KR200394734Y1 - 재사용가능한 광섬유센서 유닛 - Google Patents

Abstract

본 고안은 재사용 가능함과 동시에 운반시 파손될 우려가 적은 광섬유 센서 유닛에 관한 것이다. 본 고안은 내부에 광섬유 센서가 관통하는 중공을 구비하며, 길이 방향으로 최소한 일부에 나사산 형성부(110A)를 구비하는 가이드 튜브(110), 내부에 중공을 구비하여 상기 가이드 튜브(110)의 외주를 둘러싸도록 결합하며, 둘 중 어느 하나는 상기 나사산 형성부(110A)에 미끄럼 운동 가능하도록 장착되며, 내부에 상기 가이드 튜브 내부로 돌출하는 돌기를 구비하여 광섬유 센서(134)의 장착 공간을 제공하는 한 쌍의 장력 조절구(120) 및 나사산 형성부(110B)에 장착된 상기 장력 조절구(120)의 위치를 제어하기 위한 조절 너트(114A, 114B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 유닛을 제공한다. 본 고안에 따르면, 설치가 간편하며, 광섬유에 부가되는 인장 응력을 매우 정교하게 조절할 수 있으며, 운반, 보관 및 분리가 용이하여 재사용 가능한 광섬유 센서 유닛을 제공할 수 있다.

Description

재사용가능한 광섬유센서 유닛{REUSABLE FIBEROPTIC UNIT}

본 고안은 구조물의 응력 계측을 위한 광섬유 센서 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재사용 가능함과 동시에 운반시 파손될 우려가 적은 광섬유 센서 유닛에 관한 것이다.

격자형 광섬유(Fiber Bragg Grating)는 광섬유에 일정 간격 또는 소정 간격으로 굴절율의 변화를 부여한 것으로서, 격자 간격에 의해 반사되는 반사광의 파장이 변화하는 특성을 갖는다.

이러한 특성을 이용함으로써, 외부 응력에 의해 격자 간격이 변화할 때 반사광의 파장변화를 모니터링하여 격자 간격의 변화, 즉 스트레인을 역산할 수 있으며, 이로부터 외부 응력을 알 수 있게 된다.

격자형 광섬유를 이용한 센서는 종래의 스트레인 게이지 등의 전자식 센서에 비해 노이즈에 의한 영향을 받을 우려가 없고, 정확도 및 신호 안정성이 뛰어나기 때문에 최근 스트레인 계측 시스템의 센서로 널리 이용되고 있다.

그러나 광섬유 센서를 구조물에 장착하여 구조물에 작용하는 인장 응력 및 압축 응력을 측정하기 위해서는 광섬유 자체에 사전 인장 응력(pre-strain)이 부여되어야 하는데, 이로 인해 설치 과정에 많은 수고가 요구된다.

또한, 종래의 광섬유 센서 유닛은 구조물에 부착한 후에는 이를 분리해 내는 데에도 많은 수고가 들고, 더욱이 분리 과정에서 외부 응력이 가해지는 경우에는 광섬유가 절단되는 등의 문제점이 발생한다.

이에 따라 종래의 광섬유 센서 유닛은 구조물의 응력을 계측한 후에는 폐기되는 것이 일반적이었다. 그러나 광섬유 센서 유닛을 일회적으로만 사용하는 것은 비용 측면에서 매우 불합리하다. 그러나, 만약 재사용을 위해 종래의 광섬유 센서를 구조물로부터 분리해내는 경우에는, 광섬유 자체가 갖는 취성으로 인해 분리 과정에서 파손의 우려가 매우 높을 뿐만 아니라 운반 및 보관 과정에서도 약간의 충격으로부터도 광섬유가 절단될 수 있다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 재사용 가능한 광섬유 센서 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 고안은 재사용 가능하면서 설치시 사전 인장 응력의 부여가 용이한 광섬유 센서 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 고안은 설치 및 분리가 용이하고 분리시 광섬유의 파손 염려가 없는 광섬유 센서 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 고안은, 내부에 광섬유 센서가 관통하는 중공을 구비하며, 길이 방향으로 최소한 일부에 나사산 형성부(110A)를 구비하는 가이드 튜브(110), 내부에 중공을 구비하여 상기 가이드 튜브(110)의 외주를 둘러싸도록 결합하며, 둘 중 어느 하나는 상기 나사산 형성부(110B)에 미끄럼 운동 가능하도록 장착되며, 내부에 상기 가이드 튜브 내부로 돌출하는 돌기를 구비하여 광섬유 센서(134)의 장착 공간을 제공하는 한 쌍의 장력 조절구(120) 및 나사산 형성부(110A)에 장착된 상기 장력 조절구(120)의 위치를 제어하기 위한 조절 너트(114A, 114B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 유닛을 제공한다.

