광섬유; 케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유를 유도하기 위한 막대; 및 케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유를 왕복 시키기 위한 원형 고리;를 포함한다.
막대는, 케이스 내부에 고정된 상태로 설치되어 있고, 원형 고리는 케이스 내부에서 이동 가능한 상태로 설치되어 있을 수 있다.
막대는, 광손실을 유도하기 위한 것으로, 광섬유와 막대가 접하는 곳에서 벤딩 손실을 유도하기 위해 광섬유의 임계곡률 반경 이하의 반경을 가질 수 있다.
원형 고리는, 원형의 구조일 수 있다.
원형 고리는, 광섬유가 왕복하는 부분에서 손실이 발생하지 않도록, 광섬유의 임계곡률 반경 보다 큰 원형의 구조일 수 있다.
광손실은, 원형 고리의 이동에 의해 발생하는 것일 수 있다.
원형 고리의 이동은, 원형 고리에 연결된 교량 신축이음부의 신축에 의해 발생하는 것일 수 있다.
원형 고리는, 적어도 하나의 스프링을 통해 교량의 거더에 연결되어 있을 수 있다.
막대는 다수일 수 있다.
광섬유와 막대가 접하는 횟수는, 막대의 개수에 비례할 수 있다.
광섬유는, 특정 대역에서 사용 가능한 단일모드 광섬유일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 측정 시스템은 광섬유센서 헤드; 및 광섬유센서 헤드로 입력된 광세기와 광섬유센서 헤드에서 출력된 광세기를 이용하여, 교량 신축이음장치의 신축량을 측정하는 측정 장치;를 포함하고, 광섬유센서 헤드는, 케이스; 케이스 내부로 진입하는 지점과 케이스 외부로 진출하는 지점에서 케이스에 고정 결합된 광섬유; 케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유에 광손실을 유도하기 위한 막대; 및 케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유를 왕복 시키기 위한 원형 고리;를 포함한다.
한편, 본 발명의 또다른 실시예에 따른, 측정 방법은 광섬유센서 헤드로 입력된 광세기와 광섬유센서 헤드에서 출력된 광세기를 획득하는 단계; 및 획득한 광세기들을 이용하여, 파라미터를 측정하는 단계;를 포함하고, 광섬유센서 헤드는, 케이스, 케이스 내부로 진입하는 지점과 케이스 외부로 진출하는 지점에서 케이스에 고정 결합된 광섬유, 케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유에 광손실을 유도하기 위한 막대 및 케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유를 왕복 시키기 위한 원형 고리를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 이중 왕복 꼬임 구조의 광섬유센서 헤드를 통해 전자파 장애, 부식, 고온, 고압 환경에서도 교량 신축이음장치의 신축량 측정이 가능해진다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 광섬유의 광손실 유도 구조를 통해, 광섬유센서 헤드의 크기를 소형화하고, 제조 단가를 낮출 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시예들에 따르면, 광섬유의 길이에 따른 광손실이 0.2dB/Km 정도로 장거리 전송이 가능하기 때문에 광원 및 광 검출기와 멀리 떨어진 지점에 대해서도 측정이 가능하다.
아울러, 본 발명의 실시예들에 따르면, 측정하고자 하는 신축이음장치의 동작 범위에 따라서 스프링 상수만을 변경하여, 보다 적정한 측정이 이루어지도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유센서 헤드의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유센서 헤드의 정면도,
도 3은 이중 왕복 꼬임 벤딩 길이 Lrod의 설명에 제공되는 도면,
도 4와 도 5는, 시제품 제작을 통해 구현한 교량 신축량 측정용 광섬유센서 헤드 광손실 측정 결과,
도 6과 도 7은, 교량 신축이음장치 신축량 측정을 위한 광섬유센서 헤드의 설치 및 측정 예시, 그리고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 교량 신축이음장치의 신축량 측정 시스템을 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1과 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유센서 헤드의 사시도와 정면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 헤드는, 이중 왕복 꼬임 구조로 광손실이 유도되는 광섬유를 이용하여 교량 신축이음장치의 신축량을 측정하기 위한 장치이다.
