KR102552570B1 - 광섬유 습도 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광섬유 습도 센서에 관한 것으로서, 기판과, 길이방향으로 연장된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지되, 상기 클래드층에 길이방향을 따라 일부 연마된 연마부분이 마련되며, 상기 연마부분이 상기 기판의 일측면에 노출되게 상기 기판에 굴곡지게 삽입된 센싱 광섬유와, 상기 센싱 광섬유의 연마부분에 대응되는 상기 기판의 일측면에 형성되며, 상기 기판 주위의 습기에 의해 외형이 변형되게 형성된 감응 코팅층과, 상기 기판의 일측면 외측으로 연장된 상기 센싱 광섬유의 입력부에 광을 입사시키는 광원과, 상기 광원으로부터 출사되어 상기 센싱 광섬유의 출력부에 출력되는 광의 피크 파장을 분석하여 상기 센싱 광섬유가 설치된 영역의 습도를 검출하는 측정유닛을 구비한다.
본 발명에 따른 광섬유 습도 센서는 습기에 반응하여 변형되는 감응 코팅층이 적용된 센싱 광섬유를 이용하여 구조가 비교적 단순하고, 우수한 센싱 감도를 제공할 수 있다.

Description

광섬유 습도 센서{Fiber Optic Humidity Sensor}
본 발명은 광섬유 습도 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주위 습기에 의해 변형되는 감응 코팅층을 이용하여 측정대상 지역의 습도를 측정할 수 있는 광섬유 습도 센서에 관한 것이다.
습도센서는 습도 변화를 전기적 신호에 기초하여 검출하는 것이고, 근래에는 스마트 폰 등과 같은 스마트 기기에도 장착되고 있다. 즉, 스마트 기기가 대중화되면서 내장되는 센서 종류는 다양해지고 있는데, 주변 습도를인식하는 습도 센서 역시 대표적인 예이다. 습도 센서를 이용함으로써 생활에 쾌적한 조건을 시각적으로 확인할 수 있다.
스마트 기기 등에 채용되는 습도센서는 보통 수분에 의한 감습 재료의 전기적 성질의 변화를 이용하여 습도를 측정한다. 그리고 상기한 전기적 성질에는 저항, 정전용량 및 공진 주파수 등이 있다. 그 중 습도에 따라 전기적 저항이 변하는 저항형 습도센서와 정전용량이 변하는 커패시터형 습도센서가 가장 많이 생산되고 있기 때문에 이에 따른 연구도 활발하게 이루어지고 있다.
한편, 커패시터형 습도센서는 저항형 습도센서에 비하여 장기 신뢰성이 우수하면서도 선형적인 센서 특성을 가지고 있어 정밀도가 높은 제품에 많이 적용하고 있으며 적용범위가 넓어지고 있는 추세이다.
그리고 커패시터형 습도 센서는 수분이 흡수되면 유전율이 변하는 폴리이미드 등의 감습 폴리머를 유전체로 하여 커패시터(capacitor) 형태로 제조된다.
일반적인 커패시터형 습도센서는 센싱 커패시터와 레퍼런스 커패시터로 구성된다. 그리고 커패시터형 습도센서는 습도 변화에 따라서 센싱 커패시터의 커패시턴스 값은 변동되고 레퍼런스 커패시턴스의 값은 일정하게 유지된다. 레퍼런스 커패시터는 센싱 커패시터의 오프셋을 제거하기 위해 센싱 커패시터와 사이즈가 서로 동일하게 형성하며, 서로 인접하여 배치하게 된다. 그러나, 종래의 습도 센서는 구조가 다소 복잡하여 설계 및 제작에 비교적 많은 시간과 인력이 소요되는 단점이 있다.