본 고안에서 상기 한 쌍의 장력 조절구 중 어느 하나는 상기 가이드 튜브에 고정되는 것이 바람직하다. 상기 장력 조절구는 상부 고정판(120A) 및 하부 고정판(120B)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 광섬유 센서 유닛은 상기 가이드 튜브(110) 양단에 부착되는 한 쌍의 피팅 수단(136)을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 광섬유 센서 유닛은 상기 피팅 수단(136) 끝단에 결합하는 한 쌍의 커넥터(140A, 140B)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 광섬유 센서 유닛은 상기 한 쌍의 장력 조절구(120)에 분리 가능하도록 결합하는 부착판(130)을 포함할 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 고안을 상술한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 광섬유 센서 유닛의 외관에 대한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 광섬유 센서 유닛(100)은 가이드 튜브(110)와 상기 가이드 튜브에 장착된 한 쌍의 장력 조절구(120)를 포함하여 구성된다.

상기 가이드 튜브는(110)는 내부에 중공을 가진 튜브 형태이며, 상기 튜브(110)의 최소한 일부에는 나사산이 형성되어 있다. 상기 나사산 형성부(110A)는 장력 조절 너트(114A, 114B)에 의해 장력 조절구(120)를 이동시켜 내부의 광섬유 센서에 장력을 부여하기 위하여 필요한 것이다. 따라서 나사산 형성부(110B)의 길이는 광섬유 센서에 장력을 부여할 수 있는 정도의 크기이면 적당하다. 한편, 도면에는 상기 튜브(110)의 나머지 부분인 장력 조절구 고정부(110A)는 한 쌍의 장력 조절구(120) 중 하나를 고정하기 위한 부착 공간을 제공한다. 도면에는 상기 장력 조절구 고정부(110A)에는 나사산이 형성되어 있지 않은 것으로 도시되어 있지만, 장력 조절구 고정부(110A)이 장력 조절구(120)를 고정할 수 있는 한, 이 부분에 나사산이 형성되어 있어도 무방하다.

한편, 상기 장력 조절구(110)의 나사산 형성부(110B) 및 장력 조절구 고정부(110A)에는 각각 하나의 장력 조절구(120)가 장착된다. 상기 장력 조절구 고정부(110A)에 장착된 장력 조절구(120)는 접착제 등에 의해 상기 가이드 밸브에 단단히 접착하여 부착 위치가 고정된다. 반면, 상기 나사산 형성부(110B)에 부착된 장력 조절구(120)는 상기 가이드 밸브에 대해 이동 가능하다. 이를 위해 상기 나사산 형성부(110B)에는 장력 조절구를 이동하여 고정시키기 위한 한 쌍의 조절 너트(114A,114B)가 결합되어 있다. 상기 조절 너트의 이동에 의해 상기 한 쌍의 장력 조절구(120) 사이의 간격이 변화한다.

상기 가이드 튜브(110) 내부로는 광섬유 센서가 관통한다. 관통한 광섬유 센서는 후술하는 바와 같은 가이드 튜브(110) 및 장력 조절구(120) 내부의 구조에 의해 장력 조절구(120)에 결합하며, 상기 장력 조절구(120) 간의 간격 변화에 따라 광섬유 센서에는 인장 응력이 부가된다.

한편, 도시된 바와 같이, 상기 장력 조절구(120)는 각각 상부 고정판(120A) 및 하부 고정판(120B)으로 이루어져 있으며, 볼트(121)와 같은 체결 수단에 의해 일체로 되어 있다.

