KR102248608B1 - 분광형 압력측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분광형 압력측정장치에 관한 것으로서, 광을 출사하는 광원과, 전송광섬유를 통해 전송된 광이 입사될 수 있게 속이 빈 공동을 갖으며 공동을 폐쇄하면서 인가되는 압력에 따라 공동 내측으로 인입되는 방향으로 휘어지는 플렉서블한 소재로 된 격막을 갖는 광압력센서와, 광원에서 출사된 광을 전송단을 통해 전송광섬유에 전송하고, 전송광섬유에서 역으로 진행되는 광을 출력단에 접속된 출력광섬유에 출력하는 광써큘레이터와, 출력광섬유로부터 출력되는 광을 파장별로 분광하는 평판분광모듈과, 평판분광모듈에서 분광된 광을 파장별로 수신하는 다수의 수광소자가 어레이된 수광부와, 수광부에서 수신된 광을 이용하여 광압력센서에 인가된 압력을 산출하는 산출부를 구비한다. 이러한 분광형 압력측정장치에 의하면, 광압력센서의 공동구조와 관계없이 분광신호를 이용하여 압력을 정밀하게 측정할 수 있는 장점을 제공한다.
Description
본 발명은 분광형 압력측정장치에 관한 것으로서, 상세하게는 분광 해상도를 향상시켜 압력 측정 정밀도를 높일 수 있도록 된 분광형 압력측정장치에 관한 것이다.
압력센서는 각종 계측장비, 제어 시스템, 의료기기, 자동차 엔진 제어, 전자제품 등 다양한 분야에서 폭넓게 사용되고 있는 센서들 중 하나이다. 이러한 압력센서는 압력의 변화에 따라 변위나 변형이 일어나거나, 전기저항이 변화되는 등의 특성을 이용하여 압력을 측정한다.
기계식 압력센서 중 대표적인 것으로는 부르동관(Bourdon tube), 다이어프램(diaphragm) 및 벨로스(bellows)를 이용한 것이 있다. 이 중 부르동관은 탄성이 있는 금속판으로 만든 중공의 편평한 관을 원호형으로 구부려 끝을 밀폐하여 만든 것으로, 부르동관의 일단부를 고정하면 압력 변화에 따라 타단부의 위치가 변경되는 것을 이용하여 압력을 측정한다. 다이어프램은 압력차에 비례하여 금속 또는 비금속 탄성체 막에 발생되는 변형의 정도를, 벨로스는 내부에 일정한 압력의 기체를 넣고 밀봉한 주름관이 주변의 압력 변화에 따라 신축하는 정도를 이용하여 압력을 측정한다.
전자식 압력센서는 대부분 상술한 바와 같은 압력차에 의한 기계적인 변위를 정전용량의 변화나 압전효과 등을 이용해 전기신호로 변환하는 장치가 부가된 것으로, 압력의 측정 원리는 기계식 압력센서와 같다. 한편, 전자식 압력센서의 경우 전기적 노이즈에 의한 영향을 받을 수 있고 스파크에 의해 폭발 위험이 있는 환경에서는 사용하기 어려운 단점이 있어 최근에는 광을 이용하여 압력을 측정하는 광압력센서도 이용되고 있다.
광을 이용한 압력센서는 국내 등록특허 제10-1514017호 등 다양하게 제안되어 있다.
