KR20000022321A - Optical sensor system utilizing bragg grating sensors - Google Patents

Optical sensor system utilizing bragg grating sensors

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Abstract

PURPOSE: An optical sensor system is provided for the optical fiber sensing system using the fiber Bragg grating, which is measured the time division measurement machine, and for a number of a sensor element between 50 and 400 of FBG sensor without additional filter and complicated rate measurement device. CONSTITUTION: The system has a plurality of reflect Bragg gating. Each gating includes the function of sensor element, and has the only position and the only wavelength ingredient reflecting incident light. An optical system for detecting perturbations indicative of the performance of the piece of equipment being monitored is disclosed. The optical system comprises sensors (12), each of which uses Bragg gratings (12A - 12N), induced therein and wherein the Bragg gratings (12A - 12N) are arranged into a preselected distribution and each Bragg grating returns, when subjected to incident light, a narrowbeam signal (22, 24, 26) identified by a predetermined wavelength. The optical system utilizes at least one interferometer (56) whose operation is interlinked with optical multiplexing techniques, such as differentiate across multiplying and time division multiplexing.

Description

브래그 격자 센서를 이용한 광학 센서 시스템Optical Sensor System Using Bragg Grating Sensor

센서 시스템은 장비, 테스트하의 재료, 구조 및 구조 성분에 의해 생성된 또는 이들로 부터 나타난 전계 또는 자계에서의 음향방출 또는 변화를 모니터하는 것으로 공지되 있다. 상기 시스템의 모니터링은 모니터된 장치의 성능을 평가하기 위한 분석적 방법으로서 이용된다. 상기 센서 시스템은 통상적으로 변속장치와 같은 복잡한 기계부품을 설치하는데 필요시되는 다수의 센서를 이용한다. 광학적인 멀티플렉싱 기술에 응답하는 광섬유 센서는 구조물에 설치되는 비교적 큰 다수의 센서를 이용할 수 있는 수단을 제공하고 있다는 점에서 통상적으로 이용되고 있다. 다점 센싱 응용을 위한 센서 시스템은 Optics Lett 14, p. 823, 1989에 공개된 "트랜스버스 홀로그래픽 방법에 의한 광섬유에서의 브래그 격자의 생성"이란 제하의 G. Meltz, w.w. Morey, and W.H. Glenn의 기술 논문에 개시된 파이버 브래그 격자 (FBG)센서를 이용하는데, 본 명세서에서 참조하기로한다. FBG센서의 대중화는 지난 수년에 걸쳐 그 고유한 특성 및 파장 부호화동작으로 인해 개선되고 있다. 브래그 격자를 이용하는 안전 시스템이 1994년 9월 27일 등록된 미국특허 제 5,351,324 호에 개시되 있으며, 본 명세서에서 참조하기로한다.Sensor systems are known to monitor acoustic emissions or changes in electric or magnetic fields generated by or appearing from equipment, materials, structures and structural components under test. Monitoring of the system is used as an analytical method for evaluating the performance of the monitored device. The sensor system typically utilizes a number of sensors required to install complex mechanical components such as transmissions. Optical fiber sensors responsive to optical multiplexing techniques are commonly used in that they provide a means of using a relatively large number of sensors installed in a structure. Sensor systems for multipoint sensing applications are described in Optics Lett 14, p. 823, 1989, entitled "Generation of Bragg Gratings in Optical Fibers by Transverse Holographic Methods," entitled G. Meltz, w.w. Morey, and W.H. The fiber Bragg grating (FBG) sensor disclosed in Glenn's technical paper is used, which is incorporated herein by reference. The popularity of FBG sensors has been improving over the years due to their inherent characteristics and wavelength coding operation. A safety system using Bragg gratings is disclosed in US Pat. No. 5,351,324, filed on September 27, 1994, which is incorporated herein by reference.

FBG센서는 유사 분포 센싱에 특히 적합한데 이는 다수의 브래그 격자가 파이버의 길이로 유도 또는 기록될 수 있으며, Proc. OFS, 90, p. 285, Sydeney, Australia, Dec. 1990에 공개된 "분포형 파이버 격자 센서"란 제하의 w.w. Morey의 기술 논문에 상세히 개시된 방식으로 파장 분할 멀티플렉싱 또는 시분할 멀티플렉싱에 의해 인터로게이트되기 때문이며, 상기 논문 또한 본 명세서에서 참조하기로 한다. FBG센서는 개선된 혼합물 분석 또는 "스마트 구조물" 분석영역에서 가장 적합한 활용을 가지는데, 이는 상기 센서들이 그 내부의 부하 유도 응력에 대한 실 시간 평가를 제공하도록 물질내에 매설될 수 있기 때문이다. 기계류 같은 선택된 장비의 활용을 센싱하기 위한 FBG센서의 현재의 사용은 도 1의 종래 기술의 장치(10)와 관련하여 상세히 기술한다.The FBG sensor is particularly suitable for similar distribution sensing, in which a large number of Bragg gratings can be derived or recorded in the length of the fiber, and Proc. OFS, 90, p. 285, Sydeney, Australia, Dec. W.w. under the term "Distributed Fiber Grating Sensor" published in 1990. This is because they are interlocked by wavelength division multiplexing or time division multiplexing in the manner described in detail in Morey's technical paper, which is also referred to herein. FBG sensors have the most suitable utilization in the area of improved mixture analysis or "smart structure" analysis because they can be embedded in the material to provide a real-time assessment of the load induced stresses therein. The current use of FBG sensors for sensing the utilization of selected equipment, such as machinery, is described in detail in connection with the prior art device 10 of FIG.

장치(10)은 복수의 반사 브래그 격자(12A, 12B, 12C...12N)로 이루어진 브래그 격자 센서(12)를 이용하는데, 상기 격자는 센서(10)의 센싱 소자로서 기능하며, 그 각각은 본원에서 참조하는 SPIE vol, 1586, 페이퍼#22, Boston, Sept. 1991에 공개된 '분포 및 멀티플렉스 형 센서'란 초기 제목의 W.W. Morey, J. R.Dunphy and G. Meltz의 "멀티플렉스 형 파이버 브래그 격자 센서"란 기술 논문에 개시된 파장 분할 멀티플렉싱 기술에 의해 인터로게이트된다. 센서(12)는 본 명세서에서는 FBG센서로서 참조된다. 복수의 반사 브래그 격자(12A, 12B, 12C...12N)가 종래에 공지된 방식으로 센서(12)에 유도 또는 기록되며, 센싱 소자로서 기능하는 각각의 격자는 장치(10)가 모니터하는 장비의 일 부분을 따라 고유한 위치를 가지며, 상기 미국특허 제 5,351,324호에 상세히 개시된 방식으로 입사광을 반사하는 고유한 파장성분을 가진다. 각각의 FBG센서(12)는 모니터되는 장비상에 위치하거나 도시치 않은 성형의 장치에 위치한다.The device 10 utilizes a Bragg grating sensor 12 consisting of a plurality of reflective Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N, which grating functions as a sensing element of the sensor 10, each of which is SPIE vol, 1586, paper # 22, Boston, Sept. Introduced in 1991, W.W. The "multiplexed fiber Bragg grating sensor" by Morey, J. R. Dunphy and G. Meltz is interrogated by the wavelength division multiplexing technique disclosed in the technical paper. Sensor 12 is referred to herein as an FBG sensor. A plurality of reflective Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N are guided or recorded in the sensor 12 in a manner known in the art, and each grating serving as a sensing element is the equipment that the device 10 monitors. It has a unique position along a portion of and has a unique wavelength component that reflects incident light in the manner disclosed in detail in US Pat. No. 5,351,324. Each FBG sensor 12 is located on the equipment to be monitored or in a device of molding not shown.

도 1의 회로장치(10)는 방향 화살표(16)에 의해 표시된 입력광을 제공하는 광원으로서 역할하는 광대역원(14)을 이용하는데,상기 입력광은 I(전류)로서 표시된 Y축과 입력광(16)의 파장을 나타내는 λ로서 표시된 X 축을 가지는 것으로서 도시된 입력 스펙트럼(18)로서 정의된다. 상기 입력광(16)은 커플러(20)에 인가되며, 센싱 소자(12A, 12B,12C....12N) 각각을 인터셉트하는 입사광으로서 전파되며, 상기 센싱 소자 각각은 입사광을 차례로 반사하며, 방향 화살표(22,24,26...28)로 각각 도시된다. 상기 반사광(22,24,26...28)은 도 1에서 각각의 스펙트럼 22A, 24A, 26A... 28A)을 가지는 것으로서 도시되며, 상기 스펙트럼은 반사 브래그 격자(12A, 12B,12C...12N)에 의해 반사된 광의 파장에 각각 대응하는 중심 파장 성분λ123,...λN을 가지는 파형을 각각 나타낸다.The circuit arrangement 10 of FIG. 1 uses a broadband source 14 which serves as a light source for providing the input light indicated by the directional arrow 16, the input light being the Y-axis and the input light indicated as I (current). It is defined as the input spectrum 18 shown as having the X axis indicated as λ representing the wavelength of (16). The input light 16 is applied to the coupler 20 and propagates as incident light intercepting each of the sensing elements 12A, 12B, 12C .... 12N, each of which senses the incident light in turn and is directed. Shown by arrows 22, 24, 26 ... 28, respectively. The reflected lights 22, 24, 26 ... 28 are shown in FIG. 1 as having respective spectra 22A, 24A, 26A ... 28A, the spectra being reflected Bragg gratings 12A, 12B, 12C. Waveforms having the central wavelength components lambda 1 , lambda 2 , lambda 3 , ... lambda N respectively corresponding to the wavelengths of light reflected by .12N).

광대역원(14)은 에지 방사 LED(ELED), 수퍼루미니슨트 다이오드, 수퍼루미니슨트 파이버 소스 그리고 파이버 에르븀(Erbium) 소스를 구비하는 그룹에서 선택된 타입으로 본 분야에 공지되 있다. 상기 광대역원(14)는 약 1.3마이크로미터(μm)의 전형적인 동작 파장과 약 50나노미터(nm)의 대역폭을 가진다. 이러한 광대역원(14)의 경우에, 복수의 브래그 격자(12A, 12B, 12C...12N)는 센서(12)를 따라 소정의 거리X(도시 않음)만큼 서로 물리적으로 이격지며, 그 각각은 몇분의 일 나노미터에서 1 나노미터 이상까지 서로 이격된 고유한 파장성분을 가진다. 상기 브래그 격자(12A, 12B, 12C...12N)로부터 선택된 입사광은 각각의 브래그 격자의 각각의 고유한 파장성분을 가지며, 상기 거리 X 는 사용되는 센서 소자(12A,12B,12C...12N)의 수 및 센서(12)가 커버해야하는 모니터된 장비 또는 물질에 대한 전체거리에 따라 결정된다. 1.3μm의 동작 파장과 50nm의 대역폭을 가지는 광대역원(14) 그리고 1nm의 파장 성분에 의해 서로 분리된 브래그 격자를 가지는 센서(12)를 선택한 경우에, 오십,50 반사 브래그 격자가 파장 분리(1nm)로 분할된 대역폭(50nm)에 의해 결정된 도 1의 장치로서 지지된다.Broadband source 14 is known in the art as a type selected from the group having an edge emitting LED (ELED), a superluminescent diode, a superluminescent fiber source and a fiber Erbium source. The broadband source 14 has a typical operating wavelength of about 1.3 micrometers (μm) and a bandwidth of about 50 nanometers (nm). In the case of this broadband source 14, the plurality of Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N are physically spaced apart from each other by a predetermined distance X (not shown) along the sensor 12, each of which is It has unique wavelength components spaced apart from one nanometer to one nanometer or more. The incident light selected from the Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N has its own wavelength component of each Bragg grating, and the distance X is the sensor element 12A, 12B, 12C ... 12N used. And the total distance to the monitored equipment or material that the sensor 12 should cover. When selecting a broadband source 14 having an operating wavelength of 1.3 μm, a bandwidth of 50 nm, and a sensor 12 having Bragg gratings separated from each other by a wavelength component of 1 nm, fifty, fifty reflective Bragg gratings have wavelength separation (1 nm). As the device of FIG. 1 determined by the bandwidth divided by 50 nm.

