KR20060013449A - 미끄러짐이 없는 원통 조절형 광섬유격자 센서용 고정구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지속적인 구조물의 변형에 대해 광섬유격자 센서의 고정부가 미끄러지지 않도록 하고, 기존의 방식과 달리 광섬유격자 센서를 측정물에 고착제로 부착한 상태에서도 사용자로 하여금 원하는 초기 인장력을 변경할 수 있도록 고려한 광섬유격자 센서의 고정구에 관한 것이다. 본 구조에 대해 상세히 설명하면 댐, 터널, 빌딩, 교량등과 같이 비교적 큰 구조와 긴 수명을 갖는 구조물에 있어서 오랜 시간 지속적인 구조물의 변형력에 있어 광섬유격자 센서의 고정부에 미끄러짐이 발생하지 않도록 하기 위해 광섬유의 고정부 면적을 최대화하였으며, 특히 고착제로 측정물에 고정구를 부착한 후에는 초기 인장력을 변경할 수 없는 기존의 방식과 달리, 고착제로 측정물에 고정구를 부착한 후에도 초기 인장력을 변경할 수 있도록 하였으며, 사용자로 하여금 초기 인장력을 인가하는 데 있어서 손쉽고 미세한 인장력 조절을 가능하도록 구조를 고안하였다.

이를 위하여 본 발명은, 변형률 측정을 위한 광섬유격자 센서(F)와; 광섬유를 여러 바퀴 이상 원통에 감음으로써, 에폭시 등과 같은 고착제에 의하여 광섬유가 고정되는 면적을 최대화하도록 고안한 광섬유 고정홈(1) 및 원통형 고정부(2, 5); 사용자로 하여금 손쉽게 초기 인장력을 가할 수 있는 인장 조절 손잡이(7); 사용자가 설정한 초기 인장력을 유지하기 위한 인장 고정나사(8); 본 발명품의 취급시 편의성과 안전성을 위한 원통덮개 지지대(9); 본 발명품을 구조물에 설치 및 제거시 편의성을 위한 탈부착 받침판(13, 14); 고정부 및 조절부 원통을 고정 및 조절하기 위 한 고정부 원통 덮개(3)와 조절부 원통 덮개(6); 광섬유격자를 포함한 전체 본 발명품을 보호하기 위한 전체 보호 덮개(15)로 이루어짐을 특징으로 한다.

광섬유 센서, 광섬유격자 센서, 원통형 고정구, 원통형 고정구, 하우징

Description

미끄러짐이 없는 원통 조절형 광섬유격자 센서용 고정구{Nonslip and fine adjustable cylindric housing for fiber bragg grating sensor}

도 1은 기존의 광섬유격자 센서용 고정구를 일실시예에 따라 보인 사시도

도 2는 본 발명 미끄러짐이 없는 원통 조절형 광섬유격자 센서용 고정구를 일실시예에 따라 보인 사시도

도 3은 도2의 분해사시도

도 4는 전체 보호덮개의 분해사시도

도 5는 본 발명 미끄러짐이 없는 원통 조절형 광섬유격자 센서용 고정구의 초기 인장력 설정 방법을 설명하기 위한 사시도

도 6은 본 발명 미끄러짐이 없는 원통 조절형 광섬유격자 센서용 고정구와 전체 보호 덮개를 피측정물에 부착한 경우를 일실시예에 따라 보인 투시사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

F : 광섬유격자 센서

1 : 광섬유 고정홈 2 : 고정부 원통

3 : 고정부 원통 덮개 4 : 고정부 원통 고정나사

5 : 조절부 원통 6 : 조절부 원통 덮개

7 : 인장 조절 손잡이 8 : 인장 고정나사

9 : 원통 덮개 지지대

10 : 원통 덮개 지지대 고정나사

11 : 고정부 원통 덮개 고정나사

12 : 조절부 원통 덮개 고정나사

13 : 고정부 탈부착 받침판

14 : 조절부 탈부착 받침판

15 : 전체 보호 덮개

16 : 전체 보호 덮개 고정나사

17 : 전체 보호 덮개 탈부착 받침판

18 : 고정나사 이동홈

19 : 광섬유격자 센서 20 : 보호관

21 : 고정구 22 : 조임볼트

본 발명은 지속적인 구조물의 변형에 대해 광섬유격자 센서의 고정부가 미끄러지지 않도록 하고, 기존의 방식과 달리 광섬유격자 센서를 측정물에 고착제로 부착한 상태에서도 사용자로 하여금 원하는 초기 인장력을 변경할 수 있도록 고려한 광섬유격자 센서의 고정구에 관한 것이다

일반적으로 광섬유격자 센서는 파이버 브래그 그레이팅(Fiber Bragg Grating)을 일컫는 말로써, 광섬유 코어부분의 굴절률을 일정한 주기로 변화시켜 넓은 입력광에 대해 특정(Bragg) 파장만을 반사시키는 성질을 가지고 있다. 이처럼 넓은 입력광에 대해 반사되는 특정 파장은 광섬유격자 센서의 고유파장으로써, 이 고유파장은 압축/인장력과 온도에 따라 선형적으로 감소/증가하는 성질을 가지고 있다.

또한 광섬유격자 센서는 주성분이 게르마늄-실리카 유리로 구성되어 있어 전자기파의 영향을 전혀 받지 않으며, 수분이나 습기에 의한 부식이 발생하지 않는 물리적인 장점이 있다. 또한 광섬유격자 센서는 한가닥의 광섬유에 여러 개의 브래그 격자를 형성하여 한 가닥의 광섬유에 여러점의 센싱부를 설치할 수 있는 장점이 있다. 그리고 광섬유는 km당 0.2 dB이하의 매우 작은 전송손실을 가지고 있기 때문에 수십 km까지 광섬유을 연장할 수 있다. 이처럼 광원의 손실이 거의 없기 때문에 교량, 철도 레일, 파이프 라인과 같이 길이방향으로 매우 긴 구조체에 적용하기에 큰 장점을 가진다.