한편, 공동을 갖는 공진기를 적용한 광압력센서에 대해 파장필터를 적용하여 압력을 측정하는 방식의 경우 광압력센서의 공진구조와 파장필터를 상호 매칭되게 설계 및 제작해야하는 제작상의 번거로움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 광압력센서로부터 압력변화에 대응하여 검출된 광신호를 파장별로 분광하여 압력을 정밀하게 산출할 수 있는 분광형 압력측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 분광형 압력측정장치는 광을 출사하는 광원과; 전송광섬유를 통해 전송된 광이 입사될 수 있게 속이 빈 공동을 갖으며 상기 공동을 폐쇄하면서 인가되는 압력에 따라 상기 공동 내측으로 인입되는 방향으로 휘어지는 플렉서블한 소재로 된 격막을 갖는 광압력센서와; 상기 광원에서 출사된 광을 전송단을 통해 상기 전송광섬유에 전송하고, 상기 전송광섬유에서 역으로 진행되는 광을 출력단에 접속된 출력광섬유에 출력하는 광써큘레이터와; 상기 출력광섬유로부터 출력되는 광을 파장별로 분광하는 평판분광모듈과; 상기 평판분광모듈에서 분광된 광을 파장별로 수신하는 다수의 수광소자가 어레이된 수광부와; 상기 수광부에서 수신된 광을 이용하여 상기 광압력센서에 인가된 압력을 산출하는 산출부;를 구비하고, 상기 평판분광모듈은 광을 도파하는 광도파판과, 상기 광도파판 상부 및 하부에 형성된 상부 및 하부 클래드층과, 상기 상부 클래드층 상부 및 상기 하부 클래드층 하부에 상기 광도파판과 동일 소재로 상기 광도파판과 동일 형상으로 형성된 상부 및 하부 버퍼판을 갖으며 광이 입사되는 광입사면 반대편은 상기 광입사면을 통해 입사된 광을 상기 광입사면과 직교하는 제1측면으로 반사시키되 상기 광입사면의 광축을 기준으로 상기 제1측면의 길이가 길고 상기 제1측면과 대향되는 제2측면의 길이가 짧게 호형으로 형성된 반사면을 갖는 도파 본체와; 상기 도파 본체의 상기 제1측면에 형성된 회절격자;를 구비하고, 상기 수광부는 상기 도파본체의 상기 제2측면에 설치되어 상기 회절격자를 통해 분광된 광을 검출하도록 되어 있고, 상기 출력광섬유와 상기 도파본체의 광입사면 사이에 설치되어 상기 도파 본체의 광입사면에 입사되는 광의 스폿 사이즈를 제한하는 슬릿이 형성된 광스폿 조정판;을 구비한다.
바람직하게는 상기 광스폿 조정판의 상기 슬릿은 가로의 길이가 45 내지 55㎛ 이고, 세로의 길이가 450 내지 550㎛인 것을 적용한다.
또한, 상기 도파본체의 상기 제2측면과 상기 수광소자 사이에는 상기 수광소자 각각에 대해 설정된 수광파장 대역을 벗어난 파장의 대역에 대해서는 투과를 차단하는 필터가 장착될 수 있다.
본 발명에 따른 분광형 압력측정장치에 의하면, 광압력센서의 공동구조와 관계없이 분광신호를 이용하여 압력을 정밀하게 측정할 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 분광형 압력측정장치를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 평판분광모듈의 사시도이고,
도 3은 도 1의 슬릿의 크기변화에 따른 파장별 반치폭을 측정하여 나타내 보인 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 분광형 압력측정장치를 통해 획득된 압력에 따른 흡광스펙트럼의 제1예를 나타내 보인 그래프이고,
도 5는 도 4의 흡광스펙스럼을 압력제로일 때의 흡광값을 기준으로 압력에 따른 변화를 나타내보인 그래프이고,
도 6은 도 4의 흡광스펙트럼에 대해 850 내지 950nm 파장대역에 대한 적분값에 대한 750 내지 850nm 파장대역까지의 적분값의 비율과 압력과의 관계를 나타내 보인 그래프이고,
도 7은 본 발명에 따른 분광형 압력측정장치를 통해 획득된 압력에 따른 흡광스펙트럼의 제2예를 나타내 보인 그래프이고,
도 8는 도 7의 흡광스펙스럼을 압력제로일 때의 흡광값을 기준으로 압력에 따른 변화를 나타내보인 그래프이고,
도 9는 도 8의 흡광스펙트럼에 대해 압력에 따른 피크값들의 피크차수별 변화를 나타내 보인 그래프이고,
도 10은 본 발명에 따른 분광형 압력측정장치를 통해 획득된 압력에 따른 흡광스펙트럼의 제3예를 나타내 보인 그래프이고,
도 11은 도 10의 흡광스펙스럼을 압력제로일 때의 흡광값을 기준으로 압력에 따른 변화를 나타내보인 그래프이고,
도 12는 도 10의 흡광스펙트럼에 대해 퓨리에 변환시 발생되는 피크의 일 예를 나타내 보인 그래프이다.
