KR102256979B1 - 광학식 유류성분 센서 및 이를 이용한 센싱 방법 - Google Patents

광학식 유류성분 센서 및 이를 이용한 센싱 방법 Download PDF

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Abstract

굴절률 변화를 정량적으로 측정함으로써 실시간으로 유사 연료유를 판별할 수 있는 광학식 유류성분 센싱 기술이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센서는 광원부, 내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 광원부의 광을 수신하여 출력하는 기준 광도파로, 내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 광원부의 광을 수신하여 출력하고, 검사 대상 유류와 일측이 접촉되도록 구성되는 센싱 광도파로, 기준 광도파로에서 출력되는 기준 광신호 및 센싱 광도파로에서 출력되는 검사 광신호를 수신하는 수광부, 및 기준 광신호 및 검사 광신호의 광신호 특성을 비교하여 검사 대상 유류의 성분을 판별하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

광학식 유류성분 센서 및 이를 이용한 센싱 방법{OPTICAL OIL COMPONENT SENSOR AND METHOD USING THE SAME}
본 발명은 광학식 유류성분 센서 및 이를 이용한 센싱 방법에 관한 것으로, 특히 굴절률 변화를 정량적으로 측정함으로써 실시간으로 유사 연료유를 판별할 수 있는 광학식 유류성분 센서 및 이를 이용한 센싱 방법에 관한 것이다.
유사 연료유는 정품 연료유에 부가적인 첨가물 혼합 또는 정품 연료유와 비슷한 성분을 가지도록 유사 물질들의 혼합에 의하여 제조된 것으로, 이를 판별하는 많은 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서 정밀도, 판별 시간 등의 측면에서 광학 기술을 활용한 연구가 부각되고 있다.
도 1은 종래의 광학식 유류성분 검사 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1에 따른 종래의 광학식 유류성분 검사 장치에 있어서, 측정 물질이 광원(1)과 광신호 검지관(3) 사이의 셀홀더(2) 내에 위치된다. 그리고, 광원(1)을 통해 특정 파장의 광신호를 측정 물질에 통과시켜 검지관(3)에 도달하는 광신호를 분석함으써 측정 물질의 성분 검사가 이루어진다. 이 때 사용되는 광원은 유사 연료유의 제조에 사용되는 대표적인 물질의 광흡수 특성을 가지는 파장을 출력하여야 하는 특성이 있어야 한다. 그리고 측정 물질은 셀홀더(2)에 채취되어 투과되는 특성이 있어야 한다.
관련하여, 한국등록실용신안 제0445853호는 연료유 검사장치를 개시하고 있다. 더욱 상세하게는 측정 연료유(유사 휘발유, 유사 경유)를 채취하여, 특정 적외선 파장을 가지는 광신호를 광원으로 사용하여 연료유에 투과 시켜 흡수율을 측정함으로써 연료유의 정품, 유사품을 판별하는 기술이다. 연료유 검사 장치는 광원, 셀홀더, 검지관, 연산부, 표시부로 구성되는 시스템 개념의 센서로서, 광원은 유사 연료유 제조에 첨가되는 특정 성분(톨루엔, 신너, 등유 등)의 고유 흡수 파장과 동일한 파장의 광신호를 사용하고, 광학 기술을 사용함으로써 유류성분을 측정한다.
다만 이러한 종래의 유사 연료유의 판별은 고가의 장비, 장시간의 분석 시간, 진위 여부 판별 시도의 용이성 등의 측면에서 한계성을 내포하고 있다. 현재까지 개발된 기술 또한 이러한 문제점을 원천적으로 극복하진 못한 상황이다.
유사연료유의 제조 및 유통은 한정적인 석유 매장량의 특성에 의하여 해마다 증가할 것으로 추정되며, 제조 기술 또한 지속적으로 발전할 것으로 예상된다. 따라서 원천적으로 유사 연료유를 판별하는 기술의 개발이 필요한 상황이다.