본 발명의 실시예에 따른 광섬유센서 헤드는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(Case)(110), 광섬유(Optical Fiber)(120), 알루미늄 막대(Aluminium Rod)(130), 원형 고리(Round Ring)(140), 스프링(Spring)(150) 및 강선(Steel Wire)(160)을 포함하여 구성된다.
광섬유(120)는 케이스(110)의 내부로 진입하여 케이스(110)의 내부를 왕복한 후에 케이스(110)의 외부로 진출한다. 케이스(110)의 내부로 진입하는 지점과 케이스(110) 외부로 진출하는 지점에서, 광섬유(120)는 케이스(110)에 고정 결합된다.
광섬유(120)로 1,550nm 대역에서 사용 가능한 단일모드 광섬유를 이용할 수 있는데, 그 밖의 다른 종류의 광섬유를 사용하는 것을 배제하지 않는다.
알루미늄 막대(130)는 케이스(110)의 내부에서 광섬유(120)의 광손실을 유도하기 위한 수단으로 광섬유(120)는 알루미늄 막대(130)와 위·아래에 접하면서 진행한다. 알루미늄 막대(130)는 본 발명의 실시예에서는 중앙 영역에 2개가 고정된 상태로 설치된다.
케이스(110)의 내부로 진입한 광섬유(120)는 첫 번째 알루미늄 막대의 하부와 두 번째 알루미늄 막대의 상부를 지나가도록 배치되고, 두 번째 알루미늄 막대의 하부와 첫 번째 알루미늄 막대의 상부를 지나가서 케이스(110)의 외부로 진출하도록 배치된다.
원형 고리(140)는 케이스(110)의 내부에서, 광섬유(120)의 진행방향을 바꾸어 광섬유(120)를 왕복/회귀 시키기 위한 구조이다. 케이스(110)의 내부에 고정 설치되는 알루미늄 막대(130)와 달리, 원형 고리(140)는 케이스(110) 내부에서 이동 가능한 상태로 설치된다.
또한, 원형 고리(140)는 광섬유(120)가 왕복하는 부분(맞닿는 부분)에서 손실이 발생하지 않도록, 광섬유(120)의 임계곡률 반경 보다 큰 반경의 원형으로 구현한다.
한편, 원형 고리(140)의 일 측에는 스프링(150)이 연결되어 있다. 원형 고리(140)는 스프링(150)의 변형에 의해 발생되는 인장 하중에 의해 수평 방향으로 이동하며, 원형 고리(140)의 이동에 의해 알루미늄 막대(130)에 접해 있는 광섬유(120)의 부분에서 광섬유(120)를 통과하는 광세기가 조절(광손실이 유도)된다.
일측이 원형 고리(140)에 연결된 스프링(150)의 타측은 강선(160)에 의해, 교량 신축이음장치에서 광섬유센서 헤드가 설치된 거더(Girder)에 대향하는 상대편 거더에 연결되어 있다. 따라서, 스프링(150)의 변형은 교량 신축이음장치의 신축에 의해 발생된다.
결과적으로, 교량 신축이음장치의 신축은 스프링(150)을 변형시켜 원형 고리(140)에 인장 하중을 인가하여 원형 고리(140)를 이동시키고, 원형 고리(140)의 이동은 알루미늄 막대(130)에 접해 있는 광섬유(120)의 부분에서 광손실을 유도하는데, 유도되는 광손실은 교량 신축이음장치의 신축량에 비례하게 된다.