도 2는 도 1의 평판분광모듈의 사시도이고,
도 3은 도 1의 슬릿의 크기변화에 따른 파장별 반치폭을 측정하여 나타내 보인 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 분광형 압력측정장치를 통해 획득된 압력에 따른 흡광스펙트럼의 제1예를 나타내 보인 그래프이고,
도 5는 도 4의 흡광스펙스럼을 압력제로일 때의 흡광값을 기준으로 압력에 따른 변화를 나타내보인 그래프이고,
도 6은 도 4의 흡광스펙트럼에 대해 850 내지 950nm 파장대역에 대한 적분값에 대한 750 내지 850nm 파장대역까지의 적분값의 비율과 압력과의 관계를 나타내 보인 그래프이고,
도 7은 본 발명에 따른 분광형 압력측정장치를 통해 획득된 압력에 따른 흡광스펙트럼의 제2예를 나타내 보인 그래프이고,
도 8는 도 7의 흡광스펙스럼을 압력제로일 때의 흡광값을 기준으로 압력에 따른 변화를 나타내보인 그래프이고,
도 9는 도 8의 흡광스펙트럼에 대해 압력에 따른 피크값들의 피크차수별 변화를 나타내 보인 그래프이고,
도 10은 본 발명에 따른 분광형 압력측정장치를 통해 획득된 압력에 따른 흡광스펙트럼의 제3예를 나타내 보인 그래프이고,
도 11은 도 10의 흡광스펙스럼을 압력제로일 때의 흡광값을 기준으로 압력에 따른 변화를 나타내보인 그래프이고,
도 12는 도 10의 흡광스펙트럼에 대해 퓨리에 변환시 발생되는 피크의 일 예를 나타내 보인 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분광형 압력측정장치를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 분광형 압력측정장치를 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 평판분광모듈의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 분광형 압력측정장치는 광원(10), 광써큘레이터(20), 광압력센서(30), 광스폿 조정판(50), 평판분광모듈(100), 수광부(160), 필터(170) 및 산출부(180)를 구비한다.
광원(10)은 광을 출사한다. 광원(10)은 광대역 광을 출사하는 발광다이오드가 적용될 수 있다.
광써큘레이터(20)는 광원(10)에서 출사된 광을 입력단(20a)을 통해 입사받아, 전송단(20b)으로 전송한다. 광써큘레이터(20)의 전송단(20b)에는 후술되는 광압력센서(30)에 광을 입사하도록 연장된 전송광섬유(25)가 접속되어 있다. 또한, 광써큘레이터(20)는 전송단(20b)에서 역으로 진행되는 광을 출력단(20b)을 통해 출력한다. 광써큘레이터(20)의 출력단(20c)에는 출력광섬유(27)가 접속되어 있다.
광압력센서(30)는 내부에 광이 입사될 수 있는 속이빈 공동(32)을 갖는 본체(31)와, 본체의 공동(32)을 폐쇄하면서 인가되는 압력(F)에 따라 공동(32) 내측으로 인입되는 방향으로 휘어지는 플렉서블한 소재로 된 격막(33)을 갖는 구조로 되어 있다. 본체(31)의 전송광섬유(25)와 대향되는 면(31a)은 투광이 가능한 투명소재 예를 들면 유리소재로 형성된다. 여기서,격막(33)은 다이아프램에 해당한다.
