KR20020000759A - Fibre bragg grating sensors for measuring a physical magnitude - Google Patents

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KR20020000759A
KR20020000759A KR1020017008077A KR20017008077A KR20020000759A KR 20020000759 A KR20020000759 A KR 20020000759A KR 1020017008077 A KR1020017008077 A KR 1020017008077A KR 20017008077 A KR20017008077 A KR 20017008077A KR 20020000759 A KR20020000759 A KR 20020000759A
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KR1020017008077A
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마리오 베흐톨트
페터 크램머
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칼 하인쯔 호르닝어
지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

브래그 격자 센서는 서로 상이한 브래그 파장(λi)을 가지며, 광섬유(1)내에 차례로 배치된 다수의 브래그 격자(1i, i = 1,2, ... N)를 포함한다. 섬유 내에서 상기 브래그 파장 근처에 놓이고 서로 상이한 주파수(ωi)에 의해 개별적으로 변하는 파장(λi)이 격자에 동시에 전송되며, 실제로 동시에 격자에 의해 반사된 주파수 코딩된 브래그 파장이 주파수에 따라 분리되어 위상 디코딩된다. 본 발명은 특히 다수의 섬유가 사용되는 경우에 비용이 저렴하다는 장점을 제공한다.The Bragg grating sensors have different Bragg wavelengths λ i from each other and comprise a plurality of Bragg gratings 1 i, i = 1,2,... N arranged in turn in the optical fiber 1. In the fiber, the wavelength lambda i placed near the Bragg wavelength and individually varied by different frequencies ω i is simultaneously transmitted to the grating, and the frequency-coded Bragg wavelengths actually reflected by the grating at the same time are separated by frequency Phase decoded. The present invention provides the advantage that the cost is low, especially when a large number of fibers are used.

Description

물리적 양을 측정하기 위한 브래그 격자 센서 {FIBRE BRAGG GRATING SENSORS FOR MEASURING A PHYSICAL MAGNITUDE}Bragg grating sensors for measuring physical quantities {FIBRE BRAGG GRATING SENSORS FOR MEASURING A PHYSICAL MAGNITUDE}

적어도 하나의 일정한 물리적 양을 측정하기 위한 브래그 격자 센서는 공지되어 있으며, 예컨대 Yun-Iang Rao: "In-fiber Bragg Grating Sensors", Mess. Sci. Technol. 8 (1997), 페이지 335-375에 많은 실시예로 개시된다. 측정될 물리적 양은 상기 간행물에 따르면 예컨대 인장 응력, 온도, 압력, 초음파, 가속도, 자기장 및/또는 힘일 수 있다.Bragg grating sensors for measuring at least one constant physical quantity are known, such as Yun-Iang Rao: “In-fiber Bragg Grating Sensors”, Mess. Sci. Technol. 8 (1997), pages 335-375, with many examples. The physical quantity to be measured may be, for example, tensile stress, temperature, pressure, ultrasound, acceleration, magnetic field and / or force according to the publication.

상기 공지된 실시예에서는 광선을 전송하기 위한 적어도 하나의 광 전송 경로에 격자-고유의 브래그 파장을 가진 광 브래그 격자가 배치된다. 상기 파장은 그것이 전송 경로로 전송되는 광선에 포함되면 상기 격자에서 반사되는 반면, 상기 브래그 파장과는 다른 파장이 상기 광선에 포함되면 상기 광선은 격자를 통과한다. 격자의 브래그 파장은 상기 격자에 작용하는 물리적 양의 변동에 따라 변한다.In the known embodiment, an optical Bragg grating having a grating-specific Bragg wavelength is disposed in at least one light transmission path for transmitting light rays. The wavelength is reflected off the grating when it is included in the light beam transmitted in the transmission path, while the light beam passes through the grating when a wavelength other than the Bragg wavelength is included in the light beam. The Bragg wavelength of the grating changes with the variation in the physical amount acting on the grating.

상기 공지된 모든 실시예에서 광 전송 경로는 브래그 격자가 주기적 굴절률 변동에 의해 구현되는 광섬유로 이루어진다.In all of the above known embodiments the light transmission path consists of an optical fiber in which the Bragg grating is realized by periodic refractive index variations.

특별한 실시예에서는 상이한 격자-고유의 브래그 파장을 가지고 섬유에 나란히 배치된 다수의 광 브래그 격자가 광섬유 상에 배치된다. 각각의 격자의 고유의 브래그 파장은 상기 격자에 작용하는 물리적 양의 변동에 따라 변하고, 상기 파장이 광섬유로 전송되는 광선에 포함되면, 상기 격자에 의해만 반사된다.In a particular embodiment, a plurality of optical Bragg gratings disposed side by side on the fiber with different grating-specific Bragg wavelengths are disposed on the optical fiber. The intrinsic Bragg wavelength of each grating varies with the variation in the physical amount acting on the grating and is reflected only by the grating if the wavelength is included in the light beam transmitted to the optical fiber.

특별한 실시예에서는 그것이 단 하나의 섬유가 아니라 2개 이상의 섬유를 가지며, 상기 섬유에는 서로 상이한 격자-고유의 브래그 파장을 가진, 나란히 배치된 다수의 광 브래그 격자가 배치되고, 상기 섬유 각각은 하나의 공통 광선 소오스에 의해 발생된 광선의 전송을 위해 제공된다.In a particular embodiment it has two or more fibers instead of just one, said fibers having a plurality of optical Bragg gratings arranged side by side, each having a different lattice-specific Bragg wavelength, wherein each of the fibers It is provided for the transmission of light rays generated by the common light source.

특별한 실시예는 특정 파장에서 협대역 광선을 발생시키기 위한 조정 가능한 광선 소오스를 포함한다. 상기 소오스는, 특정 파장이 시간적으로 변해 광섬유(들)에 모든 브래그 격자의 상이한 격자-고유의 브래그 파장을 포함하는 파장 범위를 통과함으로써 특정 파장이 시간적으로 차례로 적어도 한 번 상기 격자-고유의 브래그 파장에 놓이도록, 제어된다.A particular embodiment includes an adjustable light source for generating narrowband light at a particular wavelength. The source is said lattice-specific Bragg wavelength at least once in a particular time sequence, such that a particular wavelength is temporally changed so that it passes through a wavelength range comprising different lattice-specific Bragg wavelengths of all Bragg gratings in the optical fiber (s). To be placed in, controlled.

이러한 방식으로 시간적으로 변하는 특정 파장은 광섬유에 결합되어 상기 섬유에서 전송된다. 전송된 파장이 상이한 시점에서 각각의 브래그 격자의 고유 브래그 파장에 놓여 상기 격자에 의해 반사되므로, 반사되는 격자-고유의 브래그 파장들의 시간적 시퀀스가 생긴다.In this way specific wavelengths that vary in time are coupled to the optical fiber and transmitted in the fiber. Since the transmitted wavelengths lie at the unique Bragg wavelength of each Bragg grating at different points in time and are reflected by the grating, a temporal sequence of reflected grating-specific Bragg wavelengths results.