등록특허공보 제10-2237710호: 커패시터형 습도센서
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 광도파구조를 이용하여 구조가 간단하면서도 우수한 감도를 제공할 수 있는 광섬유 습도 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 습도 센서는 기판과, 길이방향으로 연장된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지되, 상기 클래드층에 길이방향을 따라 일부 연마된 연마부분이 마련되며, 상기 연마부분이 상기 기판의 일측면에 노출되게 상기 기판에 굴곡지게 삽입된 센싱 광섬유와, 상기 센싱 광섬유의 연마부분에 대응되는 상기 기판의 일측면에 형성되며, 상기 기판 주위의 습기에 의해 외형이 변형되게 형성된 감응 코팅층과, 상기 기판의 일측면 외측으로 연장된 상기 센싱 광섬유의 입력부에 광을 입사시키는 광원과, 상기 광원으로부터 출사되어 상기 센싱 광섬유의 출력부에 출력되는 광의 피크 파장을 분석하여 상기 센싱 광섬유가 설치된 영역의 습도를 검출하는 측정유닛을 구비한다.
상기 감응 코팅층은 젤라틴 소재로 형성된 것이 바람직하다.
상기 감응 코팅층은 다수개가 상기 센싱 광섬유의 길이방향을 따라 상호 이격되게 배열될 수도 있다.
상기 기판은 타측면 주위의 공기가 상기 감응 코팅층 측으로 유동될 수 있도록 타측면에서 일측면까지 관통되게 다수의 관통구가 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 광섬유 습도 센서는 상기 기판의 타측면에 설치되어 해당 기판의 타측면 주위의 공기를 상기 관통구로 강제송풍시키는 송풍유닛을 더 구비할 수도 있다.
상기 기판은 상기 관통구를 통과하는 공기의 유동을 나선방향으로 유도할 수 있도록 상기 관통구의 내측면에 나선방향으로 연장된 가이드홈이 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 광섬유 습도 센서는 상기 기판이 주위의 습기에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 기판이 습기에 노출되는 것을 차단하기 위해 상기 감응 코팅층이 형성된 상기 기판의 일부분을 제외한 나머지 외측면을 감싸도록 형성된 방습부재를 더 구비할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 광섬유 습도 센서는 상기 감응 코팅층이 장애물에 충돌하는 것을 방지하기 위해 상기 연마부분에 인접된 상기 기판의 일측면에, 돌출되게 형성되되, 상기 기판의 상면에 대한 돌출길이가 상기 감응 코팅층의 두께보다 더 크게 형성되며, 상기 감응 코팅층으로 유동하는 공기가 통과할 수 있도록 사이에 통과로가 형성될 수 있게 상호 이격되게 형성된 다수의 보호돌기를 더 구비할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 광섬유 습도 센서는 상기 통과로를 통과하는 공기를 상기 감응 코팅층 측으로 가이드할 수 있도록 상기 통과로에 대응되는 상기 보호돌기의 측면에 돌출형성되며, 상기 감응 코팅층에 인접된 일단부가 타단부보다 하측에 위치하도록 경사지게 형성된 적어도 하나의 가이드깃을 더 구비할 수도 있다.
본 발명에 따른 광섬유 습도 센서는 습기에 반응하여 변형되는 감응 코팅층이 적용된 센싱 광섬유를 이용하여 구조가 비교적 단순하고, 우수한 센싱 감도를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광섬유 습도 센서에 대한 개념도이고,
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 습도 센서에 대한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 습도 센서에 대한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 습도 센서에 대한 사시도이고,
도 5는 도 4의 광섬유 습도 센서에 대한 단면도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 습도 센서에 대한 단면도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 습도 센서에 대한 사시도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 습도 센서에 대한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 습도 센서에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1에는 본 발명에 따른 광섬유 습도 센서(100)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 광섬유 습도 센서(100)는 기판(121)과, 길이방향으로 연장된 코어층(124)과, 상기 코어층(124)을 감싸는 클래드층(125)으로 이루어지되, 상기 클래드층(125)에 길이방향을 따라 일부 연마된 연마부분(126)이 마련되며, 상기 연마부분(126)이 상기 기판(121)의 일측면에 노출되게 상기 기판(121)에 굴곡지게 삽입된 센싱 광섬유(122)와, 상기 센싱 광섬유(122)의 연마부분(126)에 대응되는 상기 기판(121)의 일측면에 형성되며, 상기 기판(121) 주위의 습기에 의해 외형이 변형되게 형성된 감응 코팅층(123)과, 상기 기판(121)의 일측면 외측으로 연장된 상기 센싱 광섬유(122)의 입력부(127)에 광을 입사시키는 광원(110)과, 상기 광원(110)으로부터 출사되어 상기 센싱 광섬유(122)의 출력부(128)에 출력되는 광의 피크 파장을 분석하여 상기 센싱 광섬유(122)가 설치된 영역의 습도를 검출하는 측정유닛(130)을 구비한다.