본 발명의 목적은 유사 연료유뿐만 아니라 휘발유, 등유, 경유를 포함하는 다양한 화학 제품 분야에 활용 가능한 유류성분 센서를 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명은 유류성분 센싱을 실시간으로 판별하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 휴대형 혹은 고정형으로 구현 가능한 유류성분 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센서는 광원부; 내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 상기 광원부의 광을 수신하여 출력하는 기준 광도파로; 내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 상기 광원부의 광을 수신하여 출력하고, 검사 대상 유류와 일측이 접촉되도록 구성되는 센싱 광도파로; 상기 기준 광도파로에서 출력되는 기준 광신호 및 상기 센싱 광도파로에서 출력되는 검사 광신호를 수신하는 수광부; 및 상기 기준 광신호 및 상기 검사 광신호의 광신호 특성을 비교하여 상기 검사 대상 유류의 성분을 판별하는 제어부를 포함한다.
이 때, 상기 센싱 광도파로는, 상기 일측이 굴절부로 구성되며, 상기 굴절부에 상기 검사 대상 유류가 접촉되도록 구성될 수 있다.
이 때, 상기 기준 광도파로는 굴절부를 포함하여 구성될 수 있다.
이 때, 상기 센싱 광도파로의 굴절부와 상기 기준 광도파로의 굴절부는 곡률반경이 같게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 센싱 광도파로의 일측을 제외한 상기 센싱 광도파로의 외측면은 클래드에 의하여 감싸져 있고, 상기 센싱 광도파로의 일측의 외측면에는 트렌치 구조가 형성되어 상기 검사 대상 유류를 보관 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 기준 광도파로는 외측면이 클래드에 의하여 전부 감싸져 있을 수 있다.
이 때, 상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로의 입력단에 형성되며, 상기 광원부에서 발광되는 광을 수신하여 상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로로 분배하는 광분배부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 센싱 광도파로 및 상기 기준 광도파로는 코어 구조로 될 수 있다.
이 때, 내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 상기 광원부의 광을 수신하여 출력하고, 다른 검사 대상 유류와 일측이 접촉되도록 구성되는 추가 센싱 광도파로를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 수광부는 상기 광원부의 측면에 위치할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센싱 방법은 기준 광도파로 및 일측이 검사 대상 유류와 접촉되어 있는 센싱 광도파로가 광원부로부터 광을 수신하는 단계; 상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로의 내측으로 광이 도파하는 단계; 수광부에서 상기 기준 광도파로에서 출력되는 기준 광신호 및 상기 센싱 광도파로에서 출력되는 검사 광신호를 수신하는 단계; 및 제어부에서 상기 기준 광신호 및 상기 검사 광신호의 광신호 특성을 비교하여 상기 검사 대상 유류의 성분을 판별하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로의 입력단에 형성되는 광분배부가 상기 광원부에서 발광되는 광을 수신하여 상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로로 분배시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 일측이 추가 검사 대상 유류와 접촉되어 있는 추가 센싱 광도파로가 광원부로부터 광을 수신하는 단계; 상기 추가 센싱 광도파로의 내측으로 광이 도파하는 단계; 수광부에서 상기 추가 센싱 광도파로에서 출력되는 추가 검사 광신호를 수신하는 단계; 및 제어부에서 상기 기준 광신호 및 상기 추가 검사 광신호의 광신호 특성을 비교하여 상기 추가 검사 대상 유류의 성분을 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 굴절률 변화를 정량적으로 측정함으로써 실시간으로 유사 연료유를 판별할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명은 물질의 구성 성분에 의존적인 특성을 가지는 굴절률 변화를 판별하여 유사 연료유뿐만 아니라 휘발유, 등유, 경유를 포함하는 다양한 화학 제품 분야에 활용이 가능하다.
또한, 본 발명은 광회로 기반으로 제작되어 휴대형 혹은 고정형 모두로 구현 가능하다.
도 1은 종래의 광학식 유류성분 검사 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센서의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센서의 센싱부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 도 3의 센싱부에서 기준 광도파로 및 센싱 광도파로의 구조를 설명하기 위한 단면이다.