특정 파장에서 협대역 광선을 발생시키기 위한 조정 가능한 광선 소오스는 예컨대 광섬유(들)에 모든 브래그 격자의 격자-고유의 브래그 파장을 동시에 포함하는 파장 범위를 가진 광대역 광선을 발생시키기 위한 광선 소오스, 및 광대역 소오스 다음에 접속되어 광대역 광선으로부터 특정 파장을 가진 협대역 광선을 발생시키는 조정 가능한 파장 스캐너로 이루어진다. 상기 파장 스캐너는 램프 제너레이터의 항상 단조롭게 변하는 신호에 의해 특정 파장의 시간적 변동을 일으킨다. 상기 램프 발생기는 특정 파장이 광대역 광선의 전체 파장 범위를 항상 다시 통과함으로써 시간적으로 변하는 소정 파장이 생기고, 상기 파장이 광섬유에 결합되며 상기 광섬유에서 전송되게 한다.An adjustable light source for generating narrowband light at a particular wavelength may include, for example, a light source for generating a broadband light having a wavelength range that simultaneously includes the grating-specific Bragg wavelengths of all Bragg gratings in the optical fiber (s), and It is made up of adjustable wavelength scanners that are connected after the source and generate narrowband light beams with a particular wavelength from the broadband light beams. The wavelength scanner causes a temporal fluctuation of a specific wavelength by the constantly monotonically changing signal of the lamp generator. The lamp generator causes certain wavelengths to change in time by always passing back through the entire wavelength range of the broadband light, allowing the wavelengths to be coupled to and transmitted from the optical fiber.

상기와 다른 경우, 특정 파장에서 협대역의 광선을 발생시키기 위한 조정 가능한 광선 소오스는 예컨대 광섬유(들)에 모든 브래그 격자의 상이한 격자-고유의 브래그 파장을 포함하는 파장 범위를 가진 광대역 광선을 발생시키기 위한 광선 소오스, 상기 광대역 소오스 다음에 접속된 조정 가능한 패브리-페로 필터(Fabry-Perot filter), 및 상기 패브리-페로 필터 다음에 접속된 조정 가능한 간섭 측정 파장 스캐너를 포함한다.In contrast to the above, an adjustable light source for generating narrowband light rays at a particular wavelength may, for example, cause the optical fiber (s) to produce wideband light rays having a wavelength range that includes different grating-specific Bragg wavelengths of all Bragg gratings. A light source for the light source, an adjustable Fabry-Perot filter connected after the broadband source, and an adjustable interferometric wavelength scanner connected after the Fabry-Perot filter.

상기 패브리-페로 필터에 의해 시간적으로 차례로 협대역 파장 범위가 광대역 광선의 전체 파장 범위로부터 세팅되고, 각각의 부분 범위는 하나의 브래그 격자의 격자-고유의 브래그 파장을 포함한다. 상기 필터가 그러한 부분 범위로 세팅되면, 상기 필터는 상기 부분 범위만을 포함하는 광선을 방출한다. 상기 부분 범위를 시간 순차적으로 세팅하기 위해, 필터는 스텝 신호 제너레이터의 단계적으로 단조롭게 변하는 신호에 의해 제어된다.A narrowband wavelength range is set in time by the Fabry-Perot filter from the full wavelength range of the broadband light beam, each subrange comprising a grating-specific Bragg wavelength of one Bragg grating. If the filter is set to such a partial range, the filter emits light that includes only the partial range. In order to set the partial range in sequential time, the filter is controlled by a stepwise monotonically changing signal of the step signal generator.

조정 가능한 간섭 측정 파장 스캐너는 패브리-페로 필터에 의해 협대역 파장 부분 범위로 세팅된 광선으로부터 특정 파장을 가진 협대역 광선을 발생시킨다.상기 파장 스캐너는 각각의 부분 범위에서 특정 파장이 상기 부분 범위에서 시간적으로 변해 상기 부분 범위를 통과하도록 제어된다. 이것을 위해, 파장 스캐너는 각각의 세팅된 부분 범위에서 계속 단조롭게 시간적으로 변하는 램프 제너레이터의 신호에 의해 제어된다.The adjustable interferometric wavelength scanner generates a narrowband light beam with a specific wavelength from the light set by the Fabry-Perot filter to the narrowband wavelength subrange. The wavelength scanner has a specific wavelength at each subrange in that subrange. It changes in time and is controlled to pass through the partial range. For this purpose, the wavelength scanner is controlled by the signal of the ramp generator which continuously changes monotonically in time in each set partial range.

협대역 파장 범위가 시간적으로 연속해서 세팅되고 특정 파장이 각각의 상기 부분 범위의 통과시 한번 상기 부분 범위에 포함된 브래그 격자의 격자-고유의 브래그 파장과 만나기 때문에, 여기서도 특정 파장이 상이한 시점에서 각각의 브래그 격자의 격자-고유의 브래그 파장에 놓이므로 시간적으로 변하는 특정 파장을 형성한다. 상기 파장은 광섬유에 결합되어 상기 광섬유에서 전송된다.Since the narrow-band wavelength range is set in succession in time and the specific wavelength meets the lattice-specific Bragg wavelength of the Bragg grating included in the sub-range once once through each of the sub-ranges, the specific wavelengths here respectively It lies at the lattice-specific Bragg wavelength of the Bragg lattice, thus forming a specific wavelength that changes in time. The wavelength is coupled to and transmitted from the optical fiber.

수신기는 결합된 시간적으로 변하는 특정 파장의 전송시 광섬유에 형성된, 브래그 격자에 의해 반사되는 격자-고유의 브래그 파장의 시간적 시퀀스를 수신하고 이것을 검출한다. 각각의 브래그 격자의 격자-고유의 브래그 파장이 격자에 작용하는 물리적 양의 변동에 의해 변하기 때문에, 검출된 반사된 각각의 격자의 브래그 파장은 상기 격자 장소에서의 물리적 양의 실제 값에 대한 척도이다.The receiver receives and detects a temporal sequence of grating-specific Bragg wavelengths reflected by the Bragg grating, formed in the optical fiber upon transmission of a particular temporally varying wavelength. Since the grating-specific Bragg wavelength of each Bragg grating varies with the variation in the physical quantity acting on the grating, the Bragg wavelength of each reflected reflected grating is a measure of the actual value of the physical quantity at the grating site. .

수신기는 광대역 광 입력부를 가질 수 있고, 그것의 대역폭은 모든 브래그 격자의 격자-고유의 브래그 파장을 포함한다. 이러한 광대역 입력부는 예컨대 포토 다이오드에 의해 구현될 수 있다.The receiver may have a wideband light input, the bandwidth of which includes the grating-specific Bragg wavelengths of all Bragg gratings. Such a wideband input may be implemented by, for example, a photodiode.

공지된 다른 특별한 실시예는 적어도 하나의 광섬유에 모든 브래그 격자의 격자-고유의 브래그 파장을 포함하는 파장 범위를 가진 광대역 광선을 발생시키기 위한 광선 소오스를 포함한다.Another particular embodiment known includes a light source for generating a wideband light beam having a wavelength range that includes at least one optical fiber grating-specific Bragg wavelength of all Bragg gratings.

상기 광대역 광선은 광섬유에 결합되어 광섬유에서 전송된다. 상기 전송된 광선이 모든 브래그 격자의 격자-고유의 브래그 파장을 동시에 포함하기 때문에, 광섬유의 모든 브래그 격자에서 반사된 격자-고유의 브래그 파장을 동시에 포함하는 광선은 특별한 실시예와는 달리 형성된다.The broadband light is coupled to and transmitted from the optical fiber. Since the transmitted light beams simultaneously include the grating-specific Bragg wavelengths of all Bragg gratings, the light rays simultaneously containing the grating-unique Bragg wavelengths reflected from all Bragg gratings of the optical fiber are formed, unlike the particular embodiment.