광원(110)은 센싱 광섬유(122)의 입력부(127)가 되는 일단의 코어층(124)을 통해 광을 출사할 수 있도록 설치되어 있다. 상기 광원(110)은 레이저 다이오드가 적용된다.
기판(121)은 투명한 사각 구조물로 형성되며, 가공성이 우수하고, 소정의 강도를 갖는 실리카 소재로 형성된 것이 바람직하다.
센싱 광섬유(122)는 길이방향을 따라 연장된 코어층(124)과, 상기 코어층(124)을 감싸는 클래드층(125)으로 이루어진다. 여기서, 센싱 광섬유(122)는 연마에 의해 클래드층(125) 일부가 제거된 연마부분(126)이 마련된 구조로 기판(121)에 굴곡지게 결합되어 있다.
연마에 의해 일부가 제거된 클래드층(125)의 연마부분(126)은 연마가 가장 많이 이루어지는 중앙부분으로부터 양측으로 길이방향을 따라 점진적으로 연마처리된 부분이 줄어들게 되어 있다. 이러한 클래드층(125)의 연마부분(126)은 기판(121) 사이에 중앙부분의 깊이가 낮고, 양측 가장자리부분의 깊이가 깊도록 곡률을 갖게 형성시킨 홈의 바닥면에 광섬유를 안착시켜 고정시킨 상태에서 수평 연마에 의해 형성된다.
이때, 센싱 광섬유(122)는 일단부가 기판(121)의 일측면 외측으로 돌출되도록 설치되어 입력부(127)를 이루고, 타단부는 기판(121)의 타측면 외측으로 돌출되게 설치되어 출력부(128)를 이룬다. 센싱 광섬유(122)의 입력부(127)에는 광원(110)이 연결되어 광원(110)으로부터 광을 입력받는다.
감응 코팅층(123)은 센싱 광섬유(122)의 클래드층(125)의 연마부분(126)의 노출된 부분을 포함한 기판(121) 상면에 형성된다. 이때, 감응 코팅층(123)은 소정의 폭을 갖고, 상기 연마부분(126)을 덮을 수 있도록 형성되어 있다. 상기 감응 코팅층(123)의 표면은 외기에 노출될 수 있도록 기판(121)에 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 감응 코팅층(123)은 기판(121) 주위의 습기에 의해 외형이 변형될 수 있도록 젤라틴 소재로 형성되어 있다. 이때, 젤라틴이 함유된 코팅액을 기판(121)의 상면에 도포한 상태로 스핀 코팅 방법에 의해 기판(121)에 해당 감응 코팅층(123)을 형성한다. 감응 코팅층(123)은 젤라틴 소재로 형성된 것으로 설명하였으나, 이에 한정하는 것아니라 습기를 흡수하여 외형이 변형될 수 있는 소재이면 무엇이든 적용가능하다.
한편, 감응 코팅층(123)은 도 2에 도시된 바와 같이 소정의 폭을 갖는 다수개가, 센싱 광섬유(122)의 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성될 수도 있다. 감응 코팅층(123)들 사이에 공간이 마련되어 있고, 외기에 대한 접촉면적이 확장되어 습기에 의해 보다 용이하게 변형될 수 있다.
측정유닛(130)은 도면에 도시되진 않았지만, 광검출기 및 측정모듈을 구비한다.
광검출기는 센싱 광섬유(122)의 출력부(128)에 연결되어 광원(110)으로부터 출사되어 센싱 광섬유(122)의 출력부(128)에 출력되는 광을 수신하고, 수신된 광에 대응되는 신호를 측정모듈에 전달한다.