도 5는 도 3의 센싱부에서 기준 광도파로 및 센싱 광도파로의 굴절부에서의 구조를 설명하기 위한 단면이다.
도 6a는 기준 광도파로에서의 광이 도파되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b 내지 도 6e는 검사 대상 유류의 변화에 따라 센싱 광도파로에서의 광의 도파 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센싱 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센서의 구조 및 동작에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센서의 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센서의 센싱부를 설명하기 위한 개념도이다. 도 4는 도 3의 센싱부에서 기준 광도파로 및 센싱 광도파로의 구조를 설명하기 위한 단면이다. 도 5는 도 3의 센싱부에서 기준 광도파로 및 센싱 광도파로의 굴절부에서의 구조를 설명하기 위한 단면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센서(10)는 광원부(100), 센싱부(200), 수광부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성된다.
광원부(100)는 소정 파장대의 빛을 발하도록 구성된다.
센싱부(200)는, 도 3 내지 도 5와 함께 참조하면, 광분배부(210), 기준 광도파로(220), 센싱 광도파로(230), 트렌치부(240) 및 클래드(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
광분배부(210)는 후술하는 기준 광도파로(220) 및 센싱 광도파로(230)의 입력단에 형성된다. 그리고, 광원부(100)에서 발광되는 광을 수신하여 기준 광도파로(220) 및 센싱 광도파로(230)로 분배한다.
기준 광도파로(220)는 내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 광원부(100)의 광을 수신하여 출력한다. 그리고, 기준 광도파로(220)는 코어 구조로 형성될 수 있다. 이러한 기준 광도파로(220)는 굴절부(220a)를 포함하여 구성될 수 있다. 기준 광도파로(220)의 외측면은 클래드(250)에 의하여 전부 감싸져 있을 수 있다.
센싱 광도파로(230)는 내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 상기 광원부의 광을 수신하여 출력한다. 그리고, 센싱 광도파로(230)는 검사 대상 유류와 일측이 접촉되도록 구성된다. 또한, 센싱 광도파로(230)는 코어 구조로 형성될 수 있다. 이러한 센싱 광도파로(230)는 일측이 굴절부(230a)로 구성되며, 굴절부(230a)에 검사 대상 유류가 접촉되도록 구성된다. 이 때, 도 2의 개념도와는 다르게 센싱 광도파로(230)의 굴절부(230a)는 기준 광도파로(220)의 굴절부(220a)와 곡률반경이 같게 형성될 수 있다. 이를 통해 같은 곡률반경을 갖는 기준 광도파로(220) 및 센싱 광도파로(230)에서 출력되는 광신호 특성의 차이를 판단하여 검사 대상 유류의 굴절률 및 그에 따른 성분을 확인할 수 있다. 또한, 센싱 광도파로(230)의 일측을 제외한 센싱 광도파로(230)의 외측면은 클래드(250)에 의하여 감싸져 있을 수 있다.
더불어, 센싱 광도파로는 복수개가 구성될 수 있다. 즉, 센싱부(200)는 내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 상기 광원부(100)의 광을 수신하여 출력하고, 다른 검사 대상 유류와 일측이 접촉되도록 구성되는 추가 센싱 광도파로(미도시)를 더 포함할 수 있다.
트렌치부(240)는 센싱 광도파로(230)의 일측 즉 굴절부(230a) 측에 형성되며, 검사 대상 유류를 보관 가능하도록 형성될 수 있다. 트렌치부(240)와 정렬에 의하여 센싱 광도파로(230)의 곡률부는 외부 노출에 의하여 굴절률 차이의 변화가 발생된다. 트렌치부(240)는 센싱 광도파로(230)의 코어를 노출시키고, 검사대상 유류를 정량적인 함량으로 보관하는 역할을 한다. 따라서 입력단으로 입사된 한 개의 광신호는 기준 광도파로(220) 및 센싱 광도파로(230)로 분기되고, 기준 광도파로(220)의 광신호는 균일한 광도파 특성을 나타내게 되고, 센싱 광도파로(230)는 트렌치부(240) 구조에 접촉되는 물질에 의존적인 광도파 특성을 나타내게 된다.