이하에서는 도 2를 참조하여 상기 광섬유 센서 유닛의 보다 구체적인 구조 및 커넥터와의 결합 구조를 보다 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 상기 가이드 튜브(110)의 나사산 형성부(110B)와 장력 조절구 고정부(110A)에는 각각 한 쌍의 광섬유 장착용 홈(111A, 112B)이 형성되어 있다. 도면상에는 한 쌍의 광섬유 장착용 홈을 이루는 상단측 홈(111A, 112B)만이 도시되어 있으며, 하단측 홈은 도시되어 있지 않다.

상기 하단측 홈은 상기 장력 조절구(120)와 결합시 광섬유 장착 돌기(124)와 맞물린 위치에 형성되며, 상기 상단측 홈은 상기 하단측 홈과 대칭되는 위치에 형성된다. 따라서, 상기 장착 돌기(124)는 상기 가이드 튜브 내부로 삽입되어 내부를 관통하는 광섬유 센서(134)를 부착시킬 공간을 제공한다. 상기 광섬유 센서(134)를 상기 장착 돌기(124)에 부착하는 것을 용이하게 하기 위하여 상기 광섬유 센서(134)에는 사각기둥 형태의 광섬유 장착 지그(132)가 부착되어 있다. 그러나, 상기 광섬유 장착 지그(132)는 본 고안에 반드시 필수적인 것은 아니며, 상기 광섬유 센서는 상기 광섬유 장착 돌기(124)에 직접 부착될 수도 있다. 상기 광섬유 센서(132)는 통상의 접착제에 의해 부착될 수 있다. 상기 가이드 튜브(110)에 형성된 상단측 홈은 광섬유 센서(132)를 상기 하부 고정판(120B)의 장착 돌기(124)에 접착시키는 접착 작업을 용이하게 하기 위해 제공된다.

가이드 튜브(110) 내부로 광섬유 센서가 삽입되고, 한 쌍의 하부 고정판(120B)을 상기 가이드 튜브의 하단측 홈에 체결하고, 상기 광섬유 센서(134)를 상기 하부 고정판(120B)의 장착 돌기(124)에 접착시킨 뒤, 상부 고정판(120A)과 볼트(121) 등의 체결 수단으로 결합시킴으로써 장력 조절구(120)가 상기 가이드 튜브(110)에 단단히 결합하게 된다.

이 때 가이드 튜브(110)의 나사산 형성부(110B)에 장착된 장력 조절구(120)는 상기 가이드 튜브에 대해 미끄럼 이동 가능하도록 장착된다. 미끄럼 이동을 용이하게 하기 위해 도면에는 상기 나사산 형성부의 일부에는 나사산 비형성 영역이 제공되고 있다. 그러나, 이것은 본 고안에서 필수적인 것은 아니다.

반면, 장력 조절구 고정부(110A)에 장착된 장력 조절구(120)는 접착제 등의 수단으로 상기 가이드 튜브(110)에 접착된다. 이에 따라 조절 너트(114A, 114B)의 조작에 의해 상기 나사산 형성부(110B)에 장착된 장력 조절구(120)는 가이드 튜브(110)상을 이동하여 고정될 수 있다. 이에 따라 상기 한 쌍의 장력 조절구(120)의 장착 돌기(124)에 장착된 광섬유 센서(134)에는 인장 응력이 부가될 수 있으며, 인장 응력의 크기는 조절 너트(114A, 114B)의 조작에 의해 매우 정교하게 조절될 수 있다.

또한 조절 너트(114A, 114B)에 의해 장력 조절구(120)가 상기 가이드 튜브(110)에 대해 단단히 고정되기 때문에, 본 고안의 광섬유 센서 유닛(100)은 구조물로부터 분리하거나 운반시 내부의 광섬유 센서가 절단 등의 파손 우려가 발생하지 않는다.

이와 같이 조립된 본 고안의 광섬유 센서 유닛(100)은 상기 가이드 튜브(110)의 양단에 고무와 같은 피팅 수단이 부가되어 커넥터(140A, 140B)와 결합한다. 커넥터(140A, 140B)와 결합된 상기 광섬유 센서 유닛(100)은 볼트(121) 등에 부착판(130)과 결합된다. 상기 부착판(130)은 광섬유 센서 유닛(100)과의 결합을 위해 고정홈(132)을 구비하고 있다.

도 3은 부착판 및 커넥터와 결합된 본 고안의 광섬유 센서 유닛을 외관을 도시하는 사시도이다.