측정모듈은 광원(110)의 구동을 제어하고, 광검출기에서 수신된 신호로부터 센싱 광섬유(122)가 설치된 영역의 습도를 산출한다. 센싱 광섬유(122)의 연마부분(126)에 감응 코팅층(123)이 형성되어 있으므로 센싱 광섬유(122)를 통과한 광은 소정의 피크 파장을 갖는다. 이때, 감응 코팅층(123)이 습기에 의해 외형이 변형될 경우, 센싱 광섬유(122)를 통과한 광의 피크 파장이 변경되고, 측정모듈은 변경된 피크 파장에 대한 정보를 토대로 광섬유 습도 센서(100)가 설치된 측정대상 영역의 습도를 산출한다.
여기서, 센싱 광섬유(122)를 통과한 광의 습도에 대응되는 피크 파장 변화는 미리 실험에 의해 산출되어 룩업 테이블에 기록되어 있고, 측정모듈은 센싱 광섬유(122)로부터 출력된 광의 피크 파장 변화로부터 습도를 산출하여 표시부(미도시)를 통해 출력한다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명의 광섬유 습도 센서(100)의 습도 측정 방법은 다음과 같다. 먼저, 감응 코팅층(123)을 이루고 있는 젤라틴은 습기를 흡수하여 외형 즉, 부피가 증가된다. 감응 코팅층(123)의 외형 변화에 의해 센싱 광섬유(122)를 통과하는 광의 피크 파장이 변경되고, 측정유닛(130)은 변경된 피크 파장을 검출하여 해당 센싱 광섬유(122)가 설치된 영역의 습도를 산출한다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 광섬유 습도 센서(100)는 습기에 반응하여 변형되는 감응 코팅층(123)이 적용된 센싱 광섬유(122)를 이용하여 구조가 비교적 단순하고, 우수한 센싱 감도를 제공할 수 있다.
한편, 도 3에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 습도 센서(200)가 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 상기 광섬유 습도 센서(200)는 상기 기판(121)이 주위의 습기에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 기판(121)이 습기에 노출되는 것을 차단하기 위해 상기 감응 코팅층(123)이 형성된 상기 기판(121)의 일부분을 제외한 나머지 외측면을 감싸도록 형성된 방습부재(201)를 더 구비한다. 상기 방습부재(201)는 습기에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 내습성 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 방습부재(201)에 의해 외부 습기에 따라 상기 기판(121)이 변형되는 것이 방지되므로 감응 코팅층(123)의 변형에 의해서만 센싱 광섬유(122)를 통과한 광의 피크 파장이 변경되므로 광섬유 습도 센서(200)의 측정 값에 대한 정확도 및 신뢰도가 향상되는 장점이 있다.
또한, 도 4 및 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 습도 센서(310)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 광섬유 습도 센서(310)는 기판(121)의 하면 주위의 공기를 기판(121)의 상면 측으로 강제송풍시키는 송풍유닛(311)을 더 구비한다.
여기서, 기판(121)은 하면 주위의 공기가 상기 감응 코팅층(123) 측으로 유동될 수 있도록 하면에서 상면까지 관통되게 다수의 관통구(128)가 형성되어 있다. 상기 관통구(128)는 감응 코팅층(123)이 형성된 기판(121)의 일측을 제외한 나머지 측면에 형성되며, 다수개가 상호 이격되게 배열된다.
송풍유닛(311)은 기판(121)의 하면에 설치된 다수의 송풍팬(312)을 구비한다. 해당 송풍팬(312)들은 기판(121) 하부의 공기를 관통구(128)로 강제송풍시키고, 관통구(128)를 통과한 공기는 기판(121)의 상면에 마련된 감응 코팅층(123)에 접촉한다. 상술된 바와 같이 송풍유닛(311)에 의해 기판(121) 하부의 공기도 감응 코팅층(123)으로 공급되므로 측정대상 지역의 공기가 균일하게 감응 코팅층(123)에 공급되어 광섬유 습도 센서(310)의 측정값에 대한 정확도 및 신뢰도가 향상되는 장점이 있다.