공지된 다른 실시예에서도 수신기는 모든 반사된 격자-고유의 브래그 파장을 수신하며 이것을 검출한다. 여기에서도 모든 브래그 격자의 격자-고유의 브래그 파장이 격자에 작용하는 물리적 양의 변동에 의해 변하기 때문에, 검출된 반사된 각각의 격자의 브래그 파장은 상기 격자 장소에서의 물리적 양의 실제 값에 대한 척도이다.In another known embodiment the receiver also receives and detects all reflected grating-specific Bragg wavelengths. Again, since the grating-unique Bragg wavelength of all Bragg gratings is changed by the variation in the physical quantity acting on the grating, the Bragg wavelength of each reflected reflected grating is a measure of the actual value of the physical quantity at the grating site. to be.

상기 수신기는 동시에 수신된 반사된 격자-고유의 브래그 파장을 서로 분리해야 하기 때문에, 하나의 파장만을 검출하는 협대역 광 입력부를 필요로 한다. 예컨대, 상기 수신기는 동시에 주어지는 반사된 격자-고유의 브래그 파장을 시간적으로 차례로 측정하는 스펙트로미터를 포함할 수 있다.Since the receiver must separate the reflected grating-specific Bragg wavelengths received at the same time from each other, it requires a narrowband light input to detect only one wavelength. For example, the receiver may include a spectrometer that sequentially measures the reflected grating-specific Bragg wavelengths given in time.

본 발명은 적어도 하나의 물리적 양을 측정하기 위한 브래그 격자 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a Bragg grating sensor for measuring at least one physical quantity.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 한 실시예의 개략적인 블록 회로도.1 is a schematic block circuit diagram of one embodiment of an apparatus according to the invention.

도 2는 도 1에 따른 실시예의 광선 소오스로부터 발생한 광선의 파장 스펙트럼.FIG. 2 is a wavelength spectrum of light rays generated from the light source of the embodiment according to FIG. 1; FIG.

도 3은 본 발명에 따른 장치의 광선 소오스의 실시예에 대한 개략적인 블록 회로도.3 is a schematic block circuit diagram of an embodiment of a light source of a device according to the invention.

본 발명의 목적은 광선을 전송하기 위한 적어도 하나의 광 전송 경로, 및 서로 상이한 격자-고유의 브래그 파장을 가지고 전송 경로에 차례로 배치된 적어도 2개의 광 브래그 격자를 포함하고, 특히 2개 이상의 광 전송 경로의 사용시 특히 저렴하게 구현될 수 있는, 적어도 하나의 일정한 물리적 양을 측정하기 위한 브래그 격자 센서를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to include at least one optical transmission path for transmitting light rays and at least two optical Bragg gratings arranged in turn on the transmission path with different grating-specific Bragg wavelengths, in particular two or more optical transmissions. It is to provide a Bragg grating sensor for measuring at least one constant physical quantity, which can be implemented particularly inexpensively when using a path.

상기 목적은 청구항 제 1항에 제시된 특징에 의해 달성된다.This object is achieved by the features set forth in claim 1.

본 발명에 따른 브래그 격자 센서는 본 발명에 중요한 특징으로서, 각각의 브래그 격자에 대해 적어도 상기 격자의 격자-고유의 브래그 파장 근처에 놓이며 상기 격자에만 할당된 파장 범위 내에서 개별적으로 시간적으로 변하는, 상기 격자에만 할당된 특정 광 파장을 가진 광선을 발생시키기 위한, 그리고 전송 경로로 동시에 전송할 목적으로 상기 시간적으로 변하는 일정한 모든 파장을 전송 경로로 동시에 결합하기 위한 광선 소오스를 포함한다.The Bragg grating sensor according to the invention is an important feature of the invention, for each Bragg grating lies at least near the grating-specific Bragg wavelength of the grating and varies individually in time within the wavelength range assigned only to the grating, A light source for generating light rays having a specific light wavelength assigned only to the grating and for simultaneously combining all of the time varying constant wavelengths in the transmission path for the purpose of transmitting simultaneously in the transmission path.

상기 광선 소오스는 상이한 시간적으로 변하는 특정 광 파장이 동시에가 아니라 시간적으로 차례로 상기 경로로 전송하기 위한 전송 경로 내로 결합되는 전술한 공지된 광선 소오스에서와 유사하지만, 상기 공지된 광선 소오스와는 달리 구성되고 상기 공지된 광선 소오스와 같이 동작한다.The light source is similar to the known light source described above, in which different time varying specific light wavelengths are coupled into the transmission path for transmission to the path in turn instead of simultaneously, but are constructed differently than the known light source. It works like the known light source.

특히, 본 발명에 따른 센서의 상기 광선 소오스는 상기 소오스에 의해 발생된 광선에 포함되며 브래그 격자 중 하나에만 할당되는 각각의 특정 광 파장은 그것의 시간적 변동 동안 상기 특정 파장을 동시에 포함하는 모든 파장 범위에 비해 좁은 파장 범위만을 통과해야 하고 상기 특정 파장만이 할당되는 브래그 격자의 격자-고유의 브래그 파장만을 포함해야 한다.In particular, each light source of the sensor according to the present invention is included in the light beam generated by the source and each specific light wavelength assigned only to one of the Bragg gratings includes all wavelength ranges simultaneously comprising the particular wavelength during its temporal variation. Must pass only a narrow range of wavelengths, and include only the grating-specific Bragg wavelengths of the Bragg grating to which only that particular wavelength is assigned.

따라서, 상기 광선 소오스에서는 모든 브래그 격자의 모든 격자-고유의 브래그 파장을 포함하는 큰 파장 범위에 걸쳐 연장된 큰 가변 범위를 가진 파장 스캐너 또는 패브리-페로 필터가 필요 없다.Thus, the light source does not require a wavelength scanner or Fabry-Perot filter with a large variable range extending over a large wavelength range that includes all the grating-specific Bragg wavelengths of all Bragg gratings.

광선 소오스는 바람직하게는 각각 하나의 브래그 격자에 할당된 모든 특정 광 파장을 동시에 발생시키는 광선 소오스, 및 상기 소오스 다음에 배치된, 좁은파장 범위에서 상기 파장의 시간적 변동을 위한 장치만을 필요로 한다. 상기 광선 소오스는 바람직하게는 저렴한 종래의 광대역 소오스로 이루어질 수 있으며, 변동될 특정 파장마다 변동을 위한 장치가 각각 하나의 조정 가능한 파장 스캐너를 포함하고, 상기 파장 스캐너는 좁은 파장 범위에서만 조정되기 때문에 조정 가능성에 대한 높은 요구가 주어지지 않고 저렴할 수 있다. 예컨대, 각각의 조정 가능한 파장 스캐너는 전술한 간행물에 공지된 바와 같이 램프 제너레이터의 신호에 의해 제어되는 간섭 측정 파장 스캐너일 수 있다.The light source preferably only requires a light source that simultaneously generates all the specific light wavelengths assigned to each Bragg grating, and a device for temporal fluctuation of the wavelength in the narrow wavelength range, next to the source. The light source may preferably consist of a conventional, inexpensive broadband source, with adjustable possibilities for each specific wavelength to be fluctuated, each with one adjustable wavelength scanner, the wavelength scanner being adjusted only in a narrow wavelength range. It may be cheap without a high demand for. For example, each adjustable wavelength scanner may be an interferometric wavelength scanner controlled by the signal of the lamp generator as known in the above-mentioned publication.