복수의 브래그 격자(12A, 12B,12C...12N) 각각은 입사광(16)을 받아서 내로우빔 파장 성분을 복귀시키는데 그 모두는 광대역원(14)의 대역폭내에 있다. 특히 도 1에서 보여지는 바와 같이, 입사광(16)에 의해 브래그 격자(12A,12B, 12C...12N)가 각기 응답 특성(22A, 24A,26A...28A)을 가지는 반사광(22, 24, 26...28)을 복귀시킨다. 도 1을 보면, 응답특성(22A, 24A,26A,...28A)은 각각 파장λ123,...λN의 위치를 나타내는데 이들 모두는 광대역원(14)의 동작 파장을 나타내는 λ이하이다. 동작에 있어서, 상세히 기술되는 바와 같이, 센서(12)에서의 브래그 격자(12A, 12B, 12C...12N)와 같은 특정의 각각의 격자의 측정 유도(즉 음향 유도)섭동은 특정 소자에 의해 복귀된 파장을 변경시킨다. 예를 들어 특히 센서(12)의 센싱 소자로서 동작하는 브래그 격자(12A)는 음향력 형태의 섭동을 받는 경우 입사광(16)을 반사하는 브래그 격자(12A)의 고유 파장λ1성분이 변경되며,상기 고유 파장 λ1에 비례하여 변경되며, 반사광(22)은 센싱소자(12A)에 의해 감지된 섭동에 비례하며 그를 나타내는 변경된 파장성분을 가진다. 상기의 변경된 파장성분은 각각의 브래그 격자(12A, 12B,12C...12N)와 연관된 파장 이동 디코더(32)에 의해 감지된 파장 이동을 모니터함으로써 신호 경로(30)상의 커플러(20)의 출력에서 검출된다. 이러한 파장 이동은 센서(12)가 받는 섭동의 크기를 나타낸다.Each of the plurality of Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N receives the incident light 16 and returns the narrowbeam wavelength component, all within the bandwidth of the broadband source 14. In particular, as shown in FIG. 1, the incident light 16 causes the Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N to reflect light 22, 24 having response characteristics 22A, 24A, 26A ... 28A, respectively. , 26 ... 28). Referring to Fig. 1, the response characteristics 22A, 24A, 26A, ... 28A represent the positions of wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3 , ... λ N , respectively, all of which operate the broadband source 14. Λ or less indicating a wavelength. In operation, as described in detail, the measurement induction (i.e., acoustic induction) perturbation of each particular grating, such as Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N, in the sensor 12 is caused by a particular element. Change the returned wavelength. For example, the Bragg grating 12A, which operates in particular as a sensing element of the sensor 12, changes the inherent wavelength lambda 1 component of the Bragg grating 12A reflecting the incident light 16 when subjected to acoustic force perturbation. The reflected light 22 is changed in proportion to the intrinsic wavelength λ 1 , and the reflected light 22 has a changed wavelength component that is proportional to and represents the perturbation sensed by the sensing element 12A. The modified wavelength component outputs the coupler 20 on the signal path 30 by monitoring the wavelength shift detected by the wavelength shift decoder 32 associated with each Bragg grating 12A, 12B, 12C ... 12N. Is detected. This wavelength shift represents the magnitude of the perturbation that sensor 12 receives.

각각의 브래그 격자(12A,12B,12C... 2N)에서의 파장을 검출하는 도 1에 도시된 종래 기술은 브래그 격자 복귀신호(22,24,26...28)의 파장에 대한 채널 바이 채널별(channel-by-channel)결정에 의거하며, 도 2를 참조하여 상세히 기술된다.The prior art shown in FIG. 1, which detects the wavelength at each Bragg grating 12A, 12B, 12C ... 2N, is a channel by signal for the wavelength of the Bragg grating return signal 22,24, 26 ... 28. Based on channel-by-channel determination, described in detail with reference to FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 파장 이동디코더(32)는 신호로(30)를 통해 브래그 격자(12A....12N)와 각각 연관된 파장성분λ1N을 가지는 신호를 수신하는 파장 분할 멀티플렉서(WDM)스플리터(demux)(32A)를 구비한다. 상기 파장 분할 멀티플렉서(32A)는 상기 파장성분λ1N을 단자(36A, 36B,, 36C...36N)상에 각각 제공되는 각각의 파장성분 λ123...λN으로 분리하는데, 상기 단자들은 광학 필터(38A,38B,38C...38N)에 각각 연결된다.광학 필터(38A,38B, 38C...38N)는 그 굴곡부에서 그리고 λ1N로 정의된 대역내에 포함된 요소j에 대응하는 차단 주파수 λj을 가지는 특성응답(42)으로서 도 2에 도시된 프로필(40)을 가지는 바람직하기로 에지 타입의 필터이다. 상기 요소j 는 폭 T를 나타내는 Y축과 광대역원(14)의 동작파장λ에 의해 정의된 최대값을 가지는 파장λ을 나타내는 X축으로 정의된 펄스파형(44)이다. 광학 필터(38A,38B,38C...38N)는 센싱 소자(12A,12B,12C...12N)의 브래그 파장의 범위를 정합하기 위한 일련의 필터특성을 요하는데 상기의 정합은 비교적 어렵고 실행에 고가가든다. 더욱이 벤딩 손실(센서의 벤딩), 소스 변동(파워 변화)와 같은 공지의 예외적인 요인으로 인해 도1의 광대역원(14)의 출력에서의 광학 파워 레벨내의 가능한 변동을 보상하기 위해 도 3과 같이 실현될 필요가 있다.As shown in FIG. 2, the wavelength moving decoder 32 receives a signal through the signal path 30 having a signal having wavelength components lambda 1N respectively associated with the Bragg gratings 12A .... 12N. Split Multiplexer (WDM) splitter (demux) 32A. The wavelength division multiplexer 32A applies the wavelength components λ 1N to the respective wavelength components λ 1 , λ 2 , λ 3 ... provided on the terminals 36A, 36B, 36C ... 36N, respectively. Separated by λ N , the terminals are connected to optical filters 38A, 38B, 38C ... 38N, respectively. Optical filters 38A, 38B, 38C ... 38N are at their bends and λ 1N A characteristic response 42 having a cutoff frequency λ j corresponding to an element j contained in the band defined by < RTI ID = 0.0 > is < / RTI > The element j is the pulse waveform 44 defined by the Y axis representing the width T and the X axis representing the wavelength λ having the maximum value defined by the operating wavelength λ of the broadband source 14. The optical filters 38A, 38B, 38C ... 38N require a set of filter characteristics to match the Bragg wavelength range of the sensing elements 12A, 12B, 12C ... 12N, which matching is relatively difficult and practical. Expensive to Furthermore, due to known exceptions such as bending loss (sensor bending), source variation (power variation), as shown in FIG. 3 to compensate for possible variations in the optical power level at the output of the broadband source 14 of FIG. It needs to be realized.

도 3은 본 명세서에서 참조하는 Photonic Technol. Lett., 4, p. 516-518, 1992에 공개된 S.M. Melle, K. Liu and R.M. Measures의 기술문헌에 상세히 개시된 비율측정(ratiometric) 방법을 도시하는 것으로 도2의 파장 분할 멀티플렉서(WDM)스플리터가 개시되지만 광학필터(38A...38N)는 없다. 상기 멀티플렉서(32A)는 λ123...λN,의 복수의 출력을 가지며, 그 각각은 그에 결합된 추가의 요소를 가진다. 예를 들어 λ1은 광학 커플러(46A)와 그로부터 흐르는 파장λ1을 가지는 것으로 식별된 단자(36A), 상기 커플러(46A)의 출력에 결합된 검출기(48) 그리고 단자(36A)의 출력(λ1)를 수신하는 검출기(50)를 구비한다. 상기 검출기(48)는 I1 ref의 출력신호를 생성하며,검출기(50)는 I의 출력을 생성하며, 이들 검출기의 출력은 비율 가동 장치(52)에 접속된다. 상기 비율 가동 장치(52)가 동작하면, 퀀티티 I1/(I1 ref)로 정의된 출력신호가 생성되는데, 이 신호는 도 2에 도시된 결점을 갖지는 않으나, 추가의 요소로인한 단점을 가질수 밖에 없다. 따라서 도 2,3에 기술된 바와 같은 결점 및 단점을 가지지 않고 광학 센서 시스템이 실현될 수 있도록 도 2 및 3의 회로장치와는 다른 수단의 필요성이 대두된다.3 is Photonic Technol referred to herein. Lett., 4, p. Although the wavelength division multiplexer (WDM) splitter of FIG. 2 is disclosed showing the ratiometric method disclosed in detail in the technical literature of SM Melle, K. Liu and RM Measures published in 516-518, 1992, the optical filter 38A ... 38N). The multiplexer 32A has a plurality of outputs of [lambda] 1 , [lambda] 2 , [lambda] 3 ... [lambda] N , each of which has an additional element coupled thereto. For example, λ 1 is the terminal 36A identified as having the optical coupler 46A and the wavelength λ 1 flowing therefrom, the detector 48 coupled to the output of the coupler 46A and the output λ of the terminal 36A. A detector 50 for receiving 1 ). The detector 48 generates an output signal of I 1 ref , the detector 50 generates an output of I, and the outputs of these detectors are connected to the ratio actuating device 52. When the ratio actuating device 52 is operated, an output signal defined as quantity I 1 / (I 1 ref ) is generated, which does not have the drawback shown in FIG. 2, but is a disadvantage due to additional factors. You have no choice but to have Therefore, there is a need for a means different from the circuit arrangement of FIGS. 2 and 3 so that the optical sensor system can be realized without the drawbacks and disadvantages as described in FIGS.

본 발명은 센서 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 음향압, 진동 그리고 자계 등의 약 시변 측정계의 측정을 위한 브래그 격자(Bragg grating) 센싱 소자를 이용한 센서 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor system, and more particularly to a sensor system using a Bragg grating sensing element for the measurement of a weak time-varying measurement system, such as acoustic pressure, vibration and magnetic field.

도 1은 종래 기술의 장치의 개략도,1 is a schematic diagram of a device of the prior art,

도 2 및 3은 모니터되는 장비와 관련된 섭동의 검출을 위한 도 1의 종래 기술의 장치와 관련한 개략도,2 and 3 are schematic diagrams relating to the prior art device of FIG. 1 for the detection of perturbation associated with the monitored equipment;

도 4는 본 발명의 일 실시예의 개략도,4 is a schematic diagram of one embodiment of the present invention;

도 5, 도 6 및 도 7(도 7(A) 및 도 7(B)포함)은 음향 방사 검출과 관련된 본 발명의 센서의 여러 가지 실시예를 나타낸 도면,5, 6 and 7 (including FIGS. 7A and 7B) illustrate various embodiments of the sensor of the present invention in connection with acoustic radiation detection;

도 8(A),8(B),8(C) 및 8(D) 각각은 자계 또는 전계검출기술을 이용하여 섭동을 측정하는 센서를 도시한 도면,8 (A), 8 (B), 8 (C) and 8 (D) each show a sensor for measuring perturbation using magnetic field or field detection techniques,

도 9는 도 4의 실시예와 유사한 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면,9 shows another embodiment of the invention similar to the embodiment of FIG. 4;

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면,10 is a view showing another embodiment of the present invention;

도 11은 도 10의 실시예와 유사한 본 발명의 또 다른 실시예의 개략도이다.11 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention similar to the embodiment of FIG.

따라서 본 발명은 센싱 소자로서 기능하는 파이버 브래그 격자를 가지는 센서를 이용하여 장비의 일 부분을 모니터하지만 필터 메카니즘을 추가하지 않고 또한 비교적 복잡한 비율측정 장치를 사용치 않으면서 FBG센서의 50-400사이의 다수의 센서 소자를 제공할 수 있는 광학 센서 시스템을 제공하는 것을 제 1목적으로 하며,Thus, the present invention uses a sensor with a fiber Bragg grating that functions as a sensing element to monitor a portion of the device but without adding a filter mechanism and without using a relatively complex rate measurement device. It is a first object to provide an optical sensor system capable of providing a plurality of sensor elements,

본 발명의 다른 목적은 음향압 진동 그리고 전자계와 같은 시변 측정계를 측정하는데 이용되는 파이버 브래그 격자를 이용한 광학 파이버 센싱 시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an optical fiber sensing system using a fiber Bragg grating that is used to measure acoustic pressure vibration and time varying measuring systems such as electromagnetic fields.

본 발명은 장비의 일 부분이 받는 섭동을 모니터 및 측정하는 파이버 브래그 격자를 이용한 광학 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system using a fiber Bragg grating that monitors and measures the perturbation that a piece of equipment receives.

