KR20040090666A - A device for measuring ultrasonics using optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 도플러 편이효과를 이용하여 각종 기기의 초음파를 측정하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 효율이 높고 소형이며, 외부진동에 무관하고 별도의 광학소자 정렬작업이 불필요하여 진동이 발생되는 열악한 작업환경에 적용가능한 광섬유를 이용한 초음파 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring ultrasonic waves of various devices by using the Doppler shift effect, and more particularly, high efficiency and compactness, independent of external vibration, and do not require a separate optical device alignment operation so that vibration is generated. The present invention relates to an ultrasonic measuring apparatus using an optical fiber applicable to a harsh working environment.
일반적으로, 초음파를 측정하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같은 도플러 편이 측정 간섭계(Fabry-Perot interferometer)(100)를 이용하고 있다.In general, a Doppler-shift measuring interferometer (100) as shown in FIG. 1 is used to measure ultrasonic waves.
상기 도플러 편이 측정 간섭계(Fabry-Perot interferometer)(100)는 일측에서 레이저빔을 측정대상(101)의 표면에 조사하면, 측정 대상(101)에서 발생하는 초음파에 의해 측정대상의 표면이 진동하고, 이와 같이 초음파에 의해 측정 대상(101)의 표면이 진동하면, 레이저 산란광의 주파수가 일명, 도플러 편이라 칭하는 작용에 의해 주파수 편이가 발생하게 되며, 이러한 레이저 광의 주파수 편이를 이용하여 측정 대상의 초음파를 측정하고 있다.When the Doppler-shift measuring interferometer 100 irradiates a laser beam to the surface of the measurement object 101 from one side, the surface of the measurement object vibrates by ultrasonic waves generated from the measurement object 101, As described above, when the surface of the measurement target 101 vibrates by ultrasonic waves, a frequency shift occurs by the action of a so-called Doppler shift of the frequency of the laser scattered light, and the ultrasonic wave of the measurement target is measured using the frequency shift of the laser light. Doing.
이와 같은 도플러 편이의 측정에 사용되는 도플러 편이 간섭계(100)는 측정대상(101)에 대해 레이저빔(102)을 조사한 후, 그로부터 발생되는 초음파(103)에 의하여 주파수 변이된 레이저 산란광을 포집하기 위한 포집렌즈(104)와, 일정한반사율을 갖는 두개의 구면거울(105)(106)을 구비한다.The Doppler shift interferometer 100 used to measure the Doppler shift is configured to collect laser scattered light whose frequency is shifted by the ultrasonic waves 103 generated after irradiating the laser beam 102 to the measurement object 101. A collecting lens 104 and two spherical mirrors 105 and 106 having a constant reflectance are provided.
상기 포집 렌즈(104)를 통과한 빛의 세기는 두 구면거울(105)(106) 사이의 거리(L)와, 구면거울(105)(106)의 반사율 및, 빛의 주파수에 따라서 결정된다. 또한, 포집 렌즈(104)로 입사하는 산란광은 초음파에 의해 그 주파수가 변하고, 그에 따라서 빛의 세기가 변하므로 상기 도플러 편이 간섭계(100)는 이 산란광의 세기를 광검출기(107)로 측정함으로서 초음파의 측정이 가능한 것이다.The intensity of light passing through the collecting lens 104 is determined according to the distance L between the two spherical mirrors 105 and 106, the reflectance of the spherical mirrors 105 and 106, and the frequency of the light. In addition, since the frequency of the scattered light incident on the collecting lens 104 is changed by ultrasonic waves and the intensity of the light is changed accordingly, the Doppler shift interferometer 100 measures the intensity of the scattered light with the photodetector 107 and thus the ultrasonic wave. Can be measured.