본 발명에 따른 센서의 특히 바람직한 실시예에서, 광선 소오스는 광선 소오스에 의해 발생될 그리고 개별적으로 시간적으로 변하는 일정한 모든 광 파장이 포함되는 연속하는 대역폭을 가진 광선을 발생시키기 위한 광대역 소오스, 및 발생될 특정 파장마다 상기 특정 파장을 규정하는 격자-고유의 브래그 파장을 가진 개별적으로 조정 가능한 브래그 격자를 포함한다. 상기 광대역 광선은 모든 상기 브래그 격자에 동시에 공급되고 모든 격자는 그것의 격자-고유의 브래그 파장을 반사시키며 동시에 광선 소오스에 의해 발생될 특정 파장으로서 전달된다. 각각의 상기 조정 가능한 브래그 격자는 하나의 압전 액추에이터에 의해 조정될 수 있다.In a particularly preferred embodiment of the sensor according to the invention, the light source is a broadband source for generating a light beam with a continuous bandwidth, which is generated by the light source and which includes all of the constant light wavelengths which vary individually in time. And a individually adjustable Bragg grating having a grating-specific Bragg wavelength that defines that particular wavelength per particular wavelength. The broadband light beam is supplied simultaneously to all the Bragg gratings and all gratings reflect their grating-specific Bragg wavelengths and are simultaneously delivered as a specific wavelength to be generated by the light source. Each of the adjustable Bragg gratings may be adjusted by one piezoelectric actuator.

본 발명에 따른 센서에서는 동시 결합 및 시간적으로 변하는 특정 광 파장들의 전송으로 인해, 모든 격자-고유의 브래그 파장이 동시에 각각의 브래그 격자에서 반사된다. 그에 따라 본 발명의 센서는 모든 시간적으로 변하는 특정 파장을 전송 경로로 동시에 전송할 때 브래그 격자에 의해 실제로 동시에 반사되는 모든 격자-고유의 브래그 파장을 수신 및 검출하기 위한 수신기를 포함한다. 상기 "실제로"는 광 전파 시간 차, 및 하나의 격자에만 할당된 파장 범위에서 상기 격자에만 할당된 특정 광 파장의 시간적 변동이 무시될 수 있다는 것을 의미한다.In the sensor according to the invention all grating-specific Bragg wavelengths are simultaneously reflected in each Bragg grating due to simultaneous coupling and transmission of specific light wavelengths that change in time. The sensor of the present invention thus comprises a receiver for receiving and detecting all grating-specific Bragg wavelengths that are substantially simultaneously reflected by the Bragg grating when simultaneously transmitting all time varying specific wavelengths in the transmission path. Said "actually" means that the light propagation time difference and the temporal variation of the particular light wavelength assigned only to the grating in the wavelength range assigned to only one grating can be neglected.

본 발명에 따른 장치의 수신기는 협대역 광 입력부를 가진 스펙트로미터를 포함할 수 있다. 상기 스펙트로미터는 동시에 주어지는 반사된 격자-고유의 브래그 파장을 시간적으로 차례로 측정한다.The receiver of the device according to the invention may comprise a spectrometer with a narrowband optical input. The spectrometer sequentially measures the reflected grating-specific Bragg wavelengths given in time.

본 발명에 따른 센서의 특별한 장점은 상기 센서의 광선 소오스의 새로운 동작 원리에서 나타난다. 상기 동작 원리에 따라 상기 소오스에 의해 발생된 광선에 동시에 포함된 특정 파장이 개별적으로 시간적으로 변동된다. 이러한 개별적 변동은 적어도 2개의 서로 상이한 특정 광 파장이 광선 소오스에 의해 발생되어 적어도 하나의 광 전송 경로로 결합되는 서로 상이한 주파수의 광선을 시간적으로 변동시킬 수 있는 가능성을 제공한다.A particular advantage of the sensor according to the invention is shown in the new principle of operation of the light source of the sensor. According to the operating principle, specific wavelengths simultaneously included in the light rays generated by the source are individually varied in time. Such individual variation offers the possibility of temporally varying light rays of different frequencies, at least two different specific light wavelengths being generated by the light source and combined into the at least one light transmission path.

브래그 격자에 의해 반사된 격자-고유의 브래그 파장은 바람직하게는 상기 격자에 할당되어 광 전송 경로로 결합되는 특정 광 파장이 관련 좁은 파장 범위 내에서 시간적으로 변동되는 주파수를 갖는다. 2개의 상이한 브래그 격자에 할당된 2개의 특정 파장이 서로 상이한 주파수로 변동되면, 상기 격자에 의해 반사된 격자-고유의 브래그 파장이 서로 상이한 주파수를 가지므로 서로 구별될 수 있다.The grating-specific Bragg wavelength reflected by the Bragg grating preferably has a frequency at which the particular light wavelength assigned to the grating and coupled into the light transmission path varies in time within the relevant narrow wavelength range. If two specific wavelengths assigned to two different Bragg gratings vary at different frequencies from each other, the grating-specific Bragg wavelengths reflected by the gratings can be distinguished from one another because they have different frequencies.

상기 구별 가능성은 본 발명에 따른 센서의 수신기가 상이한 주파수로 나타나는 모든 격자-고유의 브래그 파장을 포함하는 대역폭을 가진 광대역 광 입력부를 가질 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 광대역 입력부는 바람직하게는 종래의 광 검출기로 구현될 수 있으므로 저렴하다. 특히 2개 이상의 광 전송 경로를 가진 센서에서 이것이 바람직한데, 그 이유는 각각의 전송 경로에 대해 하나의 저렴한 광대역 광 입력부만이 제공되며 비싼 스펙트로미터가 제공되지 않아도 되기 때문이다.This distinguishability has the advantage that the receiver of the sensor according to the invention can have a wideband light input with a bandwidth comprising all grating-specific Bragg wavelengths appearing at different frequencies. Such a wideband input is preferably inexpensive since it can be implemented with a conventional photodetector. This is particularly desirable for sensors with two or more light transmission paths, because only one low cost wideband optical input is provided for each transmission path and no expensive spectrometer is required.

서로 상이한 주파수를 가진 반사된 격자-고유의 브래그 파장을 구별하기 위해, 수신기는 서로 상이한 주파수를 가진 반사된 격자-고유의 브래그 파장을 주파수에 따라 분리하기 위한 장치를 포함한다. 상기 장치는 종래의 저렴한 전자 수단으로 구현될 수 있다.In order to distinguish the reflected grating-specific Bragg wavelengths having different frequencies from each other, the receiver comprises a device for separating the reflected grating-specific Bragg wavelengths having different frequencies from one another according to frequency. The device can be implemented by conventional inexpensive electronic means.