도 1과 도 2에 도시된 구조에서, 알루미늄 막대(130)의 위쪽으로 지나가는 광섬유(120)의 입력 광세기와 출력 광세기의 비는 다음의 식 (1)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018015770205-pat00001
(1)
여기서, α는 단일 모드 광섬유(120)의 벤딩 손실 계수(bending loss coefficient)로 광섬유(120)의 구조와 벤딩 반경, 입력 광의 파장에 의해 결정되며, L rod 은 알루미늄 막대(130)의 위쪽으로 지나가는 광섬유(120)와 알루미늄 막대(130)가 맞닿는 벤딩 길이를 나타낸다. 광섬유(120)가 알루미늄 막대(130)와 접하면서 발생하는 손실 L s 를 데시벨(dB) 단위로 나타내면 식 (2)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018015770205-pat00002
(2)
여기서, 광섬유(120)의 벤딩 손실 계수 2α는 단일 모드 광섬유(120)가 약도파 조건(weakguiding conditions)일 때, 식 (3)과 같이 주어진다.
Figure 112018015770205-pat00003
(3)
여기서, 여기서, κ는 정규화 방사 위상 상수(normalized radial phase constant), γ는 정규화 방사 손실 상수(normalized radial attenuation constant), V는 정규화 주파수(normalized frequency), K + 1 (γa)는 변형 헨켈 함수(modified Hankel function), a는 광섬유(120)의 코어 반경(radius of the fiber core), β는 광섬유(120)의 길이 방향 전파 상수(axial propagated constant)이다. 단일 모드 광섬유(120)의 특성과 입력 광의 파장이 결정되면 각각의 변수들은 고정된 값을 가진다.
식 (2)에 식 (3)을 적용하여, 광섬유(120)가 알루미늄 막대(130)와 접하면서 발생하는 손실을 다음의 식 (4)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018015770205-pat00004
(4)
여기서,
Figure 112018015770205-pat00005
,
Figure 112018015770205-pat00006
, L은 광섬유(120)의 전체 벤딩 길이를 나타낸다.
도 3은 이중 왕복 꼬임 벤딩 길이 L rod 의 설명에 제공되는 도면이다. 도 3에 음영으로 나타낸 한 개 알루미늄 막대의 위쪽으로 지나가는 광섬유와 알루미늄 막대가 맞닿는 벤딩 길이 L rod = Rθ는 이중 왕복 꼬임 벤딩 손실 특성 구조에서 순수 벤딩 손실이 일어나는 부분이다.
도 3에서 R은 알루미늄 막대의 반경 R rod 와 광섬유의 반경 R fiber 의 합, d rod 는 알루미늄 막대 사이의 간격,
Figure 112018015770205-pat00007
는 알루미늄 막대와 광섬유가 서로 접하는 각도로 도 3의 구조에서 R과 d rod 를 통해 계산할 수 있다.
광섬유는 한 개의 알루미늄 막대에 위쪽과 아래쪽에서 맞닿게 되어 한 개의 알루미늄 막대에 의해 알루미늄 막대와 광섬유가 서로 접하는 각도는 2θ가 된다.
도 1과 도 2의 구조와 같이, 다수의 알루미늄 막대로 구성된 구조를 가질 때, 광섬유의 전체 벤딩 길이 L은 식 (5)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018015770205-pat00008
(5)
식 (5)에서 N rod 가 증가하거나 d rod 가 감소하면 광섬유의 전체 벤딩 길이는 증가된다. R이 증가하면 단위 길이당 광손실은 감소하지만 광섬유의 전체 벤딩 길이가 증가하기 때문에 광섬유가 알루미늄 막대와 접하면서 발생하는 광손실은 증가한다.
도 1과 도 2에 나타낸 이중 왕복 꼬임 벤딩 손실 구조의 광손실 L rod 은 다음의 식 (6)과 같이 나타낼 수 있다.
Ltotal = Ls + N × Lf [dB] (6)
여기서, L s 는 도 1과 도 2의 이중 왕복 꼬임 벤딩 손실 구조에 의해 결정되는 광손실로 광섬유의 곡률 반경, 알루미늄 막대의 간격, 알루미늄 막대의 개수에 따라 일정한 값을 갖게 된다. N은 스프링을 통해 인가되는 인장 하중, L f 는 단위 인장 하중당 광손실을 나타낸다.