그러나, 안정적인 초음파 측정을 위해서는 간섭계(100)의 내부에서 빛이 동일한 경로로 구면 거울(105)(106)사이에서 계속적인 다중반사를 하여야 하므로, 상기 구면 거울(105)(106)은 정확히 정렬되어 있어야 하며, 또한 두 구면 거울(105)(106) 사이의 거리(L)도 항상 일정하게 유지되어야 하는 문제점이 있다.However, in order to make stable ultrasonic measurement, the light inside the interferometer 100 has to continuously reflect multiple reflections between the spherical mirrors 105 and 106 in the same path, so that the spherical mirrors 105 and 106 are accurately aligned. There is also a problem that the distance L between the two spherical mirrors 105 and 106 must also be kept constant at all times.
그러나, 이와 같은 도플러 편이 간섭계(100)는 그 구성부품들의 정렬상의 곤란함으로 인해 외부적 진동에 매우 민감하여 열악한 환경의 산업현장에서는 적용이 매우 곤란한 문제점이 있다.However, such a Doppler shift interferometer 100 is very sensitive to external vibrations due to the difficulty in the alignment of its components, so there is a problem that it is very difficult to apply in an industrial environment of poor environment.
더욱이, 종래의 간섭계(100)는 두 구면거울(105)(106) 사이의 거리(L)가 커질수록 측정효율이 증가하므로 고정밀도의 측정을 요구하는 현장에서는 간섭계(100)의 크기가 대형화되어야 하는 단점이 있다.Furthermore, the conventional interferometer 100 increases the measurement efficiency as the distance L between the two spherical mirrors 105 and 106 increases, so that the size of the interferometer 100 should be enlarged in the field requiring high precision measurement. There is a disadvantage.
따라서, 더욱 더 현장 적용에 어려운 문제점이 발생하는 것이다.Therefore, more and more difficult problems occur in the field application.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 소형으로 형성될 수 있고, 외부적 진동에 민감하게 반응하지 않으며, 유지 및 보수가용이하고 효율이 높은 광섬유를 이용한 초음파 측정장치를 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above conventional problems, the purpose of which can be formed compact, does not respond sensitively to external vibrations, ultrasonic measurement apparatus using a high efficiency optical fiber that is easy to maintain and repair To provide.
본 발명의 다른 목적은, 산업현장에서의 적용성이 우수하여 각종 진동이 발생하는 열악한 환경에 쉽게 적용가능한 광섬유를 이용한 초음파 측정장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an ultrasonic measuring apparatus using an optical fiber which is excellent in applicability in an industrial field and easily applicable to a harsh environment in which various vibrations are generated.
제 1도는 종래의 기술에 따른 도플러 편이 측정 간섭계를 도시한 개략 구조도;1 is a schematic structural diagram showing a Doppler shift measurement interferometer according to the prior art;
제 2도는 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 초음파 측정장치의 전체 구조를 도시한 구성도;2 is a block diagram showing the overall structure of the ultrasonic measuring apparatus using the optical fiber according to the present invention;
제 3도는 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 초음파 측정장치에서 시간에 따른 전압과 간섭 광신호의 상관 관계를 도시한 구성도이다.3 is a block diagram showing the correlation between the voltage over time and the interference optical signal in the ultrasonic measuring apparatus using the optical fiber according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10.... 포집렌즈 20.... 센서10 .... collection lens 20 .... sensor
21,22... 부분반사 거울 23.... 에폭시 본드21,22 ... reflective mirror 23 .... epoxy bond
30.... 광섬유 40.... 압전소자30 ... fiber optic 40 ... piezoelectric elements