본 발명에 따른 센서의 또 다른 장점은 광 전송 경로에서 시간적으로 차례로 결합되는 특정 광 파장을 발생시키기 위한 조정 가능한 광선 소오스를 포함하는 종래의 센서에 비한 높은 수율에 있다.Another advantage of the sensor according to the invention is its high yield compared to conventional sensors which include an adjustable light source for generating specific light wavelengths which are in turn coupled in time in the light transmission path.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention will be described in detail.

적어도 하나의 특정 물리적 양(X)을 측정하기 위한 전형적인 브래그 격자 센서가 각각 광선을 전달하기 위해, 예컨대 모두 광섬유로 이루어진 M(M = 1, 2, 3,...)개의 광 전송 경로(1)를 갖는다.A typical Bragg grating sensor for measuring at least one particular physical quantity (X), each for transmitting light, eg M (M = 1, 2, 3, ...) optical transmission paths (1), all made of optical fiber Has

각각의 전송 경로(1)내에는 서로 상이한 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2 ... N)을 갖는 각각 N(N = 2, 3, ...)개의 광 브래그 격자(11, 12, ... 1N)가 차례로 배치된다.In each transmission path 1 each N (N = 2, 3, ...) optical Bragg gratings 11, 12, having different grating-specific Bragg wavelengths λ1, λ2 ... N) ... 1N) are arranged one after the other.

각각의 격자(11, 12, ...1N)의 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2 ... λN)은 상기 격자(11, 12, ...1N)에 작용하는 물리적 양(X)의 변동(ΔX)에 따라 변한다.The grating-specific Bragg wavelengths lambda 1, lambda 2 ... lambda N of each grating 11, 12, ... 1N are the physical quantities X acting on the gratings 11, 12, ... 1N. It varies according to the variation ΔX.

각각의 브래그 격자(11, 12, ...1N)의 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2 ... λN)이 전송 경로(1)에 전송된 광선에 포함되면, 상기 파장(λ1, λ2 ... λN)은 상기 격자(11, 12, ...1N)로부터 독자적으로 반사된다.When the grating-specific Bragg wavelengths lambda 1, lambda 2 ... lambda N of each Bragg grating 11, 12, ... 1N are included in the light beam transmitted in the transmission path 1, the wavelengths lambda 1, lambda 2 ... lambda N is independently reflected from the gratings 11, 12, ... 1N.

광선 소오스(2)는 도 2에 도시된 파장 스펙트럼을 갖는 광선(P)을 발생시킨다. 상기 파장 스펙트럼에서는 광선(P)의 강도가 파장( λ) 위에 도시되어있다.The light source 2 generates a light beam P having the wavelength spectrum shown in FIG. 2. In the wavelength spectrum, the intensity of the light beam P is shown above the wavelength λ.

도 2에 따라 광선(P)이 동시에 임의 개수(N)의 스펙트럼 선을 가지며, 상기 스펙트럼 선들은 각각 서로 상이한 N개의 다른 특정 광 파장(λ01, λ02, ... λ0N)에 놓이고, 각각 협대역 강도 곡선(100)으로 표시된다.According to FIG. 2, the light beams P simultaneously have any number N of spectral lines, each of which lies at N different specific light wavelengths λ01, λ02, ... λ0N, each of which is narrow. It is represented by the band intensity curve 100.

광선(P)내에 동시에 존재하는 각각의 특정 파장(λ01, λ02, ... λ0N)은 각각의 브래그 격자(11, 12, ...1N)에 독자적으로 할당되고, 적어도 상기 격자의 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ... λN) 근처에 놓이며, 상기 격자(11, 12, ...1N)에만 할당된 파장 범위(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N) 내에서 시간적으로 개별적으로 변한다.Each particular wavelength λ01, λ02, ... λ0N simultaneously present in the light beam P is independently assigned to each Bragg grating 11, 12, ... 1N and at least grating-unique of the grating. In the wavelength ranges Δλ 01, Δλ 02, ... Δλ 0N, which lie near the Bragg wavelengths λ 1, λ 2, ... λ N, and are assigned only to the gratings 11, 12, 1. Changes to

모든 파장 범위(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N)는 각각의 특정 파장(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N) 외에도 물리적 양(X)의 변동(ΔX)에 따라 변하는, 각각의 브래그 격자(11, 12, ... 1N)의 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ... λN)을 포함하도록 선택된다. 상기 브래그 격자(11, 12, ... 1N)에 상기 파장 범위(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N)가 할당됨으로써, 상기 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ... λN)이 상기 파장 범위(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N) 내에서 변하는 경우, 상기 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ... λN)이 상기 격자(11, 12, ... 1N)로부터 반사된다.All wavelength ranges Δλ 01, Δλ 02,... Δλ 0 N are each Bragg grating 11, varying with the variation ΔX of the physical quantity X in addition to the respective specific wavelengths Δλ 01, Δλ 02, ... Δλ 0N. 12, ... 1N is selected to include lattice-specific Bragg wavelengths lambda 1, lambda 2, lambda N. The wavelength ranges Δλ 01, Δλ 02,... Δλ 0N are assigned to the Bragg gratings 11, 12, ... 1N, whereby the grating-specific Bragg wavelengths λ 1, λ 2,... When varying within the wavelength ranges Δλ 01, Δλ 02,... Δλ 0N, the grating-specific Bragg wavelengths λ 1, λ 2,... Λ N are reflected from the gratings 11, 12, ... 1N. .

광선(P)의 모든 N 개의 상이한 특정 광 파장(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N)은 서로 상이한 주파수(ω1, ω2, ... ωN)에 의해 시간적으로 변하기 때문에, 다른 주파수(ω1, ω2, ... ωN)를 갖는 각각의 특정 파장(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N)이 시간적으로 개별적으로 변하게 된다.Since all N different specific light wavelengths Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N of the light beam P vary in time by different frequencies ω1, ω2, ... ωN, different frequencies ω1, ω2, Each of the specific wavelengths Δλ 01, Δλ 02, ... Δλ 0N having ... ω N) changes individually in time.

도 3은 예컨대 도 1에 따른 센서를 위한 광선 소오스(2)의 매우 바람직한 실시예를 나타낸다. 도 3에 따라 광선 소오스(2)는 상기 광선 소오스(2)로부터 발생되어 시간적으로 개별적으로 변하게 될 모든 특정 광 파장(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N)이 포함되는 연속 대역폭(Δλ0)을 갖는 광선(P0)을 발생시키기 위한 광대역 소오스(22)를 포함한다. 그 외에도 발생되는 특정 파장(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N)마다 상기 특정 파장(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N)을 규정하는 격자-고유의 브래그 파장을 갖는, 개별 조정이 가능한 각각 하나의 브래그 격자(221, 222, ... 22N)가 존재한다. 소오스(22)의 광대역 광선(P0)은 상기 모든 브래그 격자들(221,222, ... 22N)에 동시에 전달되고, 모든 격자(221, 222, ... 22N)는 그들의 격자-고유의 브래그 파장을 반사시키며, 이들을 광선 소오스(2)로부터 발생될 특정 파장(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N)으로서 동시에 송출한다.FIG. 3 shows a very preferred embodiment of the light source 2, for example for the sensor according to FIG. 1. The light source 2 according to FIG. 3 is a light beam having a continuous bandwidth Δλ 0, which includes all of the specific light wavelengths Δλ 01, Δλ 02,... Δλ 0 N, which are generated from the light source 2 and will be changed individually in time. A broadband source 22 for generating P0. In addition, each individually adjustable Bragg has a grating-specific Bragg wavelength that defines the specific wavelengths Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N for each of the specific wavelengths Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N that are generated. There are gratings 221, 222, ... 22N. The broadband light beam P0 of the source 22 is transmitted simultaneously to all of the Bragg gratings 221, 222, ... 22N, and all the gratings 221, 222, ... 22N have their grating-specific Bragg wavelengths. And these are simultaneously sent out as specific wavelengths Δλ 01, Δλ 02,... Δλ 0N to be generated from the light source 2.