클래드(clad, 250)는 기준 광도파로(220) 및 센싱 광도파로(230) 즉, 코어(core)에 비하여 상대적으로 굴절률이 낮게 형성된다. 따라서, 기준 광도파로(220) 및 센싱 광도파로(230)는 광이 도파하는 구조의 곡률반경의 감소에 따라 방사 손실의 증가에 따른 광도파 특성이 감소하는 특성을 가지고 있다. 그리고 동일한 곡률반경 특성에서 코어와 클래드(250)의 굴절률 차이에 의하여 광도파 특성은 의존적인 관계를 갖는다. 본 발명은 이의 광도파로의 특성을 응용하여 검사 대상 유류의 성분을 측정한다.
수광부(300)는 기준 광도파로(220)에서 출력되는 기준 광신호 및 센싱 광도파로(230)에서 출력되는 검사 광신호를 수신한다. 이러한, 수광부(300)는 기준 광도파로(220)에서 출력되는 광신호와 센싱 광도파로(230)에서 출력되는 광신호를 별개로 수신하기 위하여, 광신호를 수신하는 수신부가 2개로 형성될 수 있다. 수광부(300)는 센싱부(200)에 대하여 광원부(100)와 동일한 방향에 형성될 수 있다. 즉, 수광부(300)는 광원부(100)의 측면에 위치할 수 있다.
제어부(400)는 상기 기준 광신호 및 상기 검사 광신호의 광신호 특성을 비교하여 상기 검사 대상 유류의 성분을 판별한다. 그리고, 제어부(400)는 판별 결과를 외부 출력할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센서(10)는 평면 광회로 기반으로 형성 후 휴대용과 고정용으로 모두 활용이 가능하며, 센싱부(200)에 연료유의 접촉에 따라 실시간으로 연료유의 판별이 가능하다.
도 6a는 기준 광도파로에서의 광이 도파되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 6b 내지 도 6e는 검사대상 유류의 변화에 따라 센싱 광도파로에서의 광의 도파 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 화살표가 기준 광도파로(220)의 광도파 특성을 나타내고 있다. 기준 광도파로(220)는 광신호가 도파하는 코어가 클래드 내부에 매립되어 있어, 유류성분에 무관하게 설계된 광도파 특성으로 가지게 된다. 그리고, 도 6b 내지 도 6e는 센싱 광도파로(230)의 광신호 도파 특성을 나타낸 것으로, 트렌치 구조에 접촉되는 유류성분에 따른 광도파 특성의 변화를 나타내고 있다. 이러한 광도파 특성은 접촉되는 물질의 종류, 첨가물질의 농도에 의존적인 광도파 특성을 가지게 된다. 센싱 광도파로(230) 즉, 곡률부의 코어가 노출된 광도파로는 서로 다른 굴절률을 가지는 휘발유, 등유, 경유를 판별할 수 있게 되고, 첨가 물질의 종류, 농도에 의존적인 특성을 가지는 유사 연료유 또한 굴절률 변화를 기반으로 유사 연료유를 판별 할 수 있게 된다. 도 6b의 경우는 낮은 굴절률을 가지는 유류성분의 접촉에 따른 센싱 광도파로(230)의 광도파 특성이고, 도 6c, 도 6d, 도 6e의 순서로 상대적으로 높은 굴절률을 가지는 유류성분 접촉에 따른 센싱 광도파로(230)의 광도파 특성을 나타내고 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센싱 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센싱 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센싱 방법은, 먼저 광원부가 광을 발하면(S110), 광분배부가 광을 수신한다(S120).