상기 시스템은 광학 센서, 광원, 불평형 간섭계, 변조신호를 발생하는 수단, 위상 변조기 그리고 복조기를 구비한다. 상기 센서는 상기 일부분의 장비를 따라 위치하며, 상기 센서에서 유도된 복수의 반사 브래그 격자를 가지며, 상기 격자 각각은 센서 소자로서 기능한다. 각각의 격자는 상기 일부분의 장비를 따르는 고유한 위치를 가지며, 입사광을 반사하는 고유한 파장성분을 갖는다. 상기 센서의 각각의 고유한 파장성분은 섭동을 받을 때 변경된다. 광원은 격자 각각으로부터의 입사광을 반사하도록 브래그 격자의 모든 파장성분에서 센서에 입력광을 제공한다. 불평형 간섭계는 격자 각각으로부터의 반사된 입사광을 수신하며, 제 1 및 제 2암을 구비하며, 상기 브래그 격자 각각에 의해 반사된 입사광의 파장성분 각각에 대한 간섭계신호를 생성한다. 위상변조기는 변조신호를 수신하며, 상기 불평형 간섭계의 암중 하나에 위치한다. 상기 위상 변조기는 각각의 간섭계 신호를 변조하며, 변조된 간섭계신호를 수신해서 섭동을 받을 때 변경된 반사 입사광의 고유 파장성분 각각의 량을 나타내는 출력신호를 생성한다.The system includes an optical sensor, a light source, an unbalanced interferometer, means for generating a modulated signal, a phase modulator and a demodulator. The sensor is located along the piece of equipment and has a plurality of reflective Bragg gratings derived from the sensor, each of which serves as a sensor element. Each grating has a unique location along the portion of the device and has a unique wavelength component that reflects incident light. Each unique wavelength component of the sensor changes when subjected to perturbation. The light source provides input light to the sensor at all wavelength components of the Bragg grating to reflect incident light from each of the gratings. An unbalanced interferometer receives reflected incident light from each of the gratings, has first and second arms, and generates an interferometer signal for each of the wavelength components of the incident light reflected by each of the Bragg gratings. The phase modulator receives the modulated signal and is located in one of the arms of the unbalanced interferometer. The phase modulator modulates each interferometer signal and generates an output signal indicative of the amount of each of the intrinsic wavelength components of the changed reflected incident light upon receiving and modulating the modulated interferometer signal.

본 발명의 상기 및 기타의 목적 그리고 특징 및 장점은 이하의 첨부도면을 참조한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면 전체에 걸쳐서 유사의 도면번호는 동일하거나 대응의 부분을 나타낸다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals designate the same or corresponding parts throughout the drawings.

도면에 대해 기술하기 전에 본 발명의 광학 센서 시스템은 모니터되는 장비의 성능을 나타내는 섭동을 검출하는 것을 지적해둔다. 상기 광학 센싱 시스템은 사전선택된 분포로 배치된 내부에 장비된 브래그 격자를 구비하는 하나 이상의 광 파이버를 구비하는데, 각각의 브래그 격자는 센싱 소자로서 기능하며, 입사광에 의해 여자되는 경우 소정의 파장으로 식별된 협대역 신호를 복귀한다. 모니터되는 시스템에서 발생하는 섭동은 차분 크로스 멀티플라이(differentiate-cross-multiply)(사인/코사인 함수) 및 시 분할 기술을 포함하는 멀티플렉싱 기술에 의해 인터로게이트된 광학적 응답 소자와 협력하는 불평형 간섭계에 의해 검출된다.Before describing the drawings, it is pointed out that the optical sensor system of the present invention detects perturbations indicative of the performance of the monitored equipment. The optical sensing system includes one or more optical fibers having Bragg gratings fitted therein arranged in a preselected distribution, each Bragg grating functioning as a sensing element and identified by a predetermined wavelength when excited by incident light. The narrowband signal is returned. Perturbations occurring in the monitored system are detected by an unbalanced interferometer that cooperates with optical response devices interlocked by multiplexing techniques, including differential-cross-multiply (sine / cosine function) and time division techniques. do.

본 발명의 일 실시예가 도 4에 도시된는데, 도 1,2 3의 종래 기술의 장치(10)에 대해 전술한 소자를 구비하지만 그외에 각각의 브래그 격자(12A, 12B, 12C...12N)의 고유한 파장 성분 λ123… λN을 각각 포함하는 반사광(22,24,26...28)을 수신하는 광학 커플러(54)를 구비한다. 상기 광학 커플러(54)는 암(58,60)을 가지는 불평형 간섭계(56)의 입력단에 있으며 상기 암중 하나 예를 들어 암(58)은 위상변조기(62)를 구비하며, 다른 하나는 보상 또는 딜레이 코일로서 작용하는 코일(64)을 구비하여 두 암(58,60)간의 광학 경로차(기술됨)의 길이가 약 (1)센티미터로된다. 상기 불평형 간섭계(56)는 그 출력단에 커플러(66)를 구비한다.An embodiment of the present invention is shown in FIG. 4, which includes the elements described above for the prior art device 10 of FIGS. 1,2 and 3, but in addition each Bragg grating 12A, 12B, 12C ... 12N. Inherent wavelength components λ 1 , λ 2 , λ 3 . and an optical coupler 54 for receiving reflected light 22, 24, 26 ... 28, each comprising λ N. The optical coupler 54 is at the input of an unbalanced interferometer 56 with arms 58 and 60, one of the arms, for example arm 58, having a phase modulator 62, the other being a compensation or delay. With a coil 64 acting as a coil, the length of the optical path difference (described) between the two arms 58, 60 is about (1) centimeters. The unbalanced interferometer 56 has a coupler 66 at its output end.

불평형 간섭계(56)는 맥 젠더 형(Mach Zehnder type)형으로되며, 복귀된 입사광(22,24,26...28)내에 각각 포함된 브래그 격자(12A,12B,12C...12N) 각각에 의해 반사된 각각의 파장성분 λ1… λN에 대한 간섭계신호를 생성한다. 그러나 미첼슨(Michelson)간섭계 구성과 같은 다른 간섭계 구성이 맥 젠더 구성 대신에 이용될 수 있다. 상기 불평형 간섭계(56)는 암(58,60)간의 광학 경로 차 즉 OPD를 가진다. 상기 광학 경로 차(OPD)는 nd와 같으며 여기서 d는 암(58,60)사이의 길이 불평형이며, n은 코어(64)의 효과적인 전파 지수이다. 상기 불평형 간섭계(56)는 본 명세서에서 참조로하는 1993년 7월 13일 등록된 미국특허 제 5,227,857호에 보다 상세히 기술된 타입이다. 또한 간섭계신호를 생성하는 불평형 간섭계(56)와 같은 장치의 동작은 본 명세서에서 참조로하는 Electronics Letters, 28, p. 236-238, 1992에 공개된 A.D. Kersey, T.A. Berkoff and w.w.Morey의 기술논문에 상세히 기술된다. 생성된 간섭계신호의 형태는 이하의 식(1)과 같다.The unbalanced interferometer 56 is of the Mac Zehnder type, each of the Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N contained in the returned incident light 22, 24, 26 ... 28, respectively. Each wavelength component λ 1 . Generate an interferometer signal for λ N. However, other interferometer configurations, such as the Michelson interferometer configuration, can be used instead of the Macgender configuration. The unbalanced interferometer 56 has an optical path difference, or OPD, between the arms 58 and 60. The optical path difference OPD is equal to nd, where d is the length unbalance between the arms 58 and 60 and n is the effective propagation index of the core 64. The unbalanced interferometer 56 is of the type described in more detail in US Pat. No. 5,227,857, registered July 13, 1993, which is incorporated herein by reference. Operation of devices such as an unbalanced interferometer 56 that also produces an interferometer signal is described in Electronics Letters, 28, p. 236-238, 1992, published in AD Kersey, TA Berkoff and wwMorey, in detail. The form of the generated interferometer signal is as shown in Equation (1) below.

(1)(One)

I(λj) = Aj[1+kcos[Ψjj)+Φ]]I (λ j ) = A j [1 + kcos [Ψ jj ) + Φ]]

여기서Ψjj)는 2πnd/λj이며, Aj는 입사광(16)의 입력강도 및 프로필에 따르는 시스템 손실이며, λjj에서의 격자 반사율은 브래그 격자(12A...12N,Φ)로서 포함된 j 번째 격자 센서(센서신호)로부터의 복귀광의 파장이며, Φ는 랜덤 바이어스 위상 오프셋이다. 불평형 간섭계(56)에서 생성된 모든 간섭계신호는 출력 커플러(66)를 통과해서 도 1,2,3과 관련하여 이미 설명한 바와 같이 파장 분할 멀티플렉서(WDM)스플리터(32A)상에 이르는데 이에대해서는 본 명세서에서 참조하는 Proc. OFC'92, p. 123,(OSA), 1992에 공개된 "칩상의 스펙트로미터: 모노리틱 WDM 부품"이란 제하의 J.B.D. Soole et al의 기술 논문에 개시되어 있다. 파장 분할 멀티플렉서(32A)에 의해 실행된 파장 분할 멀티플렉싱은 도 4의 장치에 의해 모니터되는 장비상에 위치한 센서(12)의 브래그 격자(12A,12B,12C...12N(λ123...λN)의 중심파장의 범위에 대한 공칭의 파장 응답에서 매칭되는 것이 바람직하다.Where Ψ jj ) is 2πnd / λ j , A j is the system loss depending on the input intensity and profile of the incident light 16, and the lattice reflectivity at λ j ; λ j is the Bragg grating 12A ... 12N Is the wavelength of the return light from the j-th grating sensor (sensor signal) included as, and Φ is the random bias phase offset. All interferometer signals generated by the unbalanced interferometer 56 pass through the output coupler 66 and onto the wavelength division multiplexer (WDM) splitter 32A as previously described with reference to FIGS. 1,2,3. See Proc. OFC'92, p. 123, (OSA), 1992 "Spectrometer on a Chip: Monolithic WDM Components" is disclosed in the technical paper by JBD Soole et al. The wavelength division multiplexing performed by the wavelength division multiplexer 32A is applied to the Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N (λ 1 , λ 2 ,) of the sensor 12 located on the equipment monitored by the apparatus of FIG. 4. It is desirable to match in the nominal wavelength response to the range of center wavelengths of [lambda] 3 ... [lambda] N ).

브래그 격자(12A,12B,12C...12N)사이의 파장 간격은 상기 브래그 격자가 위치하는 지점에서의 가능한 잔여의 준 정적 스트레인 및 온도 이동을 설명하는데 필요한 동적 범위에 따른다. 도 4의 하나이상의 센서에 대한 유효한 큰 파장범위를 가능케하는 설비가 정적 스트레인 센싱이 본 발명의 센싱 시스템에 수반되는 경우 중요하다. 상기 파장범위는 브래그 격자(12A,12B,12C...12N)각각의 고유 파장사이의 파장 간격을 고려해야하는데 각각의 격자는 전 센서(12)에 대한 센싱 소자로서 기능한다. 통상적으로 브래그 파장은 1,3μm의 동작파장을 가지는 광대역원(14)의 환경에서 1,000 마이크로스트레인 미터당 대략 1nm 이동한다. 예를 들어 1.3μm의 파장을 가지는 입사광을 λ1의 고유한 파장성분을 가지는 브래그 격자(12A)가 수신하고 1,000마이크로스트레인의의 스트레인을 받아서 대응하게 연장된 경우, 상기 브래그 격자(12A)는 파장λ1에 비례하게 1nm변경된 파장을 가지는 입사광을 반사하며 반사광의 그 성분이 복귀된 광신호(22)에 존재하게된다.The wavelength spacing between Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N depends on the dynamic range needed to account for the possible residual quasi-static strain and temperature shift at the point where the Bragg grating is located. Facilities that allow for effective large wavelength ranges for one or more of the sensors of FIG. 4 are important when static strain sensing is involved in the sensing system of the present invention. The wavelength range takes into account the wavelength spacing between the intrinsic wavelengths of each of the Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N, each of which serves as a sensing element for the entire sensor 12. Typically, the Bragg wavelength travels approximately 1 nm per 1,000 microstrain meters in the environment of broadband source 14 with an operating wavelength of 1,3 μm. For example, when the Bragg grating 12A having an intrinsic light component having a wavelength of 1.3 μm is received by the Bragg grating 12A having a unique wavelength component of λ 1 and receives a strain of 1,000 micro strains, the Bragg grating 12A has a wavelength. Reflects incident light having a wavelength changed by 1 nm in proportion to λ 1 , and its component of reflected light is present in the returned optical signal 22.