상기와 같은 조정 가능한 브래그 격자(221, 222, ... 22N)로부터 발생한 특정 광 파장(Δλ01, Δλ02, ... Δλ0N)은 상기 격자(221, 222, ... 22N)의 조정을 통해 시간적으로 변할 수 있다.The specific light wavelengths Δλ 01, Δλ 02, Δλ 0N generated from the adjustable Bragg gratings 221, 222,... 22N may be temporally adjusted by adjusting the gratings 221, 222,... 22N. Can be changed to

모든 조정 가능 브래그 격자(221, 222, ... 22N)는 각각의 압전 액추에이터(231, 232, ... 23N)에 의해 조정될 수 있으며, 상기 압전 액추에이터(231, 232, ... 23N)는 각각의 전기 제어 신호(U1, U2, ... UN)에 의해, 예컨대 각각의 전압에 의해 제어될 수 있다. 제어 신호(U1, U2, ... UN)가 주파수(ω1, ω2, ... ωN)에 의해 변동되면, 상기 신호(U1, U2, ... UN)에 종속된 조정 가능 브래그 격자(221, 222, ... 22N)로부터 발생한 특정 광 파장(λ01, λ02, ... λ0N)이 상기 주파수(ω1, ω2, ... ωN)에 의해 시간적으로 변하게 된다.All adjustable Bragg gratings 221, 222, ... 22N can be adjusted by respective piezoelectric actuators 231, 232, ... 23N, and the piezoelectric actuators 231, 232, ... 23N It can be controlled by respective electrical control signals U1, U2, ... UN, for example by respective voltages. If the control signals U1, U2, ... UN are varied by frequencies ω1, ω2, ... ωN, the adjustable Bragg grating 221 dependent on the signals U1, U2, ... UN The specific light wavelengths λ01, λ02, ... λ0N generated from, 222, ... 22N are changed in time by the frequencies ω1, ω2, ... ωN.

조정 가능 브래그 격자(221, 222, ... 22N)로부터 발생하여 광대역 소오스(22) 방향으로 재반사된 특정 광 파장(λ01, λ02, ... λ0N)이 상기 소오스(22)로부터 발생되어 전달된 광선(P0)의 방사 경로로부터 광 결합기(201, 202, ... 20N)에 의해 분리된다. 상기 광 결합기는 바람직하게는 단순한 2 x 2-결합기일 수 있다.Specific light wavelengths lambda 01, lambda 02, lambda 0N, generated from the adjustable Bragg gratings 221, 222, ... 22N and re-reflected in the direction of the broadband source 22, are generated and transmitted from the source 22. Are separated by light couplers 201, 202, ... 20N from the radiation path of the light beam P0. The optical coupler may preferably be a simple 2 × 2-coupler.

예컨대 모든 광대역 소오스(22)는 상기 광대역 소오스(22)로부터 발생한 광선(P0)의 방사부가 결합되는 각각의 광섬유(220)내에 형성되며, 상기 방사부는 상기 광섬유(220)내에서 상기 격자(221, 222, ... 22N)에 전달되고, 상기 격자(221, 222, ... 22N)로부터 발생한 특정 파장(λ01, λ02, ... λ0N)은 상기 섬유(220)내에 배치된 결합기(201, 202, ... 20N)에 의해 상기 섬유(220)로부터 분리된다.For example, all of the broadband sources 22 are formed in each optical fiber 220 to which the radiating portion of the light beam P0 generated from the broadband source 22 is coupled, and the radiating portion is formed within the optical fiber 220. 222, ... 22N, and the specific wavelengths λ01, λ02, ... λ0N generated from the gratings 221, 222, ... 22N are combined with the combiner 201, 202,... 20N) from the fiber 220.

본 발명에 따른 센서의 광선 소오스(2)의 특정 구조에 상관없이 상기 소오스(22)로부터 발생하여 시간적으로 변하는 특정 파장(λ01, λ02, ... λ0N)이 상기 경로(1)로의 동시 전송을 위해 상기 모든 전송 경로(1)로 동시에 결합된다.Irrespective of the specific structure of the light source 2 of the sensor according to the invention, the specific wavelengths λ01, λ02, ... λ0N that occur from the source 22 and vary in time allow simultaneous transmission to the path 1. To all of the transmission paths 1 at the same time.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 M>1 개의 전송 경로(1)가 존재하면, 광선(P)이 전송되고 상기 광선(P)을 M 개의 광선부(P1, P2, ... PM)로 분할하는, 광선 소오스(2)의 구성 성분으로서 제시될 수 있는 광 전력 분배기(20)에 의한 결합이 이루어진다. 모든 광선부(P1, P2, ... PM)는 각각 시간적으로 변하는 전체 특정 파장(λ01, λ02, ... λ0N)을 동시에 포함하며, M 개의 전송 경로(1)의 각각에 결합된다. 예컨대 상기 광선(P)은 각각 동일한 강도(I/M)를 갖는 M 개의 광선부(P1, P2, ... PM)로 분할된다.For example, when M> 1 transmission paths 1 exist as shown in FIG. 1, light beam P is transmitted and the light beam P is transferred to M light beam portions P1, P2, ... PM. The splitting is made by an optical power divider 20, which can be presented as a component of the light source 2. All of the light beam portions P1, P2, ... PM simultaneously include all specific wavelengths λ01, λ02, ... λ0N, each of which varies in time, and are coupled to each of the M transmission paths 1. For example, the light beam P is divided into M light beam portions P1, P2, ... PM each having the same intensity I / M.

한 전송 경로(1)의 브래그 격자(11, 12, ...1N)로부터 반사된 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ... λN)은 광선 소오스(2) 방향으로 상기 경로(1)에 전달되고, 상기 경로(1)로부터 상기 파장(λ1, λ2, ... λN)을 분리하는 동시에 상기 모든 파장(λ1, λ2, ... λN)의 수신 및 검출을 위한 수신기(3)의 광 입력부(30)에 상기 파장(λ1, λ2, ... λN)을 전달하기 위해 상기 경로(1) 내에 배치된 광 결합기(10)에 이른다. 광 결합기(10)는 예컨대 간단한 방법으로 2 x 2-결합기에의해 구현될 수 있다.The grating-specific Bragg wavelengths λ1, λ2, ... λN reflected from the Bragg gratings 11, 12, ... 1N of one transmission path 1 are in the direction of the light source 2 in the direction of the path 1 Receiver 3 for receiving and detecting all the wavelengths λ1, λ2, ... λN while separating the wavelengths λ1, λ2, ... λN from the path 1 To the optical coupler 10 disposed in the path 1 for transmitting the wavelengths λ 1, λ 2,... The optical coupler 10 can be implemented, for example, by a 2 x 2-coupler in a simple manner.