광압력센서(30)는 본체(31)의 격막(33)과 대향되는 면(31a)에 전송광섬유(25)를 통해 전송된 광이 입사되게 배치된다. 이러한 광압력센서(30)는 공동(32)내로 입사된 광에 대해 격막(33)의 인가된 압력(F)에 따른 변형에 대응되어 공동(32)의 깊이 변화로부터 전송광섬유(25)로 진행되는 광의 파장별 세기가 달라진다.
광스폿 조정판(50)은 출력광섬유(27)와 평판분광모듈(100)의 도파본체(110)의 광입사면(114a) 사이에 설치되어 도파 본체(110)의 광입사면(114)에 입사되는 광의 스폿 사이즈를 제한하는 슬릿(52)이 형성되어 있다. 여기서, 출력광섬유(27) 와 광스폿 조정판(50)의 슬릿(52)은 상호 중심이 일치되면서 후술되는 도파 본체(110) 광입사면(114)의 중앙에서 반사면(118)을 향하여 출사하도록 배치된다. 슬릿(52)은 파장별 분광 해상도를 높일 수 있도록 광스폿 사이즈를 줄이기 위해 적용된 것으로 평판분광모듈(100)로 입사되는 광량을 지나치게 줄이지 않는 범위에서 적절하게 적용한다. 바람직하게는 광스폿 조정판(50)의 광이 통과되는 투과홀에 해당하는 슬릿(52)은 가로의 길이가 45 내지 55㎛ 이고, 세로의 길이가 450 내지 550㎛가 되게 형성된 것을 적용한다. 즉, 도 3을 통해 확인할 수 있는 바와 같이 슬릿의 가로길이에 대한 크기 변화에 따른 파장별 반치폭을 측정한 경우 55㎛를 초과하면 해상도가 급격하게 감쇠하고, 20 내지 55㎛ 범위까지는 비슷한 해상도를 제공하고 있어 광량감쇠를 고려하여 슬릿(52)은 가로의 길이가 45 내지 55㎛ 또는 50㎛로 적용한다. 또한, 슬릿(52)의 세로 길이는 광도파판(111)의 두께에 대응되게 적용하면 되고, 앞서 예시된 바와 같이 450 내지 550㎛를 적용한다.
평판분광모듈(100)은 출력광섬유(27)에서 출력되어 광스폿 조정판(50)의 슬릿(52)을 통과하여 입사된 광을 파장별로 분광한다.
평판분광모듈(100)은 도파 본체(110), 회절격자(150)를 구비한다.
도파 본체(110)는 광을 도파하는 광도파판(111), 광도파판(111) 상부 및 하부에 에폭시 소재로 형성된 상부 클래드층(121) 및 하부 클래드층(122), 상부 클래드층(121) 상부 및 하부 클래드층(122) 하부에 광도파판(111)과 동일 소재로 광도파판(111)과 동일 형상으로 형성된 상부 버퍼판(131) 및 하부 버퍼판(132)을 갖는 구조로 되어 있다.
여기서, 광도파판(111), 상부 버퍼판(131) 및 하부 버퍼판(132)은 실리카소재(SiO2)의 웨이퍼로 형성된다.
또한, 도파 본체(110)는 수평상으로 연장된 제1측면(113)과, 제1측면(113)과 직교하는 방향으로 연장된 광입사면(114)과, 광입사면(114)과 직교하며 제1측면(113)과 나란하게 연장되되 광입사면(114)을 기준으로 제1측면(113)보다 길이가 짧게 연장된 제2측면(115)과, 광입사면(114) 반대편에서 제1측면(113)의 종단과 제2측면(115)의 종단을 호형으로 연결하며 호형부분(116)을 갖게 형성되어 있다.
여기서, 호형부분(116)은 광입사면(114)의 중간부분에 대향되게 설치된 슬릿(52)으로부터 출사되는 광의 광축을 기준으로 제1측면(113)의 길이가 길고 제1측면(113)과 대향되는 제2측면(115)의 길이가 짧게 호형으로 형성되어 있다.
또한, 호형부분(116)의 외측면에 반사소재로 코팅된 반사면(118)이 형성되어 있다.