음향 방사 진동 센싱을 측정하기 위한 본 발명의 센싱 시스템을 활용하는 경우, 센서(12) 특히 브래그 격자(12A,12B,12C...12N)는 정적 스트레인을 약하게 결합하도록 설계될 수 있어서,상기 브래그 격자에서의 브래그 격자 파장의 조밀한 간격 즉 1nm이하의 간격이 형성되어 전술한 바와 같은 50이상으로 상기 브래그 격자의 수가 증가하게된다. 상기 브래그 격자(12A,12B,12C...12N)사이의 파장 간격에 영향을 미치는 다른 요인은 온도이다. 전형적인 파이버 격자의 브래그 파장은 ℃당 105에서 대략 1부의 비율로 온도에 따라 이동한다. 1,3μm의 동작 파장을 가지는 광대역원(14)으로 동작하는 경우에, 브래그 격자(12A,12B, 12C...12N)사이의 1.3nm의 간격이 허용되는 FBG센서(12)에서의 100℃의 온도변화를 일으켜 상기 브래그 격자 사이의 넓은 파장 간격을 이용함으로써 큰 온도차가 허용된다. 불평형 간섭계(56)과 같은 통상의 불평형 간섭계의 파장의 민감성으로 인해 파장 분할 멀티플렉서(32A)의 출력에서의 각 파장성분마다 간섭 위상 천이가 다르게된다.When utilizing the sensing system of the present invention for measuring acoustic radiation vibration sensing, the sensor 12, in particular Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N, can be designed to weakly couple static strain, A dense spacing of Bragg grating wavelengths in the grating, i. Another factor influencing the wavelength spacing between the Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N is temperature. The Bragg wavelength of a typical fiber grating varies with temperature at a rate of 10 5 to 1 part per degree Celsius. 100 ° C. in the FBG sensor 12 where 1.3 nm spacing between Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N is allowed when operating with a broadband source 14 having an operating wavelength of 1,3 μm. The large temperature difference is allowed by using a wide wavelength gap between the Bragg gratings by causing a temperature change of. The sensitivity of the wavelengths of conventional unbalanced interferometers, such as unbalanced interferometer 56, results in different interference phase shifts for each wavelength component at the output of wavelength division multiplexer 32A.

본 발명의 장점을 고려치않고 음향 방사를 측정하는 일 실시예에 있어서, 각각의 브래그 격자(12A,12B, 12C...12N)의 브래그 파장에서 음향적으로 유도된 변조에 의해 각 수신 처리된 파장성분에 대한 불평형 간섭계(56)에 의해 생성된 간섭계출력신호의 위상천이에서의 변조가 유도된다. 이러한 위상 변조성분은 이하의 (2)식으로 표시된다.In one embodiment of measuring acoustic radiation without considering the advantages of the present invention, each received processed by acoustically induced modulation at Bragg wavelengths of the respective Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N. Modulation in the phase shift of the interferometer output signal generated by the unbalanced interferometer 56 for the wavelength component is derived. This phase modulation component is represented by the following formula (2).

(2)(2)

여기서 △εj는 j번째 격자가 받는 음향 유도 동적 스트레인이며, ζ는 관련 브래그 격자의 정규화 스트레인 대 파장 이등 응답도이다.Where Δε j is the acoustically induced dynamic strain received by the jth grating and ζ is the normalized strain versus wavelength isosceles response of the associated Bragg grating.

식 (2)로 표시된 신호의 바라지 않는 위상천이를 모니터해서 수용하기 위해서, 간섭계(56)에 의해 생성된 신호가 상기 불평형 간섭계(56)의 암(58)과 같은 하나의 암에 놓여진 압전 파이버 스트레처와 같은 위상변조기(62)를 이용하여 복조되며, 상기 위상 변조기(62)는 변조 발생기(68)에 의해 생성된 변조신호를 수신한다. 도4의 장치의 간섭계에 이용된 복조기술은 본 명세서에서 참조로하는 IEEE J, Ouantum Electron., QE-18, p. 1647, 1982에 공개된 "위상 발생형 반송파를 이용하는 광 파이버 센서용 호모다인 복조기술"이란 제하의 A. Dandridge, A.B. Tveten and T.G. Giallorenzei의 기술 논문에 개시된 차분 크로스 멀티플리케이션(사인/코사인)방법, Electron. Lett., 18, p. 1081, 1982에 공개된 "광학 간섭계를 위한 의사 헤테로다인 검출 기술"이란 제하의 D.A. Jackson, A.D. Kersey and M. Corke의 기술 논문에 개시된 합성 헤테로다인 검출기술 그리고 공지의 위상 추적회로이다.In order to monitor and accommodate the unwanted phase shift of the signal represented by equation (2), the signal generated by the interferometer 56 is placed on one arm such as the arm 58 of the unbalanced interferometer 56. Demodulated using a phase modulator 62 such as a latcher, the phase modulator 62 receives a modulated signal generated by a modulation generator 68. Demodulation techniques used in the interferometer of the apparatus of FIG. 4 are described in IEEE J, Ouantum Electron., QE-18, p. A. Dandridge, A.B., entitled "Homodyne Demodulation Technology for Optical Fiber Sensors Using Phase-Generated Carriers," published in 1647, 1982. Tveten and T.G. Differential cross-multiplication (sign / cosine) method disclosed in Giallorenzei's technical paper, Electron. Lett., 18, p. 1081, 1982, entitled "Pseudo Heterodyne Detection Technique for Optical Interferometers," under D.A. Jackson, A.D. Synthetic heterodyne detection technique and known phase tracking circuit disclosed in the technical papers of Kersey and M. Corke.

도 4는 파장 분할 멀티플렉서(WDM)(32A), 검출기(70A,70B...70N)으로 구성된 차분 크로스 멀티플라이(DCM)복조기를 도시하는데, 상기 검출기 각각은 사인 및 코사인 성분을 포함하는 그 출력신호를 신호경로(74A,74B...74N)각각을 통해서 사인-코사인 프로세서(72)에 전달한다. 사인- 코사인 프로세서(72)는 신호경로(76)을 통해서 변조 발생기(68)에 의해 생성된 변조신호를 수신하며, 검출기(70A,70B...70N)는 미국특허 제 5,227,857호에 개시된 타입이며, 상기 사인-코사인 검출기(72)는 신호 프로세서(55)용의 상기 미국특허에 개시된 타입이다.Figure 4 shows a differential cross-multiply (DCM) demodulator consisting of a wavelength division multiplexer (WDM) 32A and detectors 70A, 70B ... 70N, each detector comprising its sine and cosine components, its output signal. Is passed to the sine-cosine processor 72 via signal paths 74A, 74B ... 74N, respectively. Sine-cosine processor 72 receives the modulated signal generated by modulation generator 68 via signal path 76, and detectors 70A, 70B ... 70N are of the type disclosed in US Pat. No. 5,227,857. The sine-cosine detector 72 is of the type disclosed in the US patent for signal processor 55.

불평형 간섭계(56), 파장 분할 멀티플렉서(32A), 검출기(70A,70B...70N) 그리고 프로세서(72)이루 구성된 도 4의 간섭 복조기는 음향 범위에서 약1 내지 10 μrad/Hz범위의 통상의 위상 레솔루션을 가지며, 브래그 파장의 작은 진동이 검출될 수 있다. 본 발명의 실시로 1010에서 1부 만큼 작은 센서 소자(12A,12B, 12C...12N)의 브래그 파장에서 음향적으로 유도된 이동을 검출할 수 있는 것을 예상할 수 있다.The interference demodulator of FIG. 4, consisting of an unbalanced interferometer 56, a wavelength division multiplexer 32A, detectors 70A, 70B ... 70N, and a processor 72, has a typical range of approximately 1-10 μrad / Hz in the acoustic range. With a phase resolution, small vibrations of Bragg wavelengths can be detected. In the practice of the present invention, it can be expected that acoustically induced movement at the Bragg wavelength of the sensor elements 12A, 12B, 12C ... 12N as small as 10 to 1 part can be detected.

도 5는 광을 이끌어내는 광 파이버(82)를 가지는 파이버 브래그 격자(FBG)음향 센서로서 또한 그에 유도 기록 또는 내장된 사전선택된 브래그 격자(84)를 구비하는 음향센서를 나타내는 단면도이다. 상기 브래그 격자(84)는 브래그 격자(12A,12B, 12C...12N)에 대응하며 그 각각은 이하 기술되는 도 9-11 및 도 1 및 도 4에 개시된 센싱 소자로서 기능한다.FIG. 5 is a cross-sectional view of an acoustic sensor having a preselected Bragg grating 84 as a fiber Bragg grating (FBG) acoustic sensor having an optical fiber 82 for directing light, or embedded or embedded therein. The Bragg gratings 84 correspond to Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N, each of which functions as the sensing elements disclosed in FIGS. 9-11 and 1 and 4 described below.

FBG센서(80)는 직접적으로 음향계에 응답하며, 공기나 액체같은 음향매체내에 직접적으로 위치하게되며, 그 센싱감도는 파이버의 스트레인 광학계수에 의해 직접적으로 결정된다. 상기 광 파이버의 스트레인-광학 계수는 공지되있으며,본 명세서에서 참조되는 E. UDD Editor, Wiley, 1992에 공개된 "광 파이버 센서"란 제하의 텍스트 10장에 개시되어 있다. FBG음향센서(80)는 엘라스토머 물질 즉 센서(80)의 센싱감도를 향상시키는 파이버 코팅부(86)를 가지는데,이는 상기 물질이 하이 Young 모듈 그리고 로우 벌크 모듈(고 압축성)을 가지기 때문으로 이에대해서는 상기 문헌에 상세히 기술되어 있다.상기의 엘라스토머 물질에 의해 FBG센서(80)의 자유장 응답도의 향상이 30db이상으로 커지게되며, 상기 센서의 센싱감도가 1μPa/Hz에 대해 약 100db의 범위로 된다. 상기 센서(80)는 전력 분배 장비에서 발견되는 바와 같은 오일로 충전된 일부의 장비내에 위치되는 것이 적합하다. 상기 파이버 코팅부(86)의 매체를 통해 음향신호의 상기 센서(80)에 의해 제공되는 직접적인 커플링이 모니터되는 장비내에서 음향방사의 포인트별 (point-by-point)맵을 제공한다. 음향 방사 또는 진동에 응답하는 다른 센서를 도 6을 참조하여 기술한다.The FBG sensor 80 directly responds to the acoustic system and is located directly in an acoustic medium such as air or liquid, and its sensitivity is directly determined by the strain optical coefficient of the fiber. The strain-optical coefficients of such optical fibers are known and are disclosed in Chapter 10 under the text “optical fiber sensor” published in E. UDD Editor, Wiley, 1992, which is incorporated herein by reference. The FBG acoustic sensor 80 has an elastomeric material, i.e., a fiber coating 86 that improves the sensing sensitivity of the sensor 80, since the material has a high Young module and a low bulk module (high compressibility). The above-mentioned elastomeric material increases the improvement of the free field response of the FBG sensor 80 by 30 dB or more, and the sensing sensitivity of the sensor is in the range of about 100 db for 1 μPa / Hz. It becomes The sensor 80 is suitably located in some equipment filled with oil as found in the power distribution equipment. Direct coupling provided by the sensor 80 of the acoustic signal through the medium of the fiber coating 86 provides a point-by-point map of acoustic radiation within the equipment to be monitored. Another sensor that responds to acoustic radiation or vibration is described with reference to FIG. 6.

