KR200329703Y1 - 광섬유센서용 고정구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 물체의 변형률을 측정하기 위한 광섬유센서를 고정 및 보호하기 위한 고정구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 설치시 취급이 까다로운 광섬유센서를 누구나 손쉽게 설치할 수 있게 하고, 상기 광섬유센서의 측정감도를 높이며 설치된 후에도 상기 광섬유센서를 안전하게 보호할 수 있도록 된 것이다.

이를 위해 본 고안은, 변형률을 측정하기 위한 광섬유센서(S)를 피측정물에 고정하는 것에 있어서, 광섬유센서(S)가 내부를 통해 삽입된 상태로 고착재(F)에 의해 상기 광섬유센서(S)의 양측이 일체로 고정되어짐과 함께 저면이 각각 피측정물에 부착 고정되는 한쌍의 고정편(3)과, 상기 각 고정편이 일정간격 이격된 상태를 유지하도록 구비되어 광섬유센서(S)가 중공을 통해 끼워진 상태로 외부로부터 보호하는 보호관(2)과, 상기 고정편(3)과 보호관을 고정하기 위한 고정수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

광섬유센서용 고정구{Fixer for optical fiber sensor}

본 고안은 변형률을 측정하는 데에 이용되는 광섬유센서를 피측정물에 설치하기 위한 고정구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 한쌍의 고정편과 보호관을 통해 광섬유센서를 삽입한 상태로 피측정물의 표면에 부설함으로써 광섬유센서를 반영구적으로 고정 및 보호하도록 된 것이다.

일반적으로 광섬유센서는 파이버 브랙 그레이팅（Fiber Bragg Grating; FBG)이라고도 불리며, 광파이버의 코어부의 굴절율을 일정한 주기로 변화시킨 것으로서, 특정 파장Bragg파장; 브랙 파장이라고 함）의 광 만을 선택적으로 반사한다.

또한 이러한 광섬유센서는 고유한 파장 값을 가지며, 전자기파의 영향을 거의 받지 않는 등 물리적인 특성이 매우 우수하여 기존의 전기 저항식 스트레인게이지를 대체해가고 있는 우수한 변형률 측정소자로서, 현재 그 활용범위는 급속도로 증대되고 있는 실정이라 하겠다.

대체로 이러한 광섬유센서는 단위면적당 인장력이 매우 높은 반면, 지름이 125㎛로 매우 작기 때문에 외부의 충격에 쉽게 파단될 수 있어 건물이나 교각등의 피측정물에 부착시에는 매우 섬세한 작업이 요구된다.

또한 이를 설치할 때에는 적당한 인장력을 갖도록 팽팽하게 당겨진 상태로 설치되어야만 정확한 값을 측정할 수 있는 데에도 불구하고, 기존에는 마땅한 광섬유센서용 고정구가 없는 관계로 현장에서 직접 전문가가 일일이 그 값을 설정해야 하는 시공간상의 어려움이 현존하고 있다.

이에 따라 상기와 같은 광섬유센서가 우수한 측정능력에도 불구하고 설치 및 취급이 까다로워 각 분야의 산업현장에서 널리 사용되지 못하고 있는 것이 현실이다.

한편, 종래에는 이러한 광섬유센서를 설치시 피측정물에 직접 접착제로 부착하여 사용하거나, 각 사용자가 임의의 형태로 고정편을 제작하여 설치하였음에 따라 각종 외부요인; 예를 들어 비, 바람, 곤충이나 동물 등의 외부충격에 광섬유센서가 노출되어 있었다.

이로 인해 상기와 같이 외부요인에 노출된 광섬유센서는 잘못된 변형 값이 측정되어질 뿐만 아니라, 토목구조물의 상시감시와 계측시스템을 유지 보수하는 데에도 많은 어려움이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 본 고안은 장소에 상관없이 누구라도 광섬유센서가 정확한 값을 가질 수 있도록 설정 및 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 한번 설치시에는 광섬유센서가 반영구적으로 피측정물에 고정 및 보호되도록 하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 변형률을 측정하기 위한 광섬유센서를 피측정물에 고정하는 것에 있어서, 광섬유센서가 내부를 통해 삽입된 상태로 고착재에 의해 상기 광섬유센서의 양측이 일체로 고정되어짐과 함께 저면이 각각 피측정물에 부착 고정되는 한쌍의 고정편; 상기 각 고정편이 일정간격 이격된 상태를 유지하도록 구비되어 광섬유센서가 중공을 통해 끼워진 상태로 외부로부터 보호하는 보호관; 상기 고정편과 보호관을 고정하기 위한 고정수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유센서용 고정구를 제공한다.