한편, 기판(121)은 도 6에 도시된 바와 같이 관통구(128)를 통과하는 공기를 가이드할 수 있도록 관통구(128)의 내측면에 가이드홈(129)이 형성되어 있다. 상기 가이드홈(129)은 관통구(128)를 통과하는 공기의 유동을 나선방향으로 유도할 수 있도록 상기 관통구(128)의 내측면에 나선방향으로 연장되게 형성된다. 해당 가이드홈(129)에 의해 관통구(128)를 통과한 공기는 감응 코팅층(123) 표면에서, 나선형으로 유동하므로 감응 코팅층(123)에 대한 접촉시간이 확장되어 광섬유 습도 센서(310)를 통해 보다 정확도 높은 측정값을 획득할 수 있다.
한편, 도 7에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 습도 센서(320)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 광섬유 습도 센서(320)는 상기 감응 코팅층(123)이 장애물에 충돌하는 것을 방지하기 위해 상기 연마부분(126)에 인접된 상기 기판(121)의 상면에, 상방으로 돌출되게 형성된 다수의 보호돌기(321)를 구비한다.
여기서, 상기 보호돌기(321)들은 상기 감응 코팅층(123)으로 유동하는 공기가 통과할 수 있도록 사이에 통과로가 형성될 수 있게 센싱 광섬유(122)의 연마부분(126) 가장자리를 따라 상호 이격되게 배열되고, 기판(121)의 상면에 대한 돌출길이가 감응 코팅층(123)의 두께보다 더 크게 형성된다. 또한, 상기 보호돌기(321)는 소정의 탄성을 갖는 고무와 같은 탄성소재로 형성되는 것이 바람직하다.
기판(121)이 장애물에 접근시, 감응 코팅층(123)보다 상측에 위치한 보호돌기(321)의 상단부에 장애물이 접촉하여 감응 코팅층(123)이 장애물과의 충돌에 의해 손상되거나 변형되는 것이 방지된다. 또한, 보호돌기(321)는 소정의 탄성을 갖는 소재로 형성되어 있어 장애물과의 충돌에 의해 발생된 충격이 센싱 광섬유(122)에 전달되는 것이 방지되어 광섬유 습도 센서(320)의 측정값에 대한 신뢰도가 향상되는 장점이 있다.
한편, 도 8에는 본 발명에 따른 광섬유 습도 센서(330)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 광섬유 습도 센서(330)는 상기 통과로를 통과하는 공기를 상기 감응 코팅층(123) 측으로 가이드할 수 있도록 상기 통과로에 대응되는 상기 보호돌기(321)의 측면에 돌출형성되는 다수의 가이드깃(331)을 더 구비한다.
상기 가이드깃(331)은 상기 감응 코팅층(123)에 인접된 일단부가 타단부보다 하측에 위치하도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 해당 가이드깃(331)은 보호돌기(321)들 사이의 통과로를 통과하는 공기를 감응 코팅층(123)이 마련된 기판(121)의 상면으로 유도하므로 감응 코팅층(123)에 접촉되는 공기 양이 증가하여 측정모듈로부터 보다 정확한 습도 값을 획득할 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100: 광섬유 습도 센서
110: 광원
121: 기판
122: 센싱 광섬유
123: 감응 코팅층
124: 코어층
125: 클래드층
126: 연마부분
127: 입력부
128: 출력부
130: 측정유닛

Claims (9)

  1. 기판;
    길이방향으로 연장된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지되, 상기 클래드층에 길이방향을 따라 일부 연마된 연마부분이 마련되며, 상기 연마부분이 상기 기판의 일측면에 노출되게 상기 기판에 굴곡지게 삽입된 센싱 광섬유; 및
    상기 센싱 광섬유의 연마부분에 대응되는 상기 기판의 일측면에 형성되며, 상기 기판 주위의 습기에 의해 외형이 변형되게 형성된 감응 코팅층;
    상기 기판의 일측면 외측으로 연장된 상기 센싱 광섬유의 입력부에 광을 입사시키는 광원;
    상기 광원으로부터 출사되어 상기 센싱 광섬유의 출력부에 출력되는 광의 피크 파장을 분석하여 상기 센싱 광섬유가 설치된 영역의 습도를 검출하는 측정유닛; 및
    상기 기판이 주위의 습기에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 기판이 습기에 노출되는 것을 차단하기 위해 상기 감응 코팅층이 형성된 상기 기판의 일부분을 제외한 나머지 외측면을 감싸도록 형성된 방습부재;를 구비하는,
    광섬유 습도 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감응 코팅층은 젤라틴 소재로 형성된,