다수의 전송 경로(1)가 존재하는 경우, 상기 각 경로에는 각각 하나의 광 결합기(10)가 배치되고, 상기 광 결합기(10)에는 수신기(3)의 각 광 입력부(30)가 할당되며, 상기 광 입력부(30)에는 상기 경로(1)에서 반사되어 상기 결합기(10)로부터 분리된 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ... λN)이 동시에 전송된다.When there are a plurality of transmission paths 1, one optical coupler 10 is disposed in each path, and each optical input unit 30 of the receiver 3 is assigned to the optical coupler 10. The grating-specific Bragg wavelengths λ 1, λ 2,... Λ N which are reflected from the path 1 and separated from the combiner 10 are simultaneously transmitted to the light input unit 30.

다수의 전송 경로(1)가 존재하면, 상기 경로(1)가 상이할 경우 하나의 전송 경로(1)에 있는 브래그 격자(11,12, ... ,1N)의 수(N)는 동일하거나 또는 다를 수 있다. 또한 상이한 경로에 대한 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ..., λN)이 동일하거나 또는 상이할 수 있다.If there are multiple transmission paths 1, the number N of Bragg gratings 11, 12,..., 1N in one transmission path 1 may be equal or different if the paths 1 are different. Or may be different. It is also possible for the grating-specific Bragg wavelengths λ 1, λ 2,..., Λ N for different paths to be the same or different.

수신기(3)는 광 입력부(30)로부터 동시에 수신된 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ... λN)을 검출하도록 형성되고, 상기 격자-고유의 브래그 파장은 시간적으로 변동된 특정 전체 파장(λ01, λ02, ..., λ0N)이 관련 전송 경로(1)에 동시에 전송될 경우, 상기 경로(1)의 브래그 격자(11, 12, ... 1N)로부터 실제로 동시에 반사된다.The receiver 3 is configured to detect grating-specific Bragg wavelengths λ 1, λ 2,... Λ N received simultaneously from the light input section 30, and the grating-specific Bragg wavelengths are time-varying specific whole. When the wavelengths λ01, λ02, ..., λ0N are transmitted simultaneously in the associated transmission path 1, they are actually simultaneously reflected from the Bragg gratings 11, 12, ... 1N of the path 1.

또한 수신기(3)는 장치(31)를 포함하고, 상기 장치내에서 반사된 격자-고유의 브래그 파장(λ1,λ2, ... λN)이 주파수에 따라 분리되며, 상기 브래그 파장은 각각 다른 주파수(ω1, ω2, ... ωN)로 나타나고, 상기 주파수(ω1, ω2, ... ωN)에 의해 확실하게 코딩된다. 상기 코딩된 파장(λ1, λ2, ... λN)의 주파수에 따른 분리는 종래의 수단, 예컨대 주파수 필터에 의해 달성될 수 있다.The receiver 3 also comprises a device 31 in which the grating-specific Bragg wavelengths λ 1, λ 2,... Λ N reflected in the device are separated according to frequency, the Bragg wavelengths being different frequencies. It is represented by (ω1, ω2, ... ωN) and reliably coded by the frequencies (ω1, ω2, ... ωN). The separation according to the frequency of the coded wavelengths [lambda] 1, [lambda] 2, ... [lambda] N can be achieved by conventional means, for example a frequency filter.

분리되어 코딩된 각각의 파장(λ1, λ2, ... λN)은 종래 방식으로 개별적으로 위상 검출될 수 있고, 이로 인해 상기 코딩된 파장이 할당된, 특정 물리적 양(X)의 값은 브래그 격자의 위치에서 결정될 수 있다. 상기 양(X)의 일정한 기준값과 특정 물리적 양(X)의 값의 비교에 의해, 상기 변수(X)의 변동(ΔX)이 상기 격자의 위치에서 결정될 수 있다. 개별 위상 검출 장치는 예컨대 N 채널 위상 검출기일 수 있고, 상기 위상 검출기는 예컨대 코딩된 주파수에 따른 파장(λ1, λ2, ... λN)이 분리되는 장치(31)의 부품이다.Each of the separately coded wavelengths λ 1, λ 2, ... λ N can be phase detected separately in a conventional manner, whereby the value of a particular physical quantity X, to which the coded wavelength is assigned, is the Bragg grating. It can be determined at the position of. By comparing the constant reference value of the quantity X with the value of a particular physical quantity X, the variation ΔX of the variable X can be determined at the position of the grating. The individual phase detection device may for example be an N channel phase detector, which is part of the device 31 in which the wavelengths λ 1, λ 2,...

기준값을 결정하기 위해, 광선 소오스(2)의 제어 신호(2) 또는 광 전송 경로는 상이한 격자-고유의 브래그 파장, 예컨대 도 1의 M개의 전송 경로(1)중 하나 또는 다수의 2 개 이상의 브래그 격자를 포함할 수 있다.In order to determine the reference value, the control signal 2 or the light transmission path of the light source 2 may be of different grating-specific Bragg wavelengths, for example one or more of two or more Bragg wavelengths of the M transmission paths 1 of FIG. It may include a grid.

광선 소오스(2)의 기준값을 결정하기 위한 제어 신호는 예컨대 N-채널 위상 기준 신호(300)일 수 있고, 상기 N-채널 위상 기준 신호는 예컨대 N-채널 위상 검출기로부터 장치(31)로 송출되어, 예컨대 광선 소오스(2)를 제어하기 위한 제어 장치(21)로 전달된다.The control signal for determining the reference value of the light source 2 may be, for example, an N-channel phase reference signal 300, which is for example sent from the N-channel phase detector to the device 31. For example, to the control device 21 for controlling the light source 2.

센서를 온도 측정을 위해 사용할 경우, 기준값을 결정하기 위해 사용된, 브래그 격자를 포함한 광 전송 경로는 광선 소오스에서 온도 평형을 이룰 수 있다. 인장 응력 또는 팽창력을 측정할 경우, 예컨대 센서의 브래그 격자를 포함한 광 전송 경로 당 브래그 격자를 포함하는, 상기 경로에 대해 평행한 광 전송 경로가 배치되고, 상기 광 전송 경로는 기준값을 결정하는데 사용되고, 기계적으로 부하를 받지 않는다. 이것은 팽창력과 온도의 분리 및 팽창력에 의해 발생된 격자-고유의 브래그 파장의 이동의 검출을 가능하게 한다.When the sensor is used for temperature measurement, the light transmission path, including the Bragg grating, used to determine the reference value, can be temperature balanced in the light source. When measuring tensile stress or dilatation force, a light transmission path parallel to the path is arranged, including for example a Bragg grating per light transmission path including the Bragg grating of the sensor, the light transmission path being used to determine a reference value, No mechanical load This enables the detection of the lattice-specific Bragg wavelength shift caused by the separation of the expansion force and temperature and the expansion force.

각 광 입력부(30)는 바람직하게는 대역폭을 가진 광대역 입력부일 수 있고, 상기 대역폭은 서로 상이한 주파수(ω1, ω2, ... 또는 ωN)로 나타나는 반사된 격자-고유의 전체 브래그 파장(λ1,λ2, ... λN)을 포함한다. 이러한 광대역 입력부(30)는 포토 검출기, 예컨대 포토 다이오드로 이루어질 수 있다.Each light input 30 may preferably be a wideband input with a bandwidth, which bandwidth is the reflected grating-specific total Bragg wavelength λ 1, represented by a different frequency (ω 1, ω 2,..., Or ω N). λ2, ... λN). The wideband input unit 30 may be a photo detector, for example, a photo diode.