도 6은 내부에 도입 및 접착제같은 도시치 않은 적합한 수단에 의해 가요성 다이아프램(90)에 고정된 브래그 격자(84)를 가지는 광섬유(82)를 구비한 다이아프램 센서(88)를 도시한다. 상기 다이아프램 센서(88)의 응답도는 상기 다이아프램소자(90)의 편향응답에 의해 결정되며, 도 5의 엘라스토머 물질(86)같은 파이버 코팅 특성에 의해 결정되지 않는다. 다이아프램 센서(88)는 도 5의 센서(88)에 비해 향상된 센싱 감도를 가지지만, 상기 브래그 격자(84)의 파장 성분에서 유도된 준 정적 압력를 방지하도록 압력보상되는 것이 바람직하지 않다. 상기 다이아프램 센서는 1 μPa/Hz에 대해 80db에 근접하는 센싱감도를 가지는 것으로 예상된다.FIG. 6 shows a diaphragm sensor 88 with an optical fiber 82 having Bragg gratings 84 secured to the flexible diaphragm 90 by suitable means not shown and introduced therein, such as adhesive. The response of the diaphragm sensor 88 is determined by the deflection response of the diaphragm element 90 and is not determined by the fiber coating properties such as the elastomeric material 86 of FIG. The diaphragm sensor 88 has improved sensing sensitivity compared to the sensor 88 of FIG. 5, but is not pressure compensated to prevent the quasi-static pressure induced in the wavelength component of the Bragg grating 84. The diaphragm sensor is expected to have a sensing sensitivity close to 80db for 1 μPa / Hz.

음향 방사에 응답하는 다른 실시예의 센서를 도 7을 참조하여 설명한다.Another embodiment of a sensor that responds to acoustic radiation is described with reference to FIG.

도 7(A), 7(B)는 가속도계 타입 센서(93)를 도시하는데, 도 7(A)는 매스 M으로서 역할하는 강성 바킹 층(98)으로 로드된 유연성 물질층(96)내에 있는 광 파이버(82)를 포함하는 가속도계 센서(93)을 도시하며, 상기 물질(96)은 플라스틱 또는 고무와 같은 임의의 형태의 부드러운 유연성 물질로이루어지는 반면, 상기 강성 층(98)은 금속, 유리 또는 세라믹 같은 임의의 강성물질로된다.7 (A) and 7 (B) show accelerometer type sensors 93, where FIG. 7 (A) shows light in flexible material layer 96 loaded with rigid baring layer 98 serving as mass M. FIG. An accelerometer sensor 93 comprising a fiber 82 is shown, wherein the material 96 is made of any form of soft flexible material such as plastic or rubber, while the rigid layer 98 is made of metal, glass or ceramic. Same as any rigid material.

도 7(B)에서 볼수 있는 바와 같이, 광 파이버(82)는 그 내부에 유도된 브래그 격자(84)를 구비하는데, 통상 음향 방사에 의해 생성된 섭동(102)을 받는 구조물(100)상에 유연성 물질(96)이 위치한다. 상기 섭동(102)은 상기 구조물(100)과 관련하여 평면밖(out-of-plane) 진동이된다.상기 가속도계 센서(93)는 변속장치 케이싱을 이루는 구조물(100)상에 위치하며, 상기 센서(93)의 주파수 응답 및 응답도는 강성 물질(98) 및 매스(M)의 강성에 따른다. 원하는 경우 유도 브래그 격자(84)를 자신과 함께 이송하는 파이버(82)는 직접적으로 임의의 물질내에 갇혀지게되는데, 상기 물질로는 특히 플라스틱, 글라스-파이버, 또는 구조를 이룰수 있는 성분으로 평가된 합성물질이 적합하다.시변 진동 또는 전기 및/또는 자계 방해에 응답하는 센서를 도 8과 관련하여 기술한다.As can be seen in FIG. 7B, the optical fiber 82 has a Bragg grating 84 guided therein, on a structure 100 that is subjected to perturbation 102 produced by acoustic radiation, typically. Flexible material 96 is located. The perturbation 102 is an out-of-plane vibration with respect to the structure 100. The accelerometer sensor 93 is located on a structure 100 that constitutes a transmission casing, the sensor The frequency response and responsiveness of 93 depend on the stiffness of the rigid material 98 and the mass M. If desired, the fiber 82 which carries the induced Bragg grating 84 together with it is directly enclosed in any material, which is in particular a plastic, glass-fiber, or synthetically evaluated component. Materials are suitable. Sensors that respond to time-varying vibrations or electrical and / or magnetic field disturbances are described with reference to FIG. 8.

도 8(A),(B),(C) 및 (D) 각각은 음향 방사로 인한 섭동과는 다른 섭동에 응답하도록 사용되는 센서를 도시한다. 도 8의 모든 센서는 전자계와 같은 물리계를 검출함으로써 장비를 모니터하는데 이용될 수 있다. 도 8(A),8(B)의 센서는 자기 왜곡 효과에 응답하는 반면 도 8(C),(D)의 센서는 전기 왜곡 효과에 응답한다.8 (A), (B), (C) and (D) each show a sensor used to respond to perturbations other than perturbation due to acoustic radiation. All of the sensors in FIG. 8 can be used to monitor equipment by detecting a physical system, such as an electromagnetic field. The sensors of FIGS. 8 (A) and 8 (B) respond to the magnetic distortion effect while the sensors of FIGS. 8 (C) and (D) respond to the electric distortion effect.

도 8(A)는 자기 왜곡효과에 응답하는 센서(103)를 도시하는데, 그 내부에 도입된 브래그 격자(84)를 구비하는 광섬유(82)를 가진다. 상기 광섬유(82)는 복합의 바를 효과적으로 형성하는 두 개의 소자(104,106)사이에 위치하며, 상기 소자(104,106)는 Imbar, Monel metal, Nichrome, Nickel, metallic glass 또는 Stiic metal같은 자기물질로 이루어지는데, 이 모두는 공지의 물질이며,물질(94)이 받는 섭동에 어울리게하는 적용된 자계(107)의 강도에 비례하여 신장 및 수축한다. 센서(93)가 응답하는 자기 왜곡효과는 비선형적이지만, 그러한 비선형성은 도 8(B)의 실시예에 의해 보상된다.8 (A) shows a sensor 103 responsive to a magnetic distortion effect, with an optical fiber 82 having a Bragg grating 84 introduced therein. The optical fiber 82 is located between two devices 104 and 106 that effectively form a composite bar, and the devices 104 and 106 are made of a magnetic material such as Imbar, Monel metal, Nichrome, Nickel, metallic glass or Stiic metal. All of these are known materials, and stretch and contract in proportion to the strength of the applied magnetic field 107 to match the perturbation that the material 94 receives. The magnetic distortion effect that the sensor 93 responds to is nonlinear, but such nonlinearity is compensated by the embodiment of FIG. 8 (B).

도 8(B)는 센서(103)과 관련하여 기술한 것과 유사한 방식으로 자기 왜곡효과에 응답하는 센서(108)를 도시하는데 이 센서(108)는 브래그 격자(84)근처에 위치한 국부적 영구자석(110)을 구비하며, 바이어스 계를 제공한다. 상기 자석(110)은 센서(108)에 부과되는 자기 왜곡효과의 비선형성을 보상하며 특히, 상기 자석(110)은 교류에 의해 생성된 변화같은 시변 변화와 상호작용하는데, 브래그 격자(84)에서의 스트레인내의 부수 진동으로 리드하여 그 부수 진동이 격자(84)의 브래그 격자 파장으로 리드하는 식으로 작용한다. 1 milli-Gauss/Hz의 범위에서의 센싱감도를 얻을 수 있는 것이 예상되며, 이로써 센서(108)가 차량의 검출/카운팅 트래픽 패턴 모니터링의 활용에 특히 적합하게되는데 이 모든 것들이 소위 스마트 하이웨이 시스템에서 대중적으로 되었다. 본 발명의 실시에 이용된 다른 실시예를 센서를 도 8(C) 도를 참조하여 기술한다.FIG. 8B shows a sensor 108 that responds to the magnetic distortion effect in a similar manner as described with respect to the sensor 103, which is a local permanent magnet located near the Bragg grating 84. And a bias system. The magnet 110 compensates for the nonlinearity of the magnetic distortion effect imposed on the sensor 108, in particular the magnet 110 interacts with time-varying changes, such as changes generated by alternating current, in the Bragg grating 84 This leads to an incidental vibration in the strain, and the incidental vibration leads to the Bragg grating wavelength of the grating 84. Sensing sensitivity in the range of 1 milli-Gauss / Hz is expected to be achieved, which makes the sensor 108 particularly suitable for the use of vehicle detection / counting traffic pattern monitoring, all of which are popular in so-called smart highway systems. Became. Another embodiment used in the practice of the present invention is described with reference to FIG. 8 (C).

도 8(C)는 내부에 도입된 브래그 격자(84)를 구비하는 광 파이버(82)를 구비한 센서(114)를 도시하는데, 상기 광 파이버(82)는 세라믹 판을 형성하도록 바륨 티타네이트와 같은 물질로된 층 (116,118)사이에 위치하며, 상기 세라믹 판은 그 평행판에 걸쳐 가해진 방향 화살표 120으로 도시된 전압이 걸리는 경우, 수축이 이루어지며, 상기 전압은 물질(94)이 받는 섭동에 적합하게되며 상기 물질의 물리적인 진동량을 나타낸다. 본 발명의 실시와 관련된 다른 추가의 실시예를 도 8(D) 를 참조하여 설명한다.8 (C) shows a sensor 114 having an optical fiber 82 having a Bragg grating 84 introduced therein, the optical fiber 82 having a barium titanate to form a ceramic plate. Located between layers 116 and 118 of the same material, the ceramic plate contracts when the voltage shown by the directional arrow 120 applied across its parallel plate is contracted, and the voltage is dependent on the perturbation the material 94 receives. Will be suitably and represent the physical vibration of the material. Another further embodiment related to the practice of the present invention is described with reference to FIG. 8 (D).

도 8(D)는 압전 특성을 가지는 센서(122)를 도시하는데, 상기 센서(122)는 공지의 압전 세라믹과 같은 압전 물질(124,126)사이에 위치한 내부에 도입된 브래그 격자(84)를 구비하는 광 파이버(82)를 구비하며, 변형시 전압을 전달하고 또는 역으로 전압이 그에 인가되는 경우 그 모양의 변화를 일으키는데, 상기 전압은 방향 화살표(128)로 도시된다. 도 8의 모든 실시예뿐만아니라 도 5-7의 센서는 이미논의된 도 4의 장치 그리고 도 9의 장치에 사용된다.FIG. 8D shows a sensor 122 having piezoelectric properties, the sensor 122 having a Bragg grating 84 introduced therebetween located between piezoelectric materials 124 and 126, such as known piezoelectric ceramics. An optical fiber 82 is provided, which transmits a voltage upon deformation or, conversely, causes a change in shape when a voltage is applied to it, which is shown by the directional arrow 128. The sensors of FIGS. 5-7 as well as all the embodiments of FIG. 8 are used in the apparatus of FIG. 4 and the apparatus of FIG. 9 already discussed.

도 9는 도 4와 유사하며, 이들은 파장 분할 멀티플렉싱 기술 뿐만아니라 동작 파장λ를 가지는 광대역원(14)을 이용하며, 또한 도 9는 1.55μm의 통상적인 값을 가지는 λ1의 동작 파장 추가의 광대역원(130)을 가지며, 이 광대역원은 방향 화살표 (132)로 도시된 입사광을 제공하는 제2의 광원이다.상기 광대역원(130)은 광대역원(14)과 동일한 타입으로 될 수 있으며, 도 4에서 광대역원 (14)과 관련하여 기술한 바와 같은 식으로 브래그 격자(12A,12B, 12C...12N)로부터 광을 반사하는 모든 파장을 커버하는 50nm의 대역폭을 가진다.9 is similar to Figure 4 which wavelength division multiplexing technology as well, and used as the broadband source 14 having an operating wavelength λ also Figure 9 is a more broadband operating wavelength of λ 1 having a typical value of 1.55μm Has a circle 130, which is a second light source for providing incident light as shown by the directional arrow 132. The broadband source 130 may be of the same type as the broadband source 14. It has a bandwidth of 50 nm covering all wavelengths reflecting light from the Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N in the same manner as described with respect to broadband source 14 in FIG.