도 4와 도 5는 시제품 제작을 통해 구현한 교량 신축이음장치 신축량 측정을 위한 광섬유센서 헤드의 측정 결과를 나타낸다. 제작한 시제품은, 도 1과 도 2의 구조에서, N rod 는 2, d rod 는 24mm, R rod 는 6mm로 구현하였다.
시제품으로 제작된 교량 신축이음장치 신축량 측정을 위한 광섬유센서 헤드에 대한 스프링의 인장 하중과 변형 길이에 따른 광손실 측정 결과를, 도 4와 도 5에 각각 나타내었다.
측정에 사용된 스프링은 UY-10-50(MISUMI)로 0.2N/mm의 스프링 상수를 갖는다. 스프링을 직렬로 연결하는 경우 스프링 상수 k eq 는 다음의 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018015770205-pat00009
(7)
여기서, k 1 , k 2 는 각 스프링의 스프링 상수이며, 다수의 스프링이 연결되면 k eq 는 감소하게 된다. 도 4와 도 5에서 "spring1"은 스프링 상수가 0.2N/mm인 스프링을 1개 연결한 경우이며, "spring2"는 동일한 스프링을 2개 직렬 연결한 경우, "spring3"은 동일한 스프링을 3개 직렬 연결한 경우이다. 각각의 스프링 상수 k eq 는 spring1 = 0.2N/mm, spring2 = 0.1N/mm, spring3 = 0.066N/mm이다. 이때 스프링 변형 길이 x eq 는 다음의 식 (8)과 같이 나타낼 수 있다.
x eq = x 1 + x 2 + … + x n (8)
여기서, x 1 , x 2 는 각 스프링의 변형 길이이며, 다수의 스프링이 연결되면 스프링 변형 길이 x eq 는 증가하게 된다.
측정을 위한 광원으로는 입력 광세기가 0dBm, 파장이 1,550nm, 반치전폭이 0.2nm인 레이저(MG9638A, Anritsu)를 사용하였으며, 센서 헤드를 지나면서 감소한 출력 광세기 측정은 광 파워 메터(PM320E, Thorlabs)를 이용하였다. 측정에 사용된 단일 모드 광섬유(SMF-28, Heesung cable)의 폴리머 코팅이 포함된 반경이 0.1225mm이다. 측정은 마이크로 스테이지를 이용해 스프링을 0.5mm씩 변형을 증가시키며 수행하였다. 식 (6)에 나타낸 손실 특성에서 시제품의 L s
Figure 112018015770205-pat00010
1.5dB, L f
Figure 112018015770205-pat00011
1.9dB를 가지며, 시제품이 선형적으로 동작하는 영역은 스프링을 통해 인가되는 인장 하중이 3N까지 가해져 센서 헤드에서의 광손실이 약 6dB가 되는 지점까지이다. 따라서 시제품의 구조에서 센서 헤드의 동작범위는 인장하중이 3N, 광손실이 6dB 이하가 되는 구간이며, 도 1과 도 2의 구조에서 N rod , d rod , R rod 가 달라지는 경우 동작 범위 또한 달라진다.
교량에 설치된 신축이음장치의 구조에 따라 최대 허용 신축량은 달라지게 되며 도 4와 도 5의 측정 결과를 통해 구현된 교량 신축량 측정을 위한 이중 왕복 꼬임 광섬유센서 헤드 구조는 스프링을 직렬연결함으로써 다양한 스프링 상수와 변형 길이를 갖도록 조절 할 수 있으며, 이를 통해 다양한 신축량 측정 범위를 갖도록 구현할 수 있음을 알 수 있다.
도 6은 거더 간격이 좁은 경우 교량 신축이음장치 신축량 측정을 위한 광섬유센서 헤드의 설치 및 측정 예시로 스프링의 변형(spring deflection)이 작기 때문에 광섬유센서 헤드에 인가되는 인장 하중은 작은 값을 가지게 되어 광손실도 작게 된다. 도 7은 거더 간격이 넓어지는 경우로 스프링의 변형(spring deflection)이 증가하기 때문에 스프링을 통해 광섬유센서 헤드에 인가되는 인장 하중이 증가하고, 따라서 광손실 또한 증가하게 된다.