도 1은 본 고안 광섬유센서용 고정구를 일실시예에 따라 보인 사시도

도 2는 도 1의 분해사시도

도 3은 본 고안 광섬유센서용 고정구를 개략적으로 보인 저면도

도 4는 도 1의 I-I선 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 고정구 2 : 보호관

3 : 고정편 3a : 관 끼움부

3b : 센서 취부홈 3c : 슬립방지홈

3d, 3e : 나사공 4 : 조임볼트

5 : 고정볼트 6 : 덮개

7 : 고정판 S : 광섬유센서

F : 고착재

첨부된 도 1은 본 고안 광섬유센서용 고정구를 일실시예에 따라 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이며, 도 3은 본 고안 광섬유센서용 고정구를 개략적으로 보인 저면도이고, 도 4는 도 1의 I-I선 단면도이다.

이하 상기 도면에 의해 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 건물이나 교량 등 피측정물의 변형률을 측정하기 위한 광섬유센서(S)를 고정하기 위한 고정구(1)로서, 광섬유센서가 내부를 통해 삽입된 상태로 고착재(F)에 의해 상기 광섬유센서(S)의 양측이 일체로 고정되어짐과 함께 저면이 각각 피측정물에 부착 고정되는 한쌍의 고정편(3)과, 상기 각 고정편이 일정간격 이격된 상태를 유지하도록 구비되어 광섬유센서(S)가 중공을 통해 끼워진 상태로 외부로부터 보호하는 보호관(2)과, 상기 고정편(3)과 보호관(2)을 고정하기 위한 고정수단으로 크게 이루어진다.

또한 상기 고정수단은 고정편(3)의 일측면에 각각 일체로 돌설된 관 끼움부(3a)와, 상기 관 끼움부의 상부에 형성된 나사공(3d)과, 상기 나사공을 통해 조임되어져 보호관(2)을 선택적으로 눌러 압박 고정하는 고정볼트(4)로 이루어진다.

이 때, 상기 보호관(2)은 두 개의 고정편(3) 사이에 일체로 구비된 관 끼움부(3a)로 양단이 각각 끼워진 상태로 광섬유센서(S)가 보호관(2)을 통해 삽입되어지며, 양측 고정편(3)의 관 끼움부(3a) 사이에서 구속되지 않는 범위에서 어느 정도 유격을 갖도록 함이 바람직하다.

한편, 상기 고정편(3)은 광섬유센서(S)가 삽입될 수 있도록 저면이 개방된 형상의 센서 취부홈(3b)이 일직선상으로 형성되고, 상기 센서 취부홈의 하방에는 센서 취부홈(3b)을 선택적으로 개폐할 수 있도록 덮개(6)가 더 구비된다.

보다 자세하게는 상기 고정편(3)의 중앙부를 따라서는 광섬유센서(S)가 통과될 수 있도록 센서 취부홈(3b)이 형성되어 있는데, 이 때 상기 센서 취부홈(3b)을 따라 광섬유센서(S)가 삽입된 상태로 고착재(F)가 충진됨으로써 상기 고착재에 의해 광섬유센서(S)는 양측으로 인장력을 받아 어느 정도 팽팽한 상태로 고정됨은 이해 가능하다.

또한 도 3을 참조할 때, 상기 센서 취부홈(3b)의 안쪽면에는 적어도 하나 이상의 슬립방지홈(3c)이 더 형성되어 있는데, 이는 센서 취부홈에 충진된 고착재(F)가 굳어진 경우, 센서 취부홈(3b) 내에서 슬립이 일어남에 따른 유격을 방지하게 된다.

예로서, 상기 고착재는 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다.

또한 상기한 바와 같이 고정편(3)의 각 센서 취부홈(3b)에 광섬유센서(S)가 어느 정도 인장력을 갖는 팽팽한 상태가 되면 사용자는 고정편(3)의 저면을 피측정물(도면에는 미도시)의 표면에 접착제로 단단히 부착하면 된다.

한편, 상기 고정편(3)의 상면에는 수직방향으로 관통되도록 적어도 하나 이상의 나사공(3e)이 더 형성되어 있는데, 이는 앞서 설명한 바와 같이 고정편(3)의 밑면을 피측정물에 접착제로 붙이기가 곤란한 경우에 상기 나사공(3e)을 통해 피측정물에 부착된 고정판(7)으로 각각 조임볼트(5)를 나사결합함으로써 상기 고정편(3)을 피측정물에 단단하게 고정시킬 수도 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 접착제를 이용하거나 조임볼트(5) 및 고정판(7)을 이용하여 고정편(3)을 피측정물의 표면에 단단히 결합한 후에는 광섬유센서(S)의 인장력을 유지시켜주기 위해 설치했던 관 끼움부(3a)의 고정볼트(4)를 풀어 제거함으로써 피측정물의 변형률을 계측하기 위한 광섬유센서(S)의 설치를 모두 완료하게 된다.