41.... 전압 발생기 42.... 제어회로41 ... voltage generator 42 ... control circuit
43.... 저주파 광 검출기 51.... 반파장 판43 .... low-frequency photodetector 51 .... half-wave plate
52.... 편광형 빛살 가르개 53.... 고주파 광검출기52 .... polarized light splitter 53 .... high frequency photodetector
60.... 콘트롤러60 .... Controller
100.... 도플러 편이 측정 간섭계(Fabry-Perot interferometer)100 .... Fabrication-Perot interferometer
101.... 측정대상 102.... 레이저빔101 .... Measured object 102 .... Laser beam
103.... 초음파 104.... 포집렌즈103 .... Ultrasonic 104 .... Capture Lens
105,106... 구면거울 107.... 광검출기105,106 ... Spherical mirror 107 .... Photodetector
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 도플러 편이 효과를 이용하여 각종 기기의 초음파를 측정하기 위한 장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention, in the device for measuring the ultrasonic waves of various devices using the Doppler shift effect,
측정 대상에 조사되는 레이저빔에 의해 발생되는 산란광을 포집하기 위한 포집렌즈;A collecting lens for collecting scattered light generated by a laser beam irradiated to a measurement object;
그 포집렌즈로부터 산란광이 유입되는 부분반사 거울을 그 선단에 구비하고,후단에 부분반사 거울을 구비한 광섬유를 갖추고, 상기 광섬유를 통과한 간섭 광을 검출하는 고주파 광검출기를 갖는 도플러 편이 센서; 및A Doppler shift sensor having a partial reflection mirror into which scattered light flows from the collecting lens at its front end, an optical fiber having a partial reflection mirror at its rear end, and a high frequency photodetector for detecting interference light passing through the optical fiber; And
상기 도플러 편이 센서의 고주파 광 검출기가 최적의 상태로 간섭 광을 감지하도록 상기 광섬유가 외면에 감긴 압전소자를 형상변경시키는 제어회로를 구비한 콘트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 초음파 측정장치를 마련함에 의한다.And a controller having a control circuit for changing the shape of the piezoelectric element wound around the optical fiber so that the high frequency optical detector of the Doppler shift sensor detects interference light in an optimal state. By providing.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 광섬유를 이용한 초음파 측정장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 측정 대상(101)에 조사되는 레이저빔(102)에 의해 발생되는 초음파를 포집하기 위한 포집렌즈(10)를 구비한다. 포집렌즈(10)는 일반적으로 볼록렌즈로 형성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, the ultrasonic measuring apparatus 1 using the optical fiber according to the present invention includes a collecting lens 10 for collecting ultrasonic waves generated by the laser beam 102 irradiated to the measurement target 101. Equipped. The collecting lens 10 is generally formed of a convex lens.
그리고, 상기 포집렌즈(10)의 후방에는 그 포집렌즈로부터 산란광의 도플러 편이를 감지하기 위한 센서(20)가 설치된다. 그 도플러 편이 센서(20)는 광섬유(30)를 포함하고, 상기 광섬유(30)는 포집렌즈(10)로 부터의 산란광이 유입되는 부분반사 거울(21)을 그 선단에 포함한다. 상기 부분반사 거울(21)과 광섬유(30)의 한쪽 끝단은 서로 평행하게 밀착된 후 에폭시 본드(23)를 통해 그 밀착상태가 영구히 유지된다.In addition, a sensor 20 for detecting a Doppler shift of scattered light from the collecting lens is installed at the rear of the collecting lens 10. The Doppler shift sensor 20 includes an optical fiber 30, and the optical fiber 30 includes a partial reflection mirror 21 at the tip of which scattered light from the collecting lens 10 flows. One end of the partial reflection mirror 21 and the optical fiber 30 is in close contact with each other in parallel and then maintained in close contact with the epoxy bond 23 permanently.