본 고안의 광섬유 센서 유닛(100)은 도 3과 같은 형태로 운반 및 설치될 수 있다. 설치에 있어서, 단순히 상기 광섬유 센서 유닛에 부착된 부착판을 구조물에 적당한 방법으로 고정함으로써 광섬유 센서 유닛의 부착이 완료되어 광섬유 센서 유닛의 설치 과정이 매우 간편하다. 또한, 광섬유 센서 유닛의 분리시에는 상기 고정판(130)과 체결된 볼트(121)를 분리해 냄으로써 구조물로부터 간단히 분리될 수 있다. 또한, 상기 광섬유 센서 유닛 내의 광섬유 센서는 조절 너트에 의해 상기 가이드 튜브 내에서 단단히 고정된 상태이므로, 분리 과정 및 운반 과정에서 외부의 충격이 가해지지 않으므로 광섬유 센서의 파손의 우려가 없다.

본 고안의 광섬유 센서 유닛은 광섬유 센서에 가해야 할 인장 응력을 제공하기에 매우 적합하다. 또한 이 인장 응력은 조절 너트에 의해 매우 정교하게 조절될 수 있다.

또한, 본 고안의 광섬유 센서 유닛은 부착판을 구조물에 부착함으로 설치가 완료된다. 따라서 설치 과정이 매우 간단해진다.

또한, 본 고안의 광섬유 센서 유닛은 내부에 설치된 광섬유 센서가 외부 충격에 의해 변형될 우려가 없도록 단단히 고정된다. 따라서, 보관, 운반 및 분리시 내부의 광섬유 센서가 손상될 우려가 없기 때문에 영구적으로 재사용 가능하게 된다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 광섬유 센서 유닛의 외관에 대한 사시도이다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따라 커넥터와의 결합 과정을 설명하기 위한 광섬유 센서 유닛의 분해 사시도이다.

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 광섬유 센서 유닛이 커넥터와 조립된 상태의 사시도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>

100 : 광섬유 센서 유닛 110 : 가이드 튜브

110A : 가이드 튜브 고정부 110B : 가이드 튜브 나사산 형성부

113 : 나사산 114A, 114B : 장력 조절 너트

120 : 장력 조절구 120A : 장력 조절구 상부 고정판

120B : 장력 조절구 하부 고정판 121 : 장력 조절구 결합 볼트

122, 123 : 장력 조절구 결합용 홈 124 : 광섬유 장착 돌기

130 : 부착판 132 : 부착판 고정홈

132 : 광섬유 접착용 지그 134 : 광섬유

136 : 피팅 수단 140A, 140B : 커넥터

Claims (6)

1. 내부에 광섬유 센서가 관통하는 중공을 구비하며, 길이 방향으로 최소한 일부에 나사산 형성부(110A)를 구비하는 가이드 튜브(110);

   내부에 중공을 구비하여 상기 가이드 튜브(110)의 외주를 둘러싸도록 결합하며, 둘 중 어느 하나는 상기 나사산 형성부(110A)에 미끄럼 운동 가능하도록 장착되며, 내부에 상기 가이드 튜브 내부로 돌출하는 돌기를 구비하여 광섬유 센서(134)의 장착 공간을 제공하는 한 쌍의 장력 조절구(120); 및

   나사산 형성부(110A)에 장착된 상기 장력 조절구(120)의 위치를 제어하기 위한 조절 너트(114A, 114B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 한 쌍의 장력 조절구 중 어느 하나는 상기 가이드 튜브에 고정되는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 유닛.
3. 제1항에 있어서,

   상기 장력 조절구는 상부 고정판(120A) 및 하부 고정판(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 유닛.
4. 제1항에 있어서,

   상기 광섬유 센서 유닛은 상기 가이드 튜브(110) 양단에 부착되는 한 쌍의 피팅 수단(136)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 유닛.
5. 제4항에 있어서,

   상기 광섬유 센서 유닛은 상기 피팅 수단(136) 끝단에 결합하는 한 쌍의 커넥터(140A, 140B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 유닛.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 광섬유 센서 유닛은 상기 한 쌍의 장력 조절구(120)에 분리 가능하도록 결합하는 부착판(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 유닛.