Claims (4)

적어도 하나의 일정한 물리적 양(X)을 측정하기 위한 브래그 격자 센서에 있어서,A Bragg grating sensor for measuring at least one constant physical quantity X, - 광선(P)을 전송하기 위한 적어도 하나의 광 전송 경로(1);At least one light transmission path 1 for transmitting the light beam P; - 서로 상이한 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ...또는 λN)을 가지고 전송 경로(1)에 나란히 배치된 적어도 2개의 광 브래그 격자(11, 12, ...N)를 포함하는데, 상기 각각의 격자(11, 12, ...또는 1N)의 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ...또는 λN)은 상기 격자(11, 12, ...또는 1N)에 작용하는 물리적 양(X)의 변동(ΔX)에 따라 변동되고, 그것이 전송 경로(1)에서 전송되는 광선에 포함되면, 상기 격자(11, 12, ...또는 1N)에 의해서만 반사되며;At least two optical Bragg gratings 11, 12, ... N arranged side by side in the transmission path 1 with different grating-specific Bragg wavelengths λ 1, λ 2,. , The grating-specific Bragg wavelengths λ 1, λ 2, ... or λ N of each of the gratings 11, 12, or 1N act on the gratings 11, 12, or 1N. Fluctuates according to the variation ΔX of the physical quantity X, and if it is included in the light beam transmitted in the transmission path 1, it is reflected only by the grating 11, 12, ... or 1N; - 광선 소오스(2)를 포함하는데, 상기 광선 소오스(2)는 각각의 브래그 격자(11, 12, ...또는 1N)에 대해 적어도 상기 격자(11, 12, ...또는 1N)의 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ, ...λN) 근처에 놓이며 상기 격자(11, 12, ...또는 1N)에만 할당된 파장(Δλ01, Δλ02, ...또는 Δλ0N) 범위 내에서 개별적으로 시간적으로 변하는, 상기 격자(11, 12, ...또는 1N)에만 할당된 특정 광 파장(λ01, λ02, ...또는 λ0N)을 가진 광선(P)을 발생시키기 위한, 그리고 전송 경로(1)로 동시에 전송할 목적으로 상기 시간적으로 변하는 일정한 모든 파장(λ01, λ02, ...또는 λ0N)을 전송 경로(1)로 동시에 결합하기 위한 것이며;A ray source 2, which is a grid of at least the lattice 11, 12, ... or 1N for each Bragg lattice 11, 12, ... or 1N. Within a range of wavelengths Δλ 01, Δλ 02, ... or Δλ 0N which lie near the unique Bragg wavelengths λ 1, λ, ... λN and are assigned only to the gratings 11, 12, ..., or 1N. For generating a light beam P having a specific light wavelength λ01, λ02, ... or λ0N, which is assigned only to the gratings 11, 12, ..., or 1N, which vary individually in time For simultaneously combining all the time varying constant wavelengths λ 01, λ 02,... Or λ 0N into transmission path 1 for the purpose of transmitting simultaneously to (1); - 모든 브래그 파장(λ1, λ2, ...λN)을 수신하고 검출하기 위한 수신기(3)를 포함하는데, 상기 파장(λ1, λ2, ...λN)은 모든 시간적으로 변하는 특정 파장(λ01, λ02, ...λ0N)을 전송 경로(1)에서 동시에 전송할 때 브래그 격자(11, 12, ...1N)에 의해 실제로 동시에 반사되는 것을 특징으로 하는 센서.A receiver 3 for receiving and detecting all Bragg wavelengths [lambda] 1, [lambda] 2, ... [lambda] N, wherein the wavelengths [lambda] 1, [lambda] 2, ... [lambda] N are all time-varying specific wavelengths [lambda] 01, A sensor characterized in that it is actually simultaneously reflected by Bragg gratings (11, 12, ... 1N) when transmitting [lambda] 02, ... [lambda] 0N simultaneously in the transmission path (1). 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광선 소오스(2)는 그에 의해 발생될 그리고 개별적으로 시간적으로 변하는 일정한 모든 광 파장(λ01, λ02, ...λ0N)이 포함되는 연속하는 대역폭(Δλ0)을 가진 광선(P0)을 발생시키기 위한 광대역 소오스(22), 및 발생될 특정 파장(λ01, λ02, ...λ0N) 마다 상기 특정 파장(λ01, λ02, ...λ0N)을 규정하는 격자-고유의 브래그 파장을 가진 개별적으로 조정 가능한 브래그 격자(221, 222, ...또는 22N)를 포함하고, 상기 광대역 광선(P0)은 모든 상기 브래그 격자(221, 222, ...또는 22N)에 동시에 전달되고 모든 격자(221, 222, ...또는 22N)는 그것의 격자-고유의 브래그 파장을 반사시키며 동시에 광선 소오스(2)에 의해 발생될 특정 파장(λ01, λ02, ...λ0N)으로서 전달되는 것을 특징으로 하는 센서.The light source 2 is adapted to generate a light beam P0 having a continuous bandwidth Δλ0 which is generated by it and includes all of the constant light wavelengths λ01, λ02, ... λ0N that vary individually in time. Individually adjustable with wideband source 22 and grating-specific Bragg wavelengths defining the specific wavelengths λ01, λ02, ... λ0N for each particular wavelength (λ01, λ02, ... λ0N) to be generated Bragg gratings 221, 222, ... or 22N, wherein the broadband light beam P0 is simultaneously transmitted to all of the Bragg gratings 221, 222, ... or 22N and all gratings 221, 222, ... or 22N is characterized in that it reflects its grating-specific Bragg wavelength and is simultaneously transmitted as a specific wavelength (λ01, λ02, ... λ0N) to be generated by the light source (2). 제 1항 또는 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 적어도 2개의 서로 상이한 특정 광 파장(λ01, λ02, ...λ0N)이 광선 소오스(2)에 의해 발생되어 적어도 하나의 광 전송 경로(1)에 결합되는 서로 상이한 주파수(ω1, ω2, ...ωN)의 광선(P)에서 시간적으로 변하는 것을 특징으로 하는 센서.At least two different specific light wavelengths λ01, λ02, ... λ0N are generated by the light source 2 and coupled to the at least one light transmission path 1 at different frequencies ω1, ω2,... sensor with a change in time in light beam P of .ωN). 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 수신기(3)는 서로 상이한 주파수(ω1, ω2, ...ωN)로 나타나는 반사된 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ...λN)을 포함하는 대역폭(Δλ)을 가진 광대역 광 입력부(30), 및 상기 반사된 격자-고유의 브래그 파장(λ1, λ2, ...λN)을 주파수에 따라 분리하기 위한 장치(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.The receiver 3 is a wideband light having a bandwidth Δλ including the reflected grating-specific Bragg wavelengths λ 1, λ 2, ... λ N represented at different frequencies ω 1, ω 2, ... ω N. And an input (30) and a device (31) for separating the reflected grating-specific Bragg wavelengths (λ1, λ2, ... λN) according to frequency.
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