상기 부분반사 거울(21)은 그 반사율이 높을수록 도플러 편이 센서(20)의 효율은 증대되나, 반사도가 증가하면 광섬유(30)로 유입되는 산란 광량이 저하되므로 이 부분반사 거울(21)의 반사율은 99% 이하인 것이 좋다. 그리고, 상기 광섬유(30)는 그 후단에 또 다른 부분반사 거울(22)을 일체로 장착하고 있으며, 상기 광섬유(30)의 선,후단에 마련된 부분반사 거울(21)(22)들 사이에서 산란광의 다중반사가 이루어진다.The higher the reflectance of the partial reflection mirror 21 is, the higher the efficiency of the Doppler shift sensor 20 is. However, when the reflectivity is increased, the amount of scattered light flowing into the optical fiber 30 decreases, so that the reflectance of the partial reflection mirror 21 is reduced. Is preferably 99% or less. The optical fiber 30 is integrally mounted with another partial reflection mirror 22 at its rear end, and scattered light between the partial reflection mirrors 21 and 22 provided at the line and the rear end of the optical fiber 30. Multiple reflections are achieved.
또한, 상기 후단 부분반사 거울(22)의 후방측으로는 반파장 판(51)과 편광형 빛살 가르개(52)및 고주파 광검출기(53)가 차례로 배치되어 도플러 편이 센서(20)를 이루는 것이다.In addition, a half wavelength plate 51, a polarized light splitting aperture 52, and a high frequency photodetector 53 are sequentially disposed on the rear side of the rear end partial reflection mirror 22 to form the Doppler shift sensor 20.
그리고, 본 발명은 상기 도플러 편이 센서(20)의 고주파 광 검출기(53)가 최적의 상태로 간섭 광을 감지하도록 상기 광섬유(30)의 길이를 최적으로 자동조절하는 콘트롤러(60)를 포함한다.In addition, the present invention includes a controller 60 that automatically adjusts the length of the optical fiber 30 optimally so that the high frequency light detector 53 of the Doppler shift sensor 20 detects interference light in an optimal state.
상기 콘트롤러(60)는 상기 편광형 빛살 가르개(52)에서 인출된 광의 일부를 받는 인접한 저주파 광 검출기(43)를 구비하고, 상기 저주파 광 검출기(43)에 전기적으로 연결된 제어회로(42)를 갖는다. 그리고, 상기 제어회로(42)는 전압 발생기(41)에 전기적으로 연결되고, 상기 전압 발생기(41)는 광섬유(30)가 그 외주면에 감긴 실린더형 압전소자(40)에 공급되는 전원을 제어하도록 전기적으로 연결되는 것이다.The controller 60 includes an adjacent low frequency light detector 43 that receives a portion of the light drawn from the polarized light splitter 52, and controls a control circuit 42 electrically connected to the low frequency light detector 43. Have And, the control circuit 42 is electrically connected to the voltage generator 41, the voltage generator 41 to control the power supplied to the cylindrical piezoelectric element 40 is wound around the outer peripheral surface of the optical fiber 30 It is electrically connected.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 초음파 측정장치(1)의 작용효과에 대해 상세히 설명한다.The effect of the ultrasonic measuring device 1 using the optical fiber according to the present invention configured as described above will be described in detail.
본 발명에 따른 광섬유를 이용한 초음파 측정장치(1)는, 먼저 작업자 또는 실험자가 측정 대상(101)에 레이저빔(102)을 조사하면, 그 대상(101)에는 산란광이 발생되며 이와 같이 발생된 산란광은 포집렌즈(10)에 의해 포집되어 부분반사 거울(21)을 통해 편광유지 광섬유(30)로 유입된다.In the ultrasonic measuring apparatus 1 using the optical fiber according to the present invention, when the operator or the experimenter first irradiates the laser beam 102 to the measurement object 101, the scattered light is generated on the object 101 and the scattered light generated as described above. Is collected by the collecting lens 10 and introduced into the polarization maintaining optical fiber 30 through the partial reflection mirror 21.