그리고, 광분배부를 통해 분배된 광을 기준 광도파로 및 일측이 검사 대상 유류와 접촉되어 있는 센싱 광도파로가 수신한다(S130). 이 때, 기준 광도파로는 굴절부를 포함하여 구성된다. 그리고, 센싱 광도파로는 일측이 굴절부로 구성되며, 굴절부에 검사 대상 유류가 접촉되도록 구성된다. 이 때, 센싱 광도파로의 굴절부와 기준 광도파로의 굴절부는 곡률반경이 같게 형성될 수 있다. 또한, 센싱 광도파로의 일측을 제외한 상기 센싱 광도파로의 외측면은 클래드에 의하여 감싸져 있고, 센싱 광도파로의 일측의 외측면에는 트렌치 구조가 형성되어 상기 검사 대상 유류를 보관 가능하도록 형성될 수 있다. 그리고, 기준 광도파로는 외측면이 클래드에 의하여 전부 감싸져 있을 수 있다. 또한, 센싱 광도파로 및 기준 광도파로는 코어 구조로 형성될 수 있다.
이 후 기준 광도파로 및 센싱 광도파로로 수신된 광을 각각 기준 광도파로 및 센싱 광도파로 내측으로 도파한다(S140).
수광부에서 S140 단계를 통해 기준 광도파로에서 출력되는 기준 광신호 및 센싱 광도파로에서 출력되는 검사 광신호를 수신한다(S150). 이 때, 수광부는 광원부의 측면에 위치할 수 있다.
그리고, 제어부에서 상기 기준 광신호 및 상기 검사 광신호의 광신호 특성을 비교하여 상기 검사 대상 유류의 성분을 판별한다(S160).
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학식 유류성분 센싱 방법은 상기 추가 센싱 광도파로의 내측으로 광이 도파하는 단계, 수광부에서 상기 추가 센싱 광도파로에서 출력되는 추가 검사 광신호를 수신하는 단계 및 제어부에서 상기 기준 광신호 및 상기 추가 검사 광신호의 광신호 특성을 비교하여 상기 추가 검사 대상 유류의 성분을 판별하는 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 광학식 유류성분 센서 및 광학식 유류성분 센싱 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
10; 광학식 유류성분 센서
100; 광원부 200; 센싱부
210; 광분배부 220; 기준 광도파로
230; 센싱 광도파로 240; 트렌치부
250; 클래드 300; 수광부
400; 제어부

Claims (18)

  1. 광원부;
    내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 상기 광원부의 광을 수신하여 출력하는 기준 광도파로;
    내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 상기 광원부의 광을 수신하여 출력하고, 검사 대상 유류와 일측이 접촉되도록 구성되는 센싱 광도파로;
    상기 기준 광도파로에서 출력되는 기준 광신호 및 상기 센싱 광도파로에서 출력되는 검사 광신호를 수신하는 수광부; 및
    상기 기준 광신호 및 상기 검사 광신호의 광신호 특성을 비교하여 상기 검사 대상 유류의 성분을 판별하는 제어부를 포함하고,
    상기 센싱 광도파로의 일측을 제외한 상기 센싱 광도파로의 외측면은 클래드에 의하여 감싸져 있고,
    상기 센싱 광도파로의 일측의 외측면에는 트렌치 구조가 형성되어 상기 검사 대상 유류를 보관 가능하도록 형성되고,
    상기 기준 광도파로는 외측면이 클래드에 의하여 전부 감싸져 있고,
    상기 클래드는 상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로에 비하여 굴절률이 낮게 형성되고,
    상기 제어부는
    상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로의 광이 도파하는 구조의 곡률반경의 감소에 따라 방사 손실의 증가에 따른 광도파 특성이 감소하는 특성에 기반하여 상기 유류의 성분을 판별하는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센서.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센싱 광도파로는,
    상기 일측이 굴절부로 구성되며, 상기 굴절부에 상기 검사 대상 유류가 접촉되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센서.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기준 광도파로는 굴절부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센서.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로의 입력단에 형성되며, 상기 광원부에서 발광되는 광을 수신하여 상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로로 분배하는 광분배부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센서.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 센싱 광도파로 및 상기 기준 광도파로는 코어 구조로 된 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센서.
  8. 청구항 1에 있어서,
    내측으로 광이 도파되도록 구성되며, 상기 광원부의 광을 수신하여 출력하고, 다른 검사 대상 유류와 일측이 접촉되도록 구성되는 추가 센싱 광도파로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센서.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 수광부는 상기 광원부의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센서.