이러한 도파 본체(110)는 광입사면(114) 통해 입사된 광이 광입사면(114) 반대편에 있는 반사면(118)을 통해 광입사면(114)과 직교하는 방향에 회절격자(150)가 설치된 제1측면(113)으로 반사시킨다.
회절격자(150)는 도파 본체(110)의 제1측면(113)상의 광도파판(111)에 설치되어 있다. 회절격자(150)는 광의 파장에 따른 회절각이 연속적으로 가변될 수 있도록 격자 간격이 분균일하게 형성된다. 회절격자의 상세 구조 분광 특성은 본 출원인에 의해 제안된 등록특허 제10-1154714호에 상세히 개시되어 있어 상세한 설명은 생략한다.
수광부(160)는 도파본체(110)의 제2측면(115)에 설치되어 회절격자(150)를 통해 분광된 광을 파장별로 수신하는 다수의 수광소자(160a 내지 160n)가 어레이 되어 있다. 각 수광소자(160a 내지 160n)는 검출된 광에 대응되는 전기적 신호를 출력한다.
필터(170)는 도파본체(110)의 제2측면(115)과 수광소자(160a 내지 160n) 사이에 설치되어 각 수광소자(160a 내지 160n) 각각에 대해 설정된 수광파장 대역을 벗어난 파장의 대역에 대해서는 투과를 차단하고, 설정된 수광파장대역의 광을 투과시킨다. 필터(170)는 수광소자(160a 내지 160n)에서 파장별로 수광해야하는 1차 회절광은 투과시키고, 2차 회절광을 투과를 차단시키도록 적용하는 것이 바람직하다.
도시된 예에서는 도파본체(110)의 제2측면(115)에 광입사면(114)으로부터 호형부분(116)을 향하는 광축과 나란한 방향을 따라 1차 회절광에 대해 500nm 내지 1100nm의 수광파장 대역에 대해 각각 할당된 파장 대역의 광을 검출하도록 수광소자(160a 내지 160n)들이 배치되어 있다. 이 경우 500nm 내지 800nm의 수광파장대역의 광을 수광하는 수광소자에 대향되게 배치된 제1필터(171)는 900nm 이상의 대역에 대해서는 광의 투과를 차단하고 800nm이하의 광에 대해서는 투과시키는 것이 적용되고, 800nm 내지 1100nm의 수광파장대역의 광을 수광하는 수광소자에 대향되게 배치된 제2필터(172)는 700nm 이하의 대역에 대해서는 광의 투과를 차단하고 700nm를 초과한 광에 대해서는 투과시키는 것이 적용될 수 있다.
이 경우 2차 이상의 회절광을 필터링할 수 있어 파장별 세기에 대한 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
산출부(180)는 수광부(160)에서 수신된 광을 이용하여 광압력센서(30)에 인가된 압력(F)을 산출한다. 산출부(180)는 파장별 광의 세기정보를 수광부(160)의 수광소자(160a 내지 160n)로부터 제공받아 설정된 방식으로 광압력센서(30)에 인가된 압력을 산출한다. 일 예로서, 산출부(180)는 파장대역별 흡광 스펙트럼에서 광의 세기가 감소하는 파장대역과 증가하는 파장대역의 비율로부터 압력을 산출하거나, 흡광스펙트럼상의 피크 변화를 분석하여 압력을 산출하거나, 흡광스펙트럼을 퓨리에변환한 정보로부터 압력을 산출하는 방식 중 어느 하나의 방식을 적용하여 산출하도록 구축될 수 있다.
이를 더욱 상세하게 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 압력에 따른 파장대역별 흡광 스펙트럼이 획득된 경우 압력제로(Zero)일 때의 흡광값을 기준으로 압력에 따른 변화를 나타내보면 도 5와 같이 획득되고, 압력이 증가할수록 흡광스펙트럼의 흡광세기가 감소하는 파장대역과 증가하는 파장대역의 비율 즉, 850 내지 950nm 파장대역에 대한 적분값에 대한 750 내지 850nm 파장대역까지의 적분값의 비율을 산출하면 도 6과 같이 나타나며 이로부터 산출부(180)는 앞서 설명된 바와 같이 압력이 증가할수록 흡광스펙트럼의 흡광세기가 감소하는 파장대역과 증가하는 파장대역의 비율을 산출하고, 미리 기록된 비율값에 대응되는 압력값으로부터 압력을 산출하도록 구축되면 된다.