상기 부분반사 거울(21)을 통과하여 광섬유(30)에 유입된 산란 광은 광섬유(30)의 또 다른 한쪽 끝단에 같은 방법으로 부착된 부분반사 거울(22)에 도달한다. 이와 같이 유입된 산란광은 상기 부분반사 거울(22)에서 사전에 설정된 반사율에 따라 일부는 부분반사 거울(22)을 반사하여 상기 광섬유(30) 전단의 부분반사 거울(21)측으로 반사되고, 나머지 일부는 이를 통과하여 그 후방의 반파장 판(51)과 편광형 빛살 가르개(52)를 통과하여 광검출기(53)로 공급되어 그 산란 광의 도플러 편이가 검출된다.Scattered light entering the optical fiber 30 through the partial reflection mirror 21 reaches the partial reflection mirror 22 attached in the same way to the other end of the optical fiber 30. The scattered light introduced as described above is partially reflected by the partial reflection mirror 22 and reflected toward the partial reflection mirror 21 at the front end of the optical fiber 30 according to a predetermined reflectance at the partial reflection mirror 22, and the remaining part of the scattered light is partially reflected. Passes through the half-wave plate 51 and the polarized light splitter 52 at the rear thereof, and is supplied to the photodetector 53 to detect the Doppler shift of the scattered light.
한편, 상기 부분반사 거울(22)에 의해 다시 부분반사 거울(21)측으로 반사되는 산란 광은 상기 부분반사 거울(21)에 의해 또 다시 부분반사 거울(22)측으로 반사되어 전술된 바와 같은 과정이 반복되는 것이다.On the other hand, the scattered light reflected by the partial reflection mirror 22 back to the partial reflection mirror 21 is reflected back to the partial reflection mirror 22 by the partial reflection mirror 21 to perform the process as described above. It is repeated.
전술된 바와 같이, 상기 부분반사 거울(21)(22)들에 의해 반사되어지는 산란 광은 광섬유(30)의 내부를 계속적으로 왕복 운동하면서, 동시에 그 산란 광의 일부는 후방측의 부분반사 거울(22)을 통하여 광 검출기(53)로 배출되어 정확한 도플러 편이를 측정할 수 있는 것이다.As described above, the scattered light reflected by the partial reflection mirrors 21 and 22 continuously reciprocates in the interior of the optical fiber 30, while at the same time a part of the scattered light is partially reflected by the rear reflection mirror ( It is discharged to the photo detector 53 through 22) to accurately measure the Doppler shift.
여기에서, 본 발명은 상기 센서(20)를 형성하는 광섬유(30)를 플렉시블하고 곡선적으로 형성할 수 있으므로, 공간적 또는 위치적 제약을 받지 않게 되어 소형으로 유지되면서 그 적용성이 높아지게 됨은 물론, 외부의 진동에 무관하게 도플러 편이를 정확하게 측정할 수 있는 것이다.Here, the present invention, since the optical fiber 30 forming the sensor 20 can be formed in a flexible and curved, it is not subjected to spatial or position constraints, while maintaining its compactness, as well as increasing its applicability, It is possible to accurately measure the Doppler shift regardless of external vibration.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 초음파 측정장치(1)는 광섬유(30)및 그 양끝에 부착된 부분반사 거울(21)(22)을 통해 도플러 편이의 측정이 가능하나, 작업자가 항상 안정적으로 도플러 편이를 측정하기 위해서는 광섬유(30)의 길이가 최적의 상태에서 항상 일정하게 유지되어야 한다.As described above, the ultrasonic measuring apparatus 1 using the optical fiber according to the present invention can measure the Doppler shift through the optical fiber 30 and the partial reflection mirrors 21 and 22 attached to both ends thereof. In order to measure the Doppler shift stably at all times, the length of the optical fiber 30 should be kept constant at the optimal state at all times.
즉, 광섬유(30)의 길이가 길어지면 광 검출기(53)의 측정효율은 이에 비례하여 증대되지만, 광 검출기(53)가 최대 측정 효율을 갖기 위해서는 광섬유(30)의 길이는 미세하게 조절되어야 한다.That is, when the length of the optical fiber 30 is longer, the measurement efficiency of the photodetector 53 increases in proportion to this, but in order for the photodetector 53 to have the maximum measurement efficiency, the length of the optical fiber 30 must be finely adjusted. .