  10. 기준 광도파로 및 일측이 검사 대상 유류와 접촉되어 있는 센싱 광도파로가 광원부로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로의 내측으로 광이 도파하는 단계;
    수광부에서 상기 기준 광도파로에서 출력되는 기준 광신호 및 상기 센싱 광도파로에서 출력되는 검사 광신호를 수신하는 단계; 및
    제어부에서 상기 기준 광신호 및 상기 검사 광신호의 광신호 특성을 비교하여 상기 검사 대상 유류의 성분을 판별하는 단계를 포함하고,
    상기 센싱 광도파로의 일측을 제외한 상기 센싱 광도파로의 외측면은 클래드에 의하여 감싸져 있고,
    상기 센싱 광도파로의 일측의 외측면에는 트렌치 구조가 형성되어 상기 검사 대상 유류를 보관 가능하도록 형성되고,
    상기 기준 광도파로는 외측면이 클래드에 의하여 전부 감싸져 있고,
    상기 클래드는 상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로에 비하여 굴절률이 낮게 형성되고,
    상기 판별하는 단계는
    상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로의 광이 도파하는 구조의 곡률반경의 감소에 따라 방사 손실의 증가에 따른 광도파 특성이 감소하는 특성에 기반하여 상기 유류의 성분을 판별하는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센싱 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 센싱 광도파로는,
    상기 일측이 굴절부로 구성되며, 상기 굴절부에 상기 검사 대상 유류가 접촉되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센싱 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 기준 광도파로는 굴절부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센싱 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로의 입력단에 형성되는 광분배부가 상기 광원부에서 발광되는 광을 수신하여 상기 기준 광도파로 및 상기 센싱 광도파로로 분배시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센싱 방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 센싱 광도파로 및 상기 기준 광도파로는 코어 구조로 된 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센싱 방법.
  17. 청구항 10에 있어서,
    일측이 추가 검사 대상 유류와 접촉되어 있는 추가 센싱 광도파로가 광원부로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 추가 센싱 광도파로의 내측으로 광이 도파하는 단계;
    수광부에서 상기 추가 센싱 광도파로에서 출력되는 추가 검사 광신호를 수신하는 단계; 및
    제어부에서 상기 기준 광신호 및 상기 추가 검사 광신호의 광신호 특성을 비교하여 상기 추가 검사 대상 유류의 성분을 판별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센싱 방법.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 수광부는 상기 광원부의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학식 유류성분 센싱 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020251919A1 (en) * 2019-06-11 2020-12-17 Scully Signal Company Method and device for characterizing a medium using refractive index

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200445853Y1 (ko) 2009-02-12 2009-09-03 (주) 휴마스 연료유 검사장치
US20150136959A1 (en) 2013-11-19 2015-05-21 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical circuit-type reformulated fuel detecting sensor device and method for manufacturing sensor element thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3321203A1 (de) * 1983-06-11 1984-12-13 Phönix Armaturen-Werke Bregel GmbH, 6000 Frankfurt Refraktometer
KR20080111234A (ko) * 2007-06-18 2008-12-23 건양대학교산학협력단 자가 진단기능을 갖는 광섬유센서용 압력 및 절단 감지시스템
KR20120139264A (ko) 2011-06-17 2012-12-27 한국전자통신연구원 광도파로를 이용하여 압력을 감지하기 위한 장치 및 그 방법
US20150013695A1 (en) * 2013-07-10 2015-01-15 Ahkeo Ventures LLC Inhalable compositions comprising caffeine, methods of use and an apparatus for using the same
KR102098626B1 (ko) 2013-10-16 2020-04-08 한국전자통신연구원 광섬유 전류 센서

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200445853Y1 (ko) 2009-02-12 2009-09-03 (주) 휴마스 연료유 검사장치
US20150136959A1 (en) 2013-11-19 2015-05-21 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical circuit-type reformulated fuel detecting sensor device and method for manufacturing sensor element thereof

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