또 다르게는 도 7에 도시된 바와 같이 압력에 따른 파장대역별 흡광 스펙트럼이 획득된 경우 압력제로(Zero)일 때의 흡광값을 기준으로 압력에 따른 변화를 나타내보면 도 8과 같이 획득되었을 때 다수의 피크를 갖는 패턴으로 나타난다. 이 경우 가장 큰 값을 갖는 피크(peak3), 그 다음으로 큰 값을 갖는 피크(peak2), 3번째로 큰 값을 갖는 피크(peak3) 각각에 대해 압력별로 분석해보면 도 9와 같이 각 피크 차수별로 압력에 따라 피크값이 달라짐을 알 수 있고, 이로부터 산출부(180)는 피크 차수와 그에 대응되는 피크값을 실험에 의해 미리 기록된 값과 비교하여 압력을 산출하도록 구축되면된다.
또 다르게는 도 10에 도시된 바와 같이 압력에 따른 파장대역별 흡광 스펙트럼이 획득된 경우 압력제로(Zero)일 때의 흡광값을 기준으로 압력에 따른 변화를 나타내보면 도 11과 같이 획득되었을 때 흡광스펙트럼을 퓨리에 변환하여 얻은 데이터로부터 도 12에 도시된 바와 같은 피크 파장을 확인할 수 있고, 이러한 피크 파장은 압력에 따라 달라진다. 따라서 산출부(180)는 흡광스펙트럼을 퓨리에 변환하여 얻은 피크의 파장으로부터 그에 대응되는 압력값을 실험에 의해 미리 기록된 값과 비교하여 압력을 산출하도록 구축되면 된다.
이와 같이 수광부(180)부를 통해 파장별 흡광스펙트럼 정보를 제공받을 수 있어 산출부(180)의 압력산출 방식에 대한 선택 자유도도 향상된다.
이상에서 설명된 분광형 압력측정장치에 의하면, 광압력센서의 공동구조와 관계없이 분광신호를 이용하여 압력을 정밀하게 측정할 수 있는 장점을 제공한다.
10: 광원 20: 광써큘레이터
30: 광압력센서 50: 광스폿 조정판
52: 슬릿 100: 평판분광모듈
160: 수광부 170: 필터
180: 산출부
30: 광압력센서 50: 광스폿 조정판
52: 슬릿 100: 평판분광모듈
160: 수광부 170: 필터
180: 산출부
Claims (3)
- 삭제
- 광을 출사하는 광원과;
전송광섬유를 통해 전송된 광이 입사될 수 있게 속이 빈 공동을 갖으며 상기 공동을 폐쇄하면서 인가되는 압력에 따라 상기 공동 내측으로 인입되는 방향으로 휘어지는 플렉서블한 소재로 된 격막을 갖는 광압력센서와;
상기 광원에서 출사된 광을 전송단을 통해 상기 전송광섬유에 전송하고, 상기 전송광섬유에서 역으로 진행되는 광을 출력단에 접속된 출력광섬유에 출력하는 광써큘레이터와;
상기 출력광섬유로부터 출력되는 광을 파장별로 분광하는 평판분광모듈과;
상기 평판분광모듈에서 분광된 광을 파장별로 수신하는 다수의 수광소자가 어레이된 수광부와;
상기 수광부에서 수신된 광을 이용하여 상기 광압력센서에 인가된 압력을 산출하는 산출부;를 구비하고,
상기 평판분광모듈은
광을 도파하는 광도파판과, 상기 광도파판 상부 및 하부에 형성된 상부 및 하부 클래드층과, 상기 상부 클래드층 상부 및 상기 하부 클래드층 하부에 상기 광도파판과 동일 소재로 상기 광도파판과 동일 형상으로 형성된 상부 및 하부 버퍼판을 갖으며 광이 입사되는 광입사면 반대편은 상기 광입사면을 통해 입사된 광을 상기 광입사면과 직교하는 제1측면으로 반사시키되 상기 광입사면의 광축을 기준으로 상기 제1측면의 길이가 길고 상기 제1측면과 대향되는 제2측면의 길이가 짧게 호형으로 형성된 반사면을 갖는 도파 본체와;