도 9의 장치는 또한 제 2의 불평형 간섭계(56')와 파장 분할 멀티플렉서(WDM)(32A') 그리고 검출기(70A',70B'....70N')로 이루어진 복조기를 구비하며 또한 사인/코사인 프로세서(72')를 구비한다. 프라임으로 도시된 도 9의 상기의 모든 소자들은 프라임을 붙히지 않은 도 4의 소자들과 동일한 방식으로 동작한다. 제 2불평형 간섭계(56')는 신호경로(134)를 통해서 신호경로(30)에 접속되며, 상기의 제 2의 불평형 간섭계(56')는 신호경로(136)를 경유해서 변조 신호발생기(68)에 접속된 그 위상 변조기(62')를 구비한다. 유사하게 상기 사인/코사인 프로세서(72')는 신호경로(76')를 경유해서 변조신호발생기(68)에 접속된다.The apparatus of FIG. 9 also has a demodulator consisting of a second unbalanced interferometer 56 ', a wavelength division multiplexer (WDM) 32A' and a detector 70A ', 70B' .... 70N '. Cosine processor 72 '. All of the above elements of FIG. 9, shown prime, operate in the same manner as the elements of FIG. 4 without priming. The second unbalanced interferometer 56 'is connected to the signal path 30 via the signal path 134, and the second unbalanced interferometer 56' is modulated signal generator 68 via the signal path 136. ) And its phase modulator 62 '. Similarly, the sine / cosine processor 72 'is connected to a modulation signal generator 68 via signal path 76'.

동작에 있어서, 도 9의 장치는 광대역원 (14)에 대해서 1.3μm의 동작파장λ'을 선택하며, 1.55μm의 동작파장 λ'를 가지는 것으로서 광대역원(130)을 선택한다. 유사하게 제 1불평형 간섭계(56) 및 파장 분할 멀티플렉서(32A)가 파장 λ에 대해 1.3μm의 광대역원(14)에 대응하도록 동작주파수를 가지게 선택되며, 또한 제 2불평형 간섭계(56') 및 파장 분할 멀티플렉서(32A')가 광대역원(30)의 파장 λ'에 대응하도록 1.55μm의 동작파장을 가지게 선택된다. 또한 복수의 브래그 격자(12A,12B, 12C...12N)는 도 4의 설명에서처럼 통상의 거리 X 만큼 서로 이격지며,1nm의 파장 성분의 간격을 가지도록 선택되어 도 9의 장치는 최대 200의 브래그 격자 센싱 소자(12A,12B, 12C...12N)를 수용할 수 있다. 이러한 동작 파장 및 브래그 격자수의 선택시, 도 9의 장치는 도4와 유사하게 동작하여 사인/코사인 프로세서(72)는 광대역원(14)의 1.3μm의 반송주파수를 가지는 반사된 입사광 신호(22....28)에 각각 포함된 각 파장 성분량을 나타내는 신호경로(78A....78N)상의 출력신호를 제공하는데 상기 신호들은 섭동을 받는 경우 브래그격자(12A,12B,12C...12N)의 파장 λ1....λN과 비례하여 변경된다. 유사하게 사인/코사인 프로세서(72')는 광대역원(130)의 1.55μm의 반송주파수를 가지는 반사된 입사광 신호(22....28)에 각각 포함된 각 파장 성분량을 나타내는 신호경로(78A'....78N')상의 출력신호를 제공하는데 상기 신호들은 섭동을 받는 경우 브래그 격자(12A,12B,12C...12N)의 파장 λ1'....λN'과 비례하여 변경된다. 도 4 및 9의 회로장치 모두가 다수의 센서를 수용할 지라도 추가의 센서를 수용하는 능력은 도 10과 관련하여 이하 기술되는 시 분할 멀티플렉싱기술에 의해 제공된다.In operation, the apparatus of FIG. 9 selects an operating wavelength lambda 'of 1.3 mu m for the broadband source 14, and selects the broadband source 130 as having an operating wavelength lambda' of 1.55 mu m. Similarly, the first unbalanced interferometer 56 and the wavelength division multiplexer 32A are selected to have an operating frequency to correspond to the broadband source 14 of 1.3 μm with respect to the wavelength λ, and also the second unbalanced interferometer 56 'and the wavelength. The division multiplexer 32A 'is selected to have an operating wavelength of 1.55 mu m so as to correspond to the wavelength [lambda]' of the broadband source 30. In addition, the plurality of Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N are spaced apart from each other by a normal distance X as described in FIG. 4, and are selected to have a spacing of wavelength components of 1 nm so that the apparatus of FIG. Bragg grating sensing elements 12A, 12B, 12C ... 12N can be accommodated. In selecting this operating wavelength and Bragg grating number, the apparatus of FIG. 9 operates similarly to FIG. 4 so that the sine / cosine processor 72 has a reflected incident light signal 22 having a carrier frequency of 1.3 μm of the broadband source 14. .28 provides an output signal on the signal paths 78A..78N representing the respective amounts of wavelength components contained in the respective signals, which are subject to Bragg lattice 12A, 12B, 12C ... 12N when perturbed. ) wavelength of λ 1 .... are changed in proportion to λ N. Similarly, the sine / cosine processor 72 'is a signal path 78A' representing the amount of each wavelength component contained in each of the reflected incident light signals 22 .... 28 having a carrier frequency of 1.55 m of the broadband source 130. .... 78N ') output signal, which is changed in proportion to the wavelength λ 1 ' .... λ N 'of Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N when perturbed . Although both circuits of FIGS. 4 and 9 can accommodate multiple sensors, the ability to accommodate additional sensors is provided by the time division multiplexing technique described below in connection with FIG. 10.

도 10의 장치는 제 1 및 제 2의 복수의 참조번호(12와 12')로 도시된 반사 브래그 격자 소자를 포함하며, 이들은 두 개의 배열로 형성되도록 파이버 딜레이 장치(138)에 의해 서로 분리되는데, 상기 배열 각각은 서로 관련 매칭되는 고유한 파장 성분을 가지는 동일의 브래그 격자를 구비한다. 예를 들어, 센서(12)에 포함된 제 1배열(12A,12B,12C...12N)은 센서 (12')의 브래그 격자(12A')의 입사광을 반사하는 고유의 파장 성분λ1에 대응하며 그에 매칭되는 입사광을 반사하도록 고유의 파장성분λ1을 가지는 브래그 격자(12A)를 구비한다. 둘 이상의 센서(12,12')가 사용되는 경우, 내부에 브래그 격자 배열을 가지는 각각의 FBG센서 사이에 추가의 파이버 딜레이 장치(138)가 개입된다. 또한 브래그 격자 (12A,12B,12C...12N)와 (12A',12B',12C'...12N')는 도 4의 설명에서 처럼 소정의 간격X로 분리되어 1nm만큼 파장 방향으로 서로 바람직하게 이격된다.The apparatus of FIG. 10 comprises reflective Bragg grating elements, indicated by the first and second plurality of reference numerals 12 and 12 ', which are separated from each other by a fiber delay device 138 to be formed in two arrangements. Each of the arrays has the same Bragg grating having unique wavelength components that are matched with one another. For example, the first arrays 12A, 12B, 12C ... 12N included in the sensor 12 have their own wavelength component λ 1 reflecting the incident light of the Bragg grating 12A 'of the sensor 12'. And a Bragg grating 12A having a unique wavelength component λ 1 so as to reflect incident light corresponding thereto. If more than one sensor 12, 12 ′ is used, an additional fiber delay device 138 is interposed between each FBG sensor having a Bragg grating arrangement therein. Also, the Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N and 12A ', 12B', 12C '... 12N' are separated by a predetermined interval X as described in FIG. Preferably spaced apart.

도 10의 장치는 게이팅 장치(142)를 통해 커플러(20)에 결합된 펄스를 생성하는 펄스 드라이버(140)를 추가로 구비하며, 소정의 펄스 간격τ를 가지는 펄스 특성(146)을 갖는 입사광선 즉 펄스(144)를 나타내도록 방향화살표로서 도시된다. 상기 게이팅 장치(142)에 의해 펄스(144)의 존재 동안 광학 커플러(20)상의 광대역원(14)의 출력의 통과가 허용된다.펄스(144)는 신호경로(148)를 통해서 케이팅회로(150)로 인가된다. 더불어 도 10의 회로장치는 검출기(70A,70B....70N)로부터의 사인 및 코사인 신호를 수신하고 펄스(144)에 응답하며 복수의 그룹화된 신호경로(152A....152N)로 나타난 바와 같은 출력신호로서 사인 및 코사인 신호를 제공하는 게이팅 회로(150)를 구비한다.The apparatus of FIG. 10 further includes a pulse driver 140 for generating a pulse coupled to the coupler 20 through a gating device 142 and having incident pulses having a pulse characteristic 146 having a predetermined pulse interval τ. That is, it is shown as an arrow to indicate the pulse 144. The gating device 142 permits passage of the output of the broadband source 14 on the optical coupler 20 during the presence of the pulse 144. The pulse 144 passes through the signal path 148 through a gating circuit ( 150). In addition, the circuit arrangement of FIG. 10 receives sine and cosine signals from detectors 70A, 70B .... 70N, responds to pulse 144, and is represented by a plurality of grouped signal paths 152A .... 152N. And a gating circuit 150 for providing sine and cosine signals as output signals.

브래그 격자(12A,12B,12C...12N)와 (12A',12B',12C'...12N')는 그 각각의 FBG센서(12,12')에 도입 또는 기록되는데 이들 센서는 약 2%의 공칭 반사계수를 가진다. 상기의 장치에 의해 입사광(16)의 일 부분이 각각의 브래그 격자로부터 반사되는 반면, 입사광(16)을 형성하는 나머지의 강한 신호가 추가의 브래그 격자시리즈 즉 브래그 격자(12A,12B,12C...12N)와 (12A',12B',12C'...12N')상을 지나게된다. 몇 퍼센트의 브래그 격자(12A....12N')의 파장 반사계수를 가지므로써 몇 개의 (즉 5내지 8) 브래그 격자 시리즈가 인터로게이트된다. 10이상의 브래그 격자 시리즈(12....12')의 인터로게이션의 경우에, 2%이하의 반사계수가 센서(12,12')와 같은 센서간의 저 누화를 보장한다.Bragg gratings 12A, 12B, 12C ... 12N and (12A ', 12B', 12C '... 12N') are introduced or recorded in their respective FBG sensors 12, 12 '. It has a nominal reflection coefficient of 2%. A portion of the incident light 16 is reflected from each Bragg grating by the above arrangement, while the remaining strong signals forming the incident light 16 are further Bragg grating series, i.e., Bragg gratings 12A, 12B, 12C. .12N) and (12A ', 12B', 12C '... 12N'). Several (ie 5 to 8) Bragg grating series are interlocked by having a wavelength reflection coefficient of a few percent Bragg gratings 12A... 12N '. In the case of interrogation of more than 10 Bragg grating series (12... 12 '), a reflection coefficient of less than 2% ensures low crosstalk between sensors, such as sensors 12, 12'.