이어서 상기와 같이 광섬유센서(S)가 피측정물의 표면에 모두 설치 완료된 경우에는 본 고안 고정구(1)의 보호관(2) 및 고정편(3)에 의해 안전하게 보호되므로 외부요인; 비, 바람, 곤충 등에 의해 안전하게 보호될 뿐만 아니라, 시간에 따른 인장력의 변화도 거의 발생되지 않아 변형률의 계측을 정확하게 할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 고안 광섬유센서용 고정구(1)를 산업현장에서 직접 사용할 때에도 피측정물의 종류나 계측기간에 따라 고정편의 접착방법을 달리할 수 있는데, 예로서 1년 미만의 단기 계측에는 고정편(3)을 피측정물에 직접 접착제로 부착하고, 1년 이상의 장기 계측에 이용할 때에는 조임볼트(5)와 고정판(7)을 이용해 고정편(3)을 피측정물에 단단하게 부착하여 사용함이 가능하다.

또한 사용자는 상기한 바와 같이 고정편(3)을 피측정물에 고정한 후, 보호관(2)의 상부에 결합된 고정볼트(4)를 풀어 제거함이 바람직한데, 이는 피측정물의 변형이 광섬유센서(S)에 더욱 민감하게 전달되도록 하기 위한 것으로, 이 때에는 실험에 의해 거의1㎲ 이하의 변형율도 계측이 가능하게 되는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은, 기존 광섬유센서를 설치시 고정구를 사용함으로써 비전문가일 경우에도 상기 광섬유센서를 용이하게 설치할 수 있으며, 한번 설치로 반영구적인 사용이 가능할 뿐만 아니라, 외부충격으로부터 광섬유센서를 확실하게 보호할 수가 있다.

이에 따라 종래 외부요인에 따라 잘못된 측정값이 얻어지는 폐단이 방지되며, 전자파에 의한 왜곡이 거의 없어 토목구조물의 상시 안전계측을 가능하게 할 뿐만 아니라, 정기 안전점검 때마다 전기식 스트레인게이지를 매번 설치해야 했던 번거로움을 해소할 수 있다.

이에 더해 광섬유설치에 따른 시간과 비용절감이 이루어지고, 광섬유센서의 고유한 파장값의 변화를 측정할 수 있으므로 초기대비 피 측정물의 변화율을 정확하게 계측할 수 있어 토목구조물의 피로도를 기존의 계측 시스템보다 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 변형률을 측정하기 위한 광섬유센서를 피측정물에 고정하는 것에 있어서,

   광섬유센서가 내부를 통해 삽입된 상태로 고착재에 의해 상기 광섬유센서의 양측이 일체로 고정되어짐과 함께 저면이 각각 피측정물에 부착 고정되는 한쌍의 고정편;

   상기 각 고정편이 일정간격 이격된 상태를 유지하도록 구비되어 광섬유센서가 중공을 통해 끼워진 상태로 외부로부터 보호하는 보호관;

   상기 고정편과 보호관을 고정하기 위한 고정수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유센서용 고정구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정수단은 고정편의 일측면에 각각 일체로 돌설된 관 끼움부; 상기 관 끼움부의 상부에 형성된 나사공; 상기 나사공을 통해 조임되어져 보호관을 선택적으로 고정하는 고정볼트로 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유센서용 고정구.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정편은 광섬유센서가 삽입될 수 있도록 저면이 개방된 형상의 센서 취부홈이 일직선상으로 형성되고, 상기 센서 취부홈의 하방에는 취부홈을 개폐할 수 있도록 덮개가 더 구비된 것을 특징으로 하는 광섬유센서용 고정구.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 취부홈의 안쪽면에는 고착재가 굳어진 상태에서 슬립이 발생되지 않도록 적어도 하나 이상의 슬립방지홈이 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유센서용 고정구.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정편의 상면에는 수직방향으로 관통되도록 적어도 하나이상의 나사공이 더 형성되고, 상기 나사공을 통해 각각 고정볼트가 끼워져 조임되며, 상기 고정볼트는 조임됨에 따라 고정편의 하방에서 피측정물에 부착된 상태로 구비된 고정판에 결합되어지는 것을 특징으로 하는 광섬유센서용 고정구.