도시된 바와 같이, 광섬유센서 헤드는 거더에 부착되는 형태를 갖으며, 스프링과 강선을 통해 광섬유센서 헤드가 설치된 거더에 대향하는 상대편 거더에 연결된다. 센서를 구성하는 스프링은 각기 고유한 스프링 상수를 갖으며, 변형 길이에 따라 광섬유센서 헤드에 인가되는 인장 하중이 달라진다. 따라서 거더 사이의 간격이 변하는 경우 스프링의 변형 길이가 변하게 되고, 광섬유센서 헤드에 인가되는 스프링의 인장 하중이 변하게 되어 광섬유센서 헤드의 손실이 변하는 결과를 얻을 수 있다. 즉, 광섬유센서 헤드의 손실 측정을 통해 거더 간격의 신축량을 측정 가능하다.
본 발명의 실시예에서 제시한 교량 신축이음장치 신축량 측정을 위한 이중 왕복 꼬임 광섬유센서 헤드 구조는 단일모드 광섬유의 손실 특성을 이용하며, 입력 광원 또한 1550nm 대역을 사용한다. 따라서, 장거리 전송이 가능하며, 통신용으로 개발된 광파장 분배기와 결합하여, 한 개의 측정장치에 다수의 센서 헤드를 부착하여, 다지점 측정이 가능한 장점을 갖는다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 센서 헤드 구조에서, 스프링(150)과 강선(160)의 결합 방법은 변형이 가능하다. 예를 들어, "원형 고리(140) ~ 스프링(150) ~ 강선(160)"의 순서가 아닌, "원형 고리(140) ~ 강선(160) ~ 스프링(150)", "원형 고리(140) ~ 강선(160) ~ 스프링(150) ~ 강선(160)", "원형 고리(140) ~ 스프링(150) ~ 강선(160) ~ 스프링(150)" 등의 형태로도 변형하는 것이 가능하다.
나아가, 다수의 스프링을 이용하는 구조의 경우에 있어서는, 각각 다른 스프링 상수를 갖는 스프링들로 구현하는 것이 가능하다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 교량 신축이음장치의 신축량 측정 시스템을 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른, 신축량 측정 시스템은, 도 8에 도시된 바와 같이, 광섬유센서 헤드(100)와 측정 장치(200)를 포함하여 구축된다.
광섬유센서 헤드(100)는 도 1과 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 구조 및 이의 변형예로 구현할 수 있다.
측정 장치(200)는 광섬유센서 헤드(100)로 입력된 광세기와 광섬유센서 헤드(100)에서 출력된 광세기를 측정하여, 교량 신축이음장치의 신축량을 측정하는 장치이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 케이스
120 : 광섬유
130 : 알루미늄 막대
140 : 원형 고리
150 : 스프링
160 : 강선

Claims (13)

  1. 케이스;
    케이스 내부로 진입하는 지점과 케이스 외부로 진출하는 지점에서 케이스에 고정 결합된 광섬유;
    케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유를 꼬기 위한 막대; 및
    케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유를 왕복 시키기 위한 고리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    막대는,
    케이스 내부에 고정된 상태로 설치되어 있고,
    고리는 케이스 내부에서 이동가능한 상태로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  3. 청구항 2에 있어서,
    막대는,
    광손실을 유도하기 위해, 광섬유를 임계곡률 반경 이하로 접하게 하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  4. 청구항 3에 있어서,
    고리는,
    원형인 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  5. 청구항 4에 있어서,
    고리는,
    광섬유가 왕복하는 부분에서 손실이 발생하지 않도록, 광섬유의 임계곡률 반경 보다 큰 원형인 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  6. 청구항 3에 있어서,
    광손실은,
    고리의 이동에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    고리의 이동은,
    고리에 연결된 교량 신축이음장치의 신축에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  8. 청구항 7에 있어서,
    고리는,
    적어도 하나의 스프링을 통해 교량 신축이음장치의 거더에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  9. 청구항 1에 있어서,
    막대는 한 개 이상인 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  10. 청구항 9에 있어서,
    광섬유와 막대가 광섬유의 임계곡률 반경 이하로 접하는 횟수는,
    막대의 개수에 비례하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  11. 청구항 1에 있어서,
    광섬유는,
    특정 대역에서 사용 가능한 단일모드 광섬유인 것을 특징으로 하는 광섬유센서 헤드.