동작에 있어서, 도 10을 참조하며 광대역원(14)의 출력은 τ의 간격을 가지는 펄스(144)로서 펄싱된다. 상기 펄스(144)에 의해 파장 분할 멀티플렉서(32A)의 각 출력에서 센서(12, 12')로부터 복귀 신호가 발생된다. 이들 각각의 출력은 배열내의 각각의 격자 시리즈(12,12')에서의 대응의 브래그 격자로부터 생성된 일련의 펄스를 갖는다. 이들 일련의 펄스는 검출기(70A,70B....70N)의 출력에서 나타나며, 브래그 격자(12A...12N')에 대응하는 파장 성분λ12… λN을 나타낸다.펄스(144)의 폭이 브래그 격자 시리즈와 인접하여 매칭의 격자 센서 소자(12,12')사이의 광학 라운드 트립 전파이하로 선택되는 경우, 검출기(70A,70B....70N)의 출력에서 생성된 펄스는 시간분리되어 상기 펄스(144)에 응답하는 게이팅회로(150)에 연결된다. 예를 들어, 브래그 격자(12A,12A')가 입사광(펄스 144)를 반사하도록 고유의 파장성분λ1를 가지도록 선택되는 경우, 파장 분할 멀티플렉서(32A)의 출력(λ1)에 나타나는 펄스는 λ1를 나타내며, 시간적으로 분리된다. 상기 검출기(70A,70B....70N)의 출력에서의 시 분할 멀티플렉스된 펄스는 각각 신호 경로(74A...74N)을 통해서 게이팅회로(150)에 인가된다. 상기 게이팅회로(150)의 출력은 상기 사인/코사인 프로세서(72)에 중계되어 상기 프로세서가 시 분할 멀티플렉싱을 수행하여 도 4 및 9의 장치와 비교하여 도 10의 장치에 의해 지지될 수 있는 센서수에 있어서의 약간의 폴드(fold) 향상을 얻을 수 있다.예를 들어 도 4와 도 10을 비교하면 50nm의 대역폭과 1.3um의 동작 파장λ을 가지는 광대역원(14)을 사용하기 때문에, 4개의 폴드 시 분할 멀티플렉스(TDM)향상을 이루어 도 4의 50센서 소자에 비해 전체 200 센서소자가 사용될 수 있다. 4개의 폴드향상은 멀티플렉스된 신호의 액티브 및 아이들(2)상태를 모니터할 필요를 고려한다. 상기 센서소자의 수는 도 11의 회로장치에 의해 배가된다.In operation, referring to FIG. 10, the output of broadband source 14 is pulsed as pulse 144 with an interval of [tau]. The pulse 144 generates a return signal from the sensors 12, 12 'at each output of the wavelength division multiplexer 32A. Each of these outputs has a series of pulses generated from the corresponding Bragg grating in each grating series 12, 12 'in the array. These series of pulses appear at the outputs of the detectors 70A, 70B... 70N and the wavelength components λ 1 ,... 2 ... Corresponding to the Bragg gratings 12A. λ N. When the width of the pulse 144 is selected to be less than or equal to the optical round trip propagation between the Bragg grating series and the matching grating sensor elements 12, 12 ′, the detectors 70A, 70B. Pulses generated at the output of 70N are time separated and connected to a gating circuit 150 responsive to the pulse 144. For example, when the Bragg gratings 12A and 12A 'are selected to have their own wavelength component lambda 1 to reflect incident light (pulse 144), the pulses appearing at the output lambda 1 of the wavelength division multiplexer 32A are represents λ 1 and is separated in time. The time division multiplexed pulses at the outputs of the detectors 70A, 70B ... 70N are applied to the gating circuit 150 via signal paths 74A ... 74N, respectively. The output of the gating circuit 150 is relayed to the sine / cosine processor 72 so that the processor performs time division multiplexing to be supported by the device of FIG. 10 as compared to the device of FIGS. 4 and 9. A slight fold improvement can be obtained. For example, comparing FIG. 4 and FIG. 10, since the broadband source 14 having a bandwidth of 50 nm and an operating wavelength lambda of 1.3 μm is used, four In case of folding, a split multiplex (TDM) improvement is performed, and thus, a total of 200 sensor elements may be used as compared to the 50 sensor elements of FIG. 4. Four fold enhancements consider the need to monitor the active and idle states of the multiplexed signal. The number of the sensor elements is doubled by the circuit arrangement of FIG.

도 11의 회로장치는 프라임 번호를 붙인 도 10의 회로 장치와 유사하게 동작하며 또한 이미 기술한 도1,4,9 및 10의 프라임 미도시의 소자와 유사하게 동작한다. 상기 프라임 요소는 도 9와 관련하여 이미 기술한 방식으로 광대역원(130)동작파장λ에 대응하도록 동작파장을 가지게 선택된다. 동작 파장이 제 1 및 제 2간섭계(56,56')를 위해 그리고 제 1 및 제 2 파장 분할 멀티플렉서(32A,32A')를 위해 각각 선택된다면, 도 11의 회로장치는 도 10의 장치와 유사한 방식으로 동작하며, 사인/코사인 프로세서(72)는 브래그 격자(12A...12N')의 고유한 파장 성분 각각이 섭동을 받을 때 파장λ와 관련하여 변경된 량을 나타내는 출력신호(154A....154N)를 생성하며, 유사하게 사인/코사인 프로세서(72')는 브래그 격자(12A...12N')의 고유한 파장 성분 각각이 섭동을 받을 때 파장λ'와 관련하여 변경된 량을 나타내는 출력신호(154A'....154N')를 생성한다.The circuit arrangement of FIG. 11 operates similar to the circuit arrangement of FIG. 10 with a prime number and also operates similarly to the elements of the prime not shown in FIGS. 1, 4, 9 and 10 previously described. The prime element is selected to have an operating wavelength to correspond to the broadband wavelength 130 operating wavelength [lambda] in the manner already described with reference to FIG. If the operating wavelength is selected for the first and second interferometers 56, 56 'and for the first and second wavelength division multiplexers 32A, 32A', respectively, the circuit arrangement of FIG. 11 is similar to that of FIG. Sine / cosine processor 72 outputs an output signal 154A ... that represents the amount changed with respect to wavelength [lambda] when each of the unique wavelength components of Bragg grating 12A ... 12N 'is perturbed. .154N), and similarly the sine / cosine processor 72 'has an output indicating the amount of change in relation to the wavelength [lambda]' when each of the unique wavelength components of the Bragg grating 12A ... 12N 'is perturbed. Generate signals 154A '.... 154N'.

본 발명의 실시는 적어도 400의 센서을 사용할 수 있도록 여러 가지 실시예를 제공하는데 이는 실제적인 제한이 되지는 않는다. 본 발명의 실시는 또한 음향 방사 전계 장애 또는 자계 장애를 검출하도록 이용되는 여러 가지 센서를 제공한다. 또한 본 발명의 실시는 FBG센서를 이용하는 선택된 장비부분의 성능을 모니터하는 다중의 센서를 이용하는 것을 개시하며, 임의의 복잡한 필터링 방법 그리고 배경분야에서 기술한 임의의 비율측정방법을 사용치 않고 실현될 수 있다.The practice of the present invention provides various embodiments in which at least 400 sensors can be used, which is not a practical limitation. The practice of the present invention also provides a variety of sensors used to detect acoustic radiation field disturbances or magnetic field disturbances. The practice of the present invention also discloses using multiple sensors to monitor the performance of selected equipment parts using FBG sensors, which can be realized without using any complex filtering method and any ratio measuring method described in the background. have.

지금까지 몇 실시예에 의해 본 발명을 기술하였지만 본 발명은 이에 제한되지 않으며 이하의 부속청구범위의 사상 및 영역을 일탈치 않는 범위내에서 당업자에 의해 여러 가지로 변형 및 수정 실시될 수 있다.Although the present invention has been described by some embodiments so far, the present invention is not limited thereto and various modifications and changes can be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the appended claims.

Claims (17)