    광섬유 습도 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감응 코팅층은 다수개가 상기 센싱 광섬유의 길이방향을 따라 상호 이격되게 배열된,
    광섬유 습도 센서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판은 타측면 주위의 공기가 상기 감응 코팅층 측으로 유동될 수 있도록 타측면에서 일측면까지 관통되게 다수의 관통구가 형성된,
    광섬유 습도 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판의 타측면에 설치되어 해당 기판의 타측면 주위의 공기를 상기 관통구로 강제송풍시키는 송풍유닛;을 더 구비하는,
    광섬유 습도 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판은 상기 관통구를 통과하는 공기의 유동을 나선방향으로 유도할 수 있도록 상기 관통구의 내측면에 나선방향으로 연장된 가이드홈이 형성된,
    광섬유 습도 센서.
  7. 삭제
  8. 기판;
    길이방향으로 연장된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지되, 상기 클래드층에 길이방향을 따라 일부 연마된 연마부분이 마련되며, 상기 연마부분이 상기 기판의 일측면에 노출되게 상기 기판에 굴곡지게 삽입된 센싱 광섬유; 및
    상기 센싱 광섬유의 연마부분에 대응되는 상기 기판의 일측면에 형성되며, 상기 기판 주위의 습기에 의해 외형이 변형되게 형성된 감응 코팅층;
    상기 기판의 일측면 외측으로 연장된 상기 센싱 광섬유의 입력부에 광을 입사시키는 광원;
    상기 광원으로부터 출사되어 상기 센싱 광섬유의 출력부에 출력되는 광의 피크 파장을 분석하여 상기 센싱 광섬유가 설치된 영역의 습도를 검출하는 측정유닛; 및
    상기 감응 코팅층이 장애물에 충돌하는 것을 방지하기 위해 상기 연마부분에 인접된 상기 기판의 일측면에, 돌출되게 형성되되, 상기 기판의 상면에 대한 돌출길이가 상기 감응 코팅층의 두께보다 더 크게 형성되며, 상기 감응 코팅층으로 유동하는 공기가 통과할 수 있도록 사이에 통과로가 형성될 수 있게 상호 이격되게 형성된 다수의 보호돌기;를 구비하는,
    광섬유 습도 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 통과로를 통과하는 공기를 상기 감응 코팅층 측으로 가이드할 수 있도록 상기 통과로에 대응되는 상기 보호돌기의 측면에 돌출형성되며, 상기 감응 코팅층에 인접된 일단부가 타단부보다 하측에 위치하도록 경사지게 형성된 적어도 하나의 가이드깃;을 더 구비하는,
    광섬유 습도 센서.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000502438A (ja) 1995-11-29 2000-02-29 ブリティッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー センサ装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5343037A (en) * 1993-06-21 1994-08-30 General Electric Company Environmental and physical parameter sensors incorporating polymer-covered fiber field access blocks
KR100842119B1 (ko) * 2006-12-04 2008-06-30 김광택 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치
KR102237710B1 (ko) 2014-06-18 2021-04-09 주식회사 해치텍 커패시터형 습도센서
KR102218102B1 (ko) * 2019-05-22 2021-02-18 호남대학교 산학협력단 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치
KR102267566B1 (ko) * 2019-11-27 2021-06-21 한국산업기술대학교산학협력단 Saw 센서를 이용한 휴대용 미세먼지 측정센서

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000502438A (ja) 1995-11-29 2000-02-29 ブリティッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー センサ装置

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