  12. 광섬유센서 헤드; 및
    광섬유센서 헤드로 입력된 광세기와 광섬유센서 헤드에서 출력된 광세기를 이용하여, 교량 신축이음장치의 신축량을 측정하는 측정 장치;를 포함하고,
    광섬유센서 헤드는,
    케이스;
    케이스 내부로 진입하는 지점과 케이스 외부로 진출하는 지점에서 케이스에 고정 결합된 광섬유;
    케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유의 광손실을 유도하기 위한 막대; 및
    케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유를 왕복 시키기 위한 고리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 시스템.
  13. 광섬유센서 헤드로 입력된 광세기와 광섬유센서 헤드에서 출력된 광세기를 획득하는 단계; 및
    획득한 광세기들을 이용하여, 파라미터를 측정하는 단계;를 포함하고,
    광섬유센서 헤드는,
    케이스, 케이스 내부로 진입하는 지점과 케이스 외부로 진출하는 지점에서 케이스에 고정 결합된 광섬유, 케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유에 광손실을 유도하기 위한 막대 및 케이스 내부에 설치되며, 케이스 내부에서 광섬유를 왕복 시키기 위한 고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220041657A (ko) 2020-09-25 2022-04-01 (주)에프비지코리아 광섬유 격자센서를 이용한 신축이음장치의 감지장치 및 방법
CN114543694A (zh) * 2021-12-03 2022-05-27 国网新源控股有限公司 一种大量程面板分缝测量装置
KR102537679B1 (ko) 2022-11-22 2023-05-31 주식회사 하나이엔씨 교량 안전진단을 위한 신축조인트의 유간 측정장치
KR102588761B1 (ko) 2023-02-13 2023-10-16 (주)홍익기술단 교량 안전진단을 위한 신축조인트의 유간 측정장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001281462A (ja) 2000-03-30 2001-10-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ固定具
US20060126994A1 (en) 2004-12-14 2006-06-15 Omron Corporation Optical module and method of manufacturing the same
KR101057309B1 (ko) 2010-12-30 2011-08-16 이금석 광섬유격자센서를 이용한 변위 측정장치
US20150219443A1 (en) 2012-08-10 2015-08-06 Neubrex Co., Ltd. Method for measuring volumetric changes of object

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001281462A (ja) 2000-03-30 2001-10-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ固定具
US20060126994A1 (en) 2004-12-14 2006-06-15 Omron Corporation Optical module and method of manufacturing the same
KR101057309B1 (ko) 2010-12-30 2011-08-16 이금석 광섬유격자센서를 이용한 변위 측정장치
US20150219443A1 (en) 2012-08-10 2015-08-06 Neubrex Co., Ltd. Method for measuring volumetric changes of object

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220041657A (ko) 2020-09-25 2022-04-01 (주)에프비지코리아 광섬유 격자센서를 이용한 신축이음장치의 감지장치 및 방법
CN114543694A (zh) * 2021-12-03 2022-05-27 国网新源控股有限公司 一种大量程面板分缝测量装置
KR102537679B1 (ko) 2022-11-22 2023-05-31 주식회사 하나이엔씨 교량 안전진단을 위한 신축조인트의 유간 측정장치
KR102588761B1 (ko) 2023-02-13 2023-10-16 (주)홍익기술단 교량 안전진단을 위한 신축조인트의 유간 측정장치

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