일부분의 장비가 받는 섭동을 검출하는 시스템으로서,A system that detects the perturbation that some equipment receives. (a)상기 장비를 따라 배치된 광학 센서로서, 그에 도입된 복수의 반사 브래그 격자(Bragg grating)를 구비하며, 상기 각각의 격자는 센서소자로서 작용하며, 상기 장비를 따라 고유한 위치 및 입사광을 반사하는 고유한 파장성분을 가지며, 상기 센서소자의 고유한 파장 성분 각각이 섭동을 받을 때 변경되게되어 있는 광학 센서;(a) an optical sensor disposed along the equipment, the optical sensor having a plurality of reflective Bragg gratings introduced therein, each grating acting as a sensor element, and having a unique position and incident light along the equipment An optical sensor having a unique wavelength component which reflects, and adapted to be changed when each unique wavelength component of the sensor element is perturbed; (b)상기 각각의 격자로부터의 입사광을 반사하도록 상기 모든 파장성분을 커버하게끔 상기 센서에 입력광을 제공하는 광원;(b) a light source providing input light to the sensor to cover all of the wavelength components to reflect incident light from each grating; (c)상기 각각의 격자로부터 상기 반사된 입사광을 수신하며, 제 1 및 제 2암을 구비하며, 상기 각각의 브래그 격자에 의해 반사된 상기 입사광의 각각의 파장성분에 대해 간섭계신호를 생성하는 불평형 간섭계;(c) an unbalance that receives the reflected incident light from each grating and has first and second arms, and generates an interferometer signal for each wavelength component of the incident light reflected by the respective Bragg gratings; interferometer; (d)변조신호를 생성하는 수단;(d) means for generating a modulated signal; (e)상기 변조신호를 수신하며, 상기 불평형 간섭계의 암중 한 암에 위치하며,상기 간섭계신호 각각을 변조하는 위상변조기; 및(e) a phase modulator that receives the modulated signal and is located on one arm of the unbalanced interferometer, and modulates each of the interferometer signals; And (f)상기 변조된 간섭계 신호 각각을 수신하고 상기 반사된 입사광의 고유한 파장성분 각각이 섭동을 받을 때 변경되는 량을 나타내는 출력신호를 생성하는 복조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.and (f) a demodulator for receiving each of the modulated interferometer signals and generating an output signal indicative of an amount that changes when each unique wavelength component of the reflected incident light is perturbed. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 격자의 고유한 파장성분은 약 1nm의 파장만큼 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.The perturbation detection system of claim 1, wherein the unique wavelength components of the plurality of gratings are separated from each other by a wavelength of about 1 nm. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 자유장 센서, 다이아프램 센서,가속도계 타입, 자기 왜곡 타입, 전기 왜곡 타입 그리고 압전 타입으로 이루어진 그룹중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.The perturbation detection system of claim 1, wherein the sensor is selected from the group consisting of a free field sensor, a diaphragm sensor, an accelerometer type, a magnetic distortion type, an electrical distortion type, and a piezoelectric type. 제 1항에 있어서, 상기 광원은 에지 방사 LED(ELED), 수퍼루미니슨트 다이오드, 수퍼루미니슨트 파이버 소스 그리고 파이버 에르븀 소스로 이루어진 그룹에서 선택된 타입의 제 1 광대역원을 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.2. The light source of claim 1, wherein the light source comprises a first broadband source of a type selected from the group consisting of an edge emitting LED (ELED), a superluminescent diode, a superluminescent fiber source and a fiber erbium source. Perturbation Detection System. 제 항에 있어서, 상기 광원은 에지 방사 LED(ELED), 수퍼루미니슨트 다이오드, 수퍼루미니슨트 파이버 소스 그리고 파이버 에르븀 소스로 이루어진 그룹에서 선택된 타입의 제 2 광대역원을 구비하며, 상기 제 1 및 제 2광대역원은 각각 1.3μm와 1.55μm의 동작 파장을 가지며, 상기 제 1 및 제 2광대역원 각각은 약 50nm의 대역폭을 가지는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.The light source of claim 1, wherein the light source includes a second broadband source of a type selected from the group consisting of an edge emitting LED (ELED), a superluminescent diode, a superluminescent fiber source, and a fiber erbium source. The second wideband source has operating wavelengths of 1.3 μm and 1.55 μm, respectively, and the first and second wideband sources each have a bandwidth of about 50 nm. 제 1항에 있어서, 상기 복조기는,The method of claim 1, wherein the demodulator, (a)상기 변조된 간섭계 신호를 수신해서 상기 고유 파장성분을 나타내는 신호로 분할하는 수단;(a) means for receiving the modulated interferometer signal and dividing it into a signal representing the intrinsic wavelength component; (b)상기 분할된 각각의 고유 파장성분에 응답하여 대응의 사인 및 코사인 신호를 생성하는 검출수단; 및(b) detection means for generating corresponding sine and cosine signals in response to each of the divided inherent wavelength components; And (c)상기 변조신호에 응답하며 또한 상기 사인 및 코사인신호에 응답하여 상기 복조기 출력 신호를 생성하는 신호 처리기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.and (c) signal processor means responsive to said modulated signal and generating said demodulator output signal in response to said sine and cosine signals. 제 1항에 있어서, 상기 복조기는,The method of claim 1, wherein the demodulator, (a)소정의 펄스 간격을 가지며 상기 입력광과 더불어 상기 센서에 인가되는 펄스를 생성하는 수단;(a) means for generating pulses applied to the sensor with the input light at predetermined pulse intervals; (b)상기 변조 간섭계 신호 각각을 수신해서 상기 고유 파장 성분을 나타내는 신호로 분할하는 수단;(b) means for receiving and dividing each of said modulated interferometer signals into a signal representing said intrinsic wavelength component; (c)상기 분할된 고유 파장성분에 응답해서 대응의 사인 및 코사인 신호를 생성하는 검출수단;(c) detection means for generating corresponding sine and cosine signals in response to the divided inherent wavelength components; (d)상기 대응의 사인 및 코사인 신호를 수신하며, 그 출력으로서 상기 사인 및 코사인 신호를 제공하도록 상기 펄스에 응답하는 게이팅 수단; 및(d) gating means for receiving the corresponding sine and cosine signals and responsive to the pulse to provide the sine and cosine signals as outputs thereof; And (e)상기 변조신호에 응답하며 또한 상기 게이팅 수단의 출력 사인 및 코사인신호에 응답하여 상기 복조기 출력 신호를 생성하는 신호 처리기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.and (e) signal processor means responsive to said modulation signal and generating said demodulator output signal in response to output sine and cosine signals of said gating means. 제 7항에 있어서, 상기 복수의 반사 브래그 격자는 파이버 딜레이 장치에 의해 두 배열로 분리되며, 그 각각은 서로 매칭하는 고유 파장 성분을 가지는 브래그 격자를 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.8. The perturbation detection system of claim 7, wherein the plurality of reflective Bragg gratings are separated in two arrangements by a fiber delay device, each having a Bragg grating having unique wavelength components that match each other. 일부분의 장비가 받는 섭동을 검출하는 시스템으로서,A system that detects the perturbation that some equipment receives. (a)상기 장비를 따라 배치된 광학 센서로서, 그에 도입된 복수의 반사 브래그 격자(Bragg grating)를 구비하며, 상기 각각의 격자는 센서소자로서 작용하며, 상기 장비를 따라 고유한 위치 및 입사광을 반사하는 고유한 파장성분을 가지며, 상기 센서소자의 고유한 파장 성분 각각이 섭동을 받을 때 변경되게되어 있는 광학 센서;(a) an optical sensor disposed along the equipment, the optical sensor having a plurality of reflective Bragg gratings introduced therein, each grating acting as a sensor element, and having a unique position and incident light along the equipment An optical sensor having a unique wavelength component which reflects, and adapted to be changed when each unique wavelength component of the sensor element is perturbed; (b)상기 격자 각각으로부터의 입사광을 반사하도록 모든 파장성분을 커버하는 대역폭을 가지는 제 1동작 파장λ에서 상기 센서에 입사광을 제공하는 제 1광원;(b) a first light source for providing incident light to the sensor at a first operating wavelength [lambda] having a bandwidth covering all wavelength components to reflect incident light from each of the gratings; (c)상기 격자 각각으로부터의 입사광을 반사하도록 모든 파장성분을 커버하는 대역폭을 가지는 제 2동작 파장λ'에서 상기 센서에 입사광을 제공하는 제 2광원;(c) a second light source providing incident light to the sensor at a second operating wavelength [lambda] 'having a bandwidth covering all wavelength components to reflect incident light from each of the gratings; (d)상기 파장λ에 대응하는 동작 파장을 가지며, 상기 브래그 격자 각각으로부터의 반사된 입사광을 수신하며,제 1 및 제 2암을 가지며, 상기 각각의 브래그 격자에 의해 반사된 상기 입사광의 각 파장 성분에 대해 간섭계신호를 생성하는 제 1불평형 간섭계;(d) each wavelength of the incident light having an operating wavelength corresponding to the wavelength [lambda], receiving reflected incident light from each of the Bragg gratings, having first and second arms, and reflected by the respective Bragg gratings A first unbalanced interferometer for generating an interferometer signal for the component; (e)상기 파장 λ'에 대응하는 동작 파장을 가지며, 상기 브래그 격자 각각으로부터의 반사된 입사광을 수신하며,제 1 및 제 2암을 가지며, 상기 각각의 브래그 격자에 의해 반사된 상기 입사광의 각 파장 성분에 대해 간섭계신호를 생성하는 제 2불평형 간섭계;(e) having an operating wavelength corresponding to the wavelength λ ', receiving reflected incident light from each of the Bragg gratings, having a first and second arms, and an angle of the incident light reflected by the respective Bragg gratings A second unbalanced interferometer for generating an interferometer signal for the wavelength component; (f)변조 신호를 생성하는 수단;(f) means for generating a modulated signal; (g)상기 변조신호를 수신하며, 상기 제 1 불평형 간섭계의 상기 암 중 한암에 위치하며, 상기 제 1 불평형 간섭계의 간섭계신호 각각을 변조하는 제 1 위상 변조기;(g) a first phase modulator for receiving said modulated signal, located in one arm of said arms of said first unbalanced interferometer, and modulating each of said interferometer signals of said first unbalanced interferometer; (h)상기 변조신호를 수신하며, 상기 제 2불평형 간섭계의 상기 암 중 한암에 위치하며, 상기 제 1 불평형 간섭계의 간섭계신호 각각을 변조하는 제 2 위상 변조기;(h) a second phase modulator for receiving said modulated signal, located in one arm of said arms of said second unbalanced interferometer, and modulating each of said interferometer signals of said first unbalanced interferometer; (i)상기 제 1 불평형 간섭계로부터의 상기 각각의 변조된 간섭계신호를 수신해서, 상기 반사된 입사광의 고유 파장 성분 각각이 섭동을 받을 때 상기 파장λ와 비례하여 변경되는 량을 나타내는 출력 신호를 생성하는 제 1변조기; 및(i) receiving the respective modulated interferometer signals from the first unbalanced interferometer and generating an output signal indicative of an amount that changes in proportion to the wavelength [lambda] when each of the intrinsic wavelength components of the reflected incident light is perturbed A first modulator; And (j)상기 제 2 불평형 간섭계로부터의 상기 각각의 변조된 간섭계신호를 수신해서, 상기 반사된 입사광의 도유 파장 성분각각이 상기 섭동을 받을 때 상기 파장λ'와 비례하여 변경되는 량을 나타내는 출력 신호를 생성하는 제 2변조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.(j) an output signal that receives the respective modulated interferometer signals from the second unbalanced interferometer and indicates an amount of change in proportion to the wavelength lambda 'when each induction wavelength component of the reflected incident light is subjected to the perturbation Perturbation detection system comprising a second modulator for generating a. 제 9항에 있어서, 상기 복수의 브래그 간섭계의 고유 파장성분은 약 1 nm의 파장에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.10. The perturbation detection system of claim 9, wherein the intrinsic wavelength components of the plurality of Bragg interferometers are separated from each other by a wavelength of about 1 nm. 제 9항에 있어서, 상기 센서는 자유장 센서, 다이아프램 센서,가속도계센서, 자기 왜곡 타입, 전기 왜곡 타입 그리고 압전 타입으로 이루어진 그룹에서 선택된 것임을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.10. The perturbation detection system of claim 9, wherein the sensor is selected from the group consisting of a free field sensor, a diaphragm sensor, an accelerometer sensor, a magnetic distortion type, an electrical distortion type, and a piezoelectric type. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 및 제2 광원 각각은 에지 검출 LED(ELED),수퍼루미니슨트 다이오드, 수퍼루미니슨트 파이버 소스, 및 파이버 에르븀 소스로 이루어진 그룹에서 선택된 타입이며, 상기 제 1 및 제 2광대역원은 각기 약 1.3μm와 1.55μm의 동작파장을 가지며, 상기 제 1 및 제 2광대역원은 약 50nm의 대역폭을 가지는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.10. The method of claim 9, wherein each of the first and second light sources is of a type selected from the group consisting of an edge detection LED (ELED), a superluminescent diode, a superluminescent fiber source, and a fiber erbium source. And the second wideband source has an operating wavelength of about 1.3 μm and 1.55 μm, respectively, and the first and second wideband sources have a bandwidth of about 50 nm. 제 9항에 있어서, 상기 제 1변조기는,The method of claim 9, wherein the first modulator, (a)상기 제 1불평형 간섭계로부터의 변조된 간섭계 신호 각각을 수신해서 상기 브래그 격자의 고유 파장 성분을 나타내는 신호로 분할하는 제 1수단;(a) first means for receiving each modulated interferometer signal from the first unbalanced interferometer and dividing it into a signal representing the intrinsic wavelength component of the Bragg grating; (b)상기 제 1수단의 분할된 고유 파장 성분 각각에 응답하여 대응의 사인 및 코사인 신호를 생성하는 제 1검출 수단(b) first detecting means for generating a corresponding sine and cosine signal in response to each of the divided intrinsic wavelength components of the first means; (c)상기 변조신호에 응답하며, 또한 상기 제 1검출 수단의 사인 및 코사인 신호에 응답하여 제1 변조 출력신호를 생성하는 제 1 신호 처리기를 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.and (c) a first signal processor responsive to said modulated signal and further generating a first modulated output signal in response to the sine and cosine signals of said first detection means. 제 9항에 있어서, 상기 제 2변조기는,The method of claim 9, wherein the second modulator, (a)상기 제 2불평형 간섭계로부터의 변조된 간섭계 신호 각각을 수신해서 상기 브래그 격자의 고유 파장 성분을 나타내는 신호로 분할하는 제 2 수단;(a) second means for receiving each modulated interferometer signal from the second unbalanced interferometer and dividing it into a signal representing the intrinsic wavelength component of the Bragg grating; (b)상기 제 2수단의 분할된 고유 파장 성분 각각에 응답하여 대응의 사인 및 코사인 신호를 생성하는 제 2검출 수단(b) second detection means for generating a corresponding sine and cosine signal in response to each of the divided intrinsic wavelength components of the second means. 상기 변조신호에 응답하며, 또한 상기 제 2검출 수단의 사인 및 코사인 신호에 응답하여 제 2 변조 출력신호를 생성하는 제 2 신호 프로세서를 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.And a second signal processor responsive to said modulated signal and generating a second modulated output signal in response to the sine and cosine signals of said second detecting means. 제 9항에 있어서,상기 제 1 복조기는,10. The method of claim 9, The first demodulator, (a)소정의 펄스 간격을 가지며 상기 제 1 및 제 2 광원의 입력광과 더불어 상기 센서에 인가되는 펄스를 생성하는 수단;(a) means for generating pulses applied to the sensor with predetermined light intervals and input light of the first and second light sources; (b)상기 제 1 불평형 간섭계의 변조 간섭계 신호 각각을 수신해서 상기 고유 파장 성분을 나타내는 신호로 분할하는 제 1 수단;(b) first means for receiving each of the modulated interferometer signals of said first unbalanced interferometer and dividing it into signals representing said intrinsic wavelength component; (c)상기 분할된 고유 파장성분에 응답해서 대응의 사인 및 코사인 신호를 생성하는 제 1 검출수단;(c) first detecting means for generating corresponding sine and cosine signals in response to the divided inherent wavelength components; (d)상기 대응의 사인 및 코사인 신호를 수신하며, 그 출력으로서 상기 사인 및 코사인 신호를 제공하도록 상기 펄스에 응답하는 제 1 게이팅 수단; 및(d) first gating means for receiving the corresponding sine and cosine signals and responsive to the pulse to provide the sine and cosine signals as outputs thereof; And (e)상기 변조신호에 응답하며 또한 상기 게이팅 수단의 출력 사인 및 코사인신호에 응답하여 상기 복조기 출력 신호를 생성하는 제 1 신호 처리기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.(e) a first signal processor means responsive to said modulated signal and generating said demodulator output signal in response to output sine and cosine signals of said gating means. (a)소정의 펄스 간격을 가지며 상기 제 1 및 제 2 광원의 입력광과 더불어 상기 센서에 인가되는 펄스를 생성하는 수단;(a) means for generating pulses applied to the sensor with predetermined light intervals and input light of the first and second light sources; (b)상기 제 2 불평형 간섭계의 변조 간섭계 신호 각각을 수신해서 상기 고유 파장 성분을 나타내는 신호로 분할하는 제 2 수단;(b) second means for receiving each of the modulated interferometer signals of said second unbalanced interferometer and dividing it into signals representing said intrinsic wavelength component; (c)상기 분할된 고유 파장성분에 응답해서 대응의 사인 및 코사인 신호를 생성하는 제 2 검출수단;(c) second detecting means for generating corresponding sine and cosine signals in response to the divided inherent wavelength components; (d)상기 대응의 사인 및 코사인 신호를 수신하며, 그 출력으로서 상기 사인 및 코사인 신호를 제공하도록 상기 펄스에 응답하는 제 2 게이팅 수단; 및(d) second gating means for receiving the corresponding sine and cosine signals and responsive to the pulse to provide the sine and cosine signals as outputs thereof; And (e)상기 변조신호에 응답하며 또한 상기 게이팅 수단의 출력 사인 및 코사인신호에 응답하여 상기 복조기 출력 신호를 생성하는 제 2 신호 처리기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.(e) a second signal processor means responsive to said modulation signal and generating said demodulator output signal in response to output sine and cosine signals of said gating means. 제 9항에 있어서, 상기 복수의 반사 브래그 격자는 파이버 딜레이 장치에 의해 두 배열로 분리되며, 그 각각은 서로 매칭하는 고유 파장 성분을 가지는 브래그 격자를 구비하는 것을 특징으로 하는 섭동 검출 시스템.10. The perturbation detection system of claim 9, wherein the plurality of reflective Bragg gratings are separated into two arrays by a fiber delay device, each having a Bragg grating having a unique wavelength component that matches each other.
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