이와 같이 본 발명에 따른 광섬유(30)를 이용한 초음파 측정장치는 광섬유(30)의 길이가 항상 최적의 상태를 유지하도록 하기 위해 콘트롤러(60)가 동작한다.As described above, in the ultrasonic measuring apparatus using the optical fiber 30 according to the present invention, the controller 60 operates to maintain the optimal length of the optical fiber 30 at all times.
상기 콘트롤러(60)는 광섬유(30)의 길이를 조절하기 위하여 광섬유(30)를 실린더형압전소자(40)에 일정한 횟수만큼 밀착하여 감고, 상기 실린더형 압전소자(40)의 내벽과 외벽에 전위차를 인가하면 상기 실린더형 압전소자(40)의 외경은 변하므로, 이 압전소자(40)에 밀착하여 감겨진 광섬유(30)의 길이도 미세하게 변하는 것이다.The controller 60 wraps the optical fiber 30 in close contact with the cylindrical piezoelectric element 40 a predetermined number of times in order to adjust the length of the optical fiber 30, and has a potential difference between the inner wall and the outer wall of the cylindrical piezoelectric element 40. When the outer diameter of the cylindrical piezoelectric element 40 is applied, the length of the optical fiber 30 wound in close contact with the piezoelectric element 40 is also changed slightly.
이와 같이 실린더형 압전소자(40)에 일정한 전위차를 인가하였을 때 발생하는 광섬유(30)의 길이 변화는 이 압전소자(40)에 감겨진 광섬유(30)의 횟수에 따라 달라진다.Thus, the change in the length of the optical fiber 30 generated when a constant potential difference is applied to the cylindrical piezoelectric element 40 depends on the number of optical fibers 30 wound on the piezoelectric element 40.
상기와 같이 실린더형 압전소자(40)를 이용하여 광섬유(30)의 길이를 항상 최적의 상태로 유지하는 방법을 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 상기 압전소자(40)에 전압발생기(41)를 이용하여 시간에 선형적으로 비례하여 증대되는 전압을 인가시키면 상기 압전 소자(40)에 감긴 광섬유(30)의 길이도 시간에 비례하여 증대된다.Referring to the method of always maintaining the optimal length of the optical fiber 30 using the cylindrical piezoelectric element 40 as described above is as follows. According to the present invention, when a voltage that is linearly increased in time with the voltage generator 41 is applied to the piezoelectric element 40, the length of the optical fiber 30 wound on the piezoelectric element 40 is also proportional to time. Is increased.
제 3도는 이와 같이 시간적으로 증대되는 전압과 간섭 광의 세기를 나타낸 것이다. 제 3도에서 (A)는 시간적으로 증대되는 전압을 나타내고, 파형 (B)는 간섭 광의 세기이다. 상기 광 검출기(53)가 도플러 편이 측정시, 가장 효율적인 조건은 도플러 편이가 없을 때, 간섭 광의 세기가 제 3도의 최대 간섭 광의 세기의 반이 될 때이다.FIG. 3 shows the voltage and the intensity of the interference light which increase in time. In FIG. 3, (A) shows the voltage increasing in time, and waveform (B) is the intensity of the interfering light. When the photodetector 53 measures the Doppler shift, the most efficient condition is when there is no Doppler shift, when the intensity of the interference light is half the intensity of the maximum interference light in FIG.