상기 도파 본체의 상기 제1측면에 형성된 회절격자;를 구비하고,
상기 수광부는 상기 도파본체의 상기 제2측면에 설치되어 상기 회절격자를 통해 분광된 광을 검출하도록 되어 있고,
상기 출력광섬유와 상기 도파본체의 광입사면 사이에 설치되어 상기 도파 본체의 광입사면에 입사되는 광의 스폿 사이즈를 제한하는 슬릿이 형성된 광스폿 조정판;을 구비하고,
상기 광스폿 조정판의 상기 슬릿은 가로의 길이가 45 내지 55㎛ 이고, 세로의 길이가 450 내지 550㎛인 것을 특징으로 하는 분광형 압력측정장치. - 광을 출사하는 광원과;
전송광섬유를 통해 전송된 광이 입사될 수 있게 속이 빈 공동을 갖으며 상기 공동을 폐쇄하면서 인가되는 압력에 따라 상기 공동 내측으로 인입되는 방향으로 휘어지는 플렉서블한 소재로 된 격막을 갖는 광압력센서와;
상기 광원에서 출사된 광을 전송단을 통해 상기 전송광섬유에 전송하고, 상기 전송광섬유에서 역으로 진행되는 광을 출력단에 접속된 출력광섬유에 출력하는 광써큘레이터와;
상기 출력광섬유로부터 출력되는 광을 파장별로 분광하는 평판분광모듈과;
상기 평판분광모듈에서 분광된 광을 파장별로 수신하는 다수의 수광소자가 어레이된 수광부와;
상기 수광부에서 수신된 광을 이용하여 상기 광압력센서에 인가된 압력을 산출하는 산출부;를 구비하고,
상기 평판분광모듈은
광을 도파하는 광도파판과, 상기 광도파판 상부 및 하부에 형성된 상부 및 하부 클래드층과, 상기 상부 클래드층 상부 및 상기 하부 클래드층 하부에 상기 광도파판과 동일 소재로 상기 광도파판과 동일 형상으로 형성된 상부 및 하부 버퍼판을 갖으며 광이 입사되는 광입사면 반대편은 상기 광입사면을 통해 입사된 광을 상기 광입사면과 직교하는 제1측면으로 반사시키되 상기 광입사면의 광축을 기준으로 상기 제1측면의 길이가 길고 상기 제1측면과 대향되는 제2측면의 길이가 짧게 호형으로 형성된 반사면을 갖는 도파 본체와;
상기 도파 본체의 상기 제1측면에 형성된 회절격자;를 구비하고,
상기 수광부는 상기 도파본체의 상기 제2측면에 설치되어 상기 회절격자를 통해 분광된 광을 검출하도록 되어 있고,
상기 출력광섬유와 상기 도파본체의 광입사면 사이에 설치되어 상기 도파 본체의 광입사면에 입사되는 광의 스폿 사이즈를 제한하는 슬릿이 형성된 광스폿 조정판;을 구비하고,
상기 도파본체의 상기 제2측면과 상기 수광소자 사이에는 상기 수광소자 각각에 대해 설정된 수광파장 대역을 벗어난 파장의 대역에 대해서는 투과를 차단하는 필터가 장착된 것을 특징으로 하는 분광형 압력측정장치.
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- 2020-11-04 WO PCT/KR2020/015274 patent/WO2021118065A1/ko active Application Filing
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