따라서, 콘트롤러(60)는 상기 부분반사 거울(22)을 통과한 간섭 광의 일부를 편광형 빛살 가르개(52)로 반사시켜 저주파 광검출기(43)로 측정한다. 그리고, 상기 광검출기(43)에 전기적으로 연결된 제어 회로(42)에는 항상 최대 간섭 광의 세기의 반에 해당하는 값을 전기적인 신호로 출력시키도록 사전에 설정되어 있으므로, 이 제어회로(42)는 입력된 최대 간섭 광의 세기의 1/2에 해당하는 출력값으로 전압 발생기(41)를 제어하여 상기 압전소자(40)에 공급되는 전압을 제어하는 것이다.Therefore, the controller 60 reflects a part of the interference light passing through the partial reflection mirror 22 to the polarized light splitter 52 and measures it with the low frequency photodetector 43. In addition, since the control circuit 42 electrically connected to the photodetector 43 is set in advance to always output a value corresponding to half of the maximum interference light intensity as an electrical signal, the control circuit 42 The voltage supplied to the piezoelectric element 40 is controlled by controlling the voltage generator 41 to an output value corresponding to 1/2 of the intensity of the maximum interference light.
만일, 편광형 빛살 가르개(52)로 부터 반사되어 저주파 광검출기(43)로 입력되는 간섭 광이 종래의 값보다 큰 새로운 최대 값으로 입력된다면, 상기 제어회로(42)는 이 새로운 최대 간섭 광의 세기의 1/2에 해당하는 출력값으로 전압 발생기(41)를 제어하여 상기 압전소자(40)에 공급되는 전압을 새롭게 제어하는 것이다.If the interfering light reflected from the polarized light splitter 52 and inputted to the low frequency photodetector 43 is input at a new maximum value larger than the conventional value, the control circuit 42 determines the new maximum interfering light. By controlling the voltage generator 41 to an output value corresponding to 1/2 of the intensity, the voltage supplied to the piezoelectric element 40 is newly controlled.
따라서, 이와 같이 하면 작업자가 실험을 수행할 때, 광섬유(30)의 길이는 압전소자(40)의 변형에 따라서 최대 간섭 광의 세기의 1/2에 해당하는 길이로 조절되어 광 검출기(53)는 최적의 검출 조건을 유지하게 되는 것이다,Therefore, in this case, when the operator performs the experiment, the length of the optical fiber 30 is adjusted to a length corresponding to 1/2 of the intensity of the maximum interference light according to the deformation of the piezoelectric element 40, so that the photodetector 53 is To maintain optimal detection conditions,
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광섬유를 이용한 초음파 측정장치(1)에 의하면, 광 검출기(53)에 의해서 측정대상의 초음파를 측정하면서, 동시에 소형의 구조를 갖추며 외부적 진동에 무관하고 별도의 광학소자들의 정렬작업이 불필요한 광섬유(30)를 이용함으로서 작업 환경이 열악한 작업현장에 쉽게 적용되는 효과가 있다. 또한, 전체적인 크기를 작게 하면서 동시에, 광섬유(30)의 길이를 길게 할 수 있으므로 측정 효율및 측정 감도를 현저히 높게 할 수 있어 도플러 편이의 측정 정확성이 향상되는 장점이 있다According to the ultrasonic measuring apparatus 1 using the optical fiber according to the present invention as described above, while measuring the ultrasonic wave of the measurement target by the optical detector 53, at the same time has a compact structure and is independent of external vibration, independent optical By using the optical fiber 30, which does not require the alignment of the elements, there is an effect that is easily applied to a workplace having a poor working environment. In addition, while reducing the overall size, the length of the optical fiber 30 can be lengthened, so that the measurement efficiency and the measurement sensitivity can be significantly increased, thereby improving the measurement accuracy of the Doppler shift.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술 사상을 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것이며, 이들은 모두 본 발명에 포함되는 것은 명백한 것이다.Although a preferred embodiment according to the present invention has been described above, those skilled in the art will be able to implement various modifications and variations without departing from the spirit of the appended claims, all of which It is obvious that it is included.
Claims (4)
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR101008120B1 (en) * | 2008-09-18 | 2011-01-13 | 주식회사 포스코 | Ultrasonic measuring apparatus using resonator length selective optical fiber interferometer |
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