이런 우수한 특성으로 인해 광섬유격자 센서는 기존의 전기 저항식 스트레인게이지가 가지고 있는 여러 단점을 해결할 수 있으며, 구조물의 미세한 변형률 및 온도를 측정할 수 있어 기존 측정소자의 대체 소자로 각광 받고 있다.

그러나 광섬유격자 센서는 대개 지름이 125 um으로 구성된 유리재질의 섬유이므로, 타 재질에 비해 단위면적당 인장력은 높은 반면 외부의 충격이나 사용자의 부주의로 인해 설치시 쉽게 파손되는 단점을 가지고 있다. 또한 광섬유격자 센서는 위에서 언급한 것처럼 머리카락정도의 굵기이므로 특수한 고착제로 고정한다 하더라도, 지속적인 인장력에 의한 미끄러짐이 발생할 수 있는 상황이다. 따라서 교량이나 빌딩, 댐과 같이 건설 후 구조 수명이 비교적 긴 구조물일 경우에는 최초 광섬유격자 센서 설치 후 짧게는 수년에서 길게는 수십년동안 광섬유격자 센서의 고정부에 미끄러짐이 발생하지 않아야 한다. 만일 구조물에 설치된 광섬유격자 센서의 고정부에 미끄러짐이 발생할 경우 측정자는 구조물의 위험상태를 파악하지 못하여 구조물의 파손을 야기할 수 있다.

또한 기존의 초기 인장력을 인가할 수 있는 대부분의 광섬유격자 센서의 경우 측정물에 고착제를 사용하여 광섬유격자 센서를 부착한 후에는 초기 인가한 인장력을 변경할 수 없는 구조이므로, 초기 인가한 인장력을 변경하기 위해서는 수고스럽게도 측정물로부터 광섬유격자 센서를 떼어 내야만 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 오랜 시간 지속적인 구조물의 인장 변형력에 있어서 광섬유격자 센서의 고정부에 미끄러짐이 발생하지 않도록 하기 위해 광섬유의 고정부 면적을 최대화하는 것을 목적으로 한다.

또한 고착제로 측정물에 고정구를 부착한 후에는 초기 인장력을 변경할 수 없는 기존의 방식과 달리, 고착제로 측정물에 고정구를 부착한 후에도 초기 인장력을 변경할 수 있도록 하며, 사용자로 하여금 초기 인장력을 인가하는 데 있어서 손쉽고 미세한 인장력 조절을 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 도 2, 3에서와 같이 변형률 또는 온도 측정 을 위한 광섬유격자 센서(F)와; 광섬유를 여러 바퀴 이상 원통에 감음으로써, 에폭시 등과 같은 고착제에 의하여 광섬유가 고정되는 면적을 최대화하도록 고안한 광섬유 고정홈(1) 및 원통형 고정부(2, 5); 사용자로 하여금 손쉽게 초기 인장력을 가할 수 있는 인장 조절 손잡이(7); 사용자가 설정한 초기 인장력을 유지하기 위한 인장 고정나사(8); 본 발명품의 취급시 편의성과 안전성을 위한 원통 덮개 지지대(9); 본 발명품을 구조물에 설치 및 제거시 편의성을 위한 탈부착 받침판(13, 14); 고정부 및 조절부 원통을 고정 및 조절하기 위한 고정부 원통 덮개(3)와 조절부 원통 덮개(6); 광섬유격자를 포함한 전체 본 발명품을 보호하기 위한 전체 보호 덮개(15)로 이루어짐을 특징으로 한다.

초기 인장력 설정 방법은 도 5에서 보인바와 같이 본 발명품을 구조물에 부착한 후 인장 조절 손잡이(7)를 사용하여 조절부 원통(5)을 회전시켜 원하는 인장력을 가하며, 원하는 인장력이 도입되었을 경우에는 인장 고정나사(8)를 조임으로써 광섬유격자 센서에 원하는 인장력이 도입되게 된다. 원하는 초기 인장력이 도입된 후에는, 구조물에 본 발명품을 최초 고정시 광섬유격자의 보호와 취급 편의를 위해 사용하였던 원통 덮개 지지대(9)를 제거, 혹은 어느 한 편의 원통 덮개 지지대 고정나사(10)를 제거하면 된다. 또한 광섬유격자 센서(F)에 인가되는 초기 인장력의 도입 정도에 따라서 압축 및 인장 변형률 측정이 가능한 변형률 센서로도 활용이 가능하다. 또한 장기 측정이 예상되는 구조물에 본 발명품을 설치할 경우에는, 고정부 및 조절부 탈부착 받침판(13, 14)을 사용하여 용접 혹은 에폭시등으로 완전 접착하여 사용할 수 있다.

한편 초기 인장력 도입이 완료되면 도 4에서 보인 바와 같이 본 발명품의 보호를 위해 전체 보호 덮개(15)와 전체 보호 덮개 탈부착 받침판(17)을 사용하여 구조물에 고정하면 된다. 이 때 전체 보호 덮개(15)가 구조물의 변형에 자유롭게 이동할 수 있도록 도 6에서 보인 바와 같이 전체 보호 덮개에 고정나사 이동홈(18)을 두어 전체 보호 덮개 고정나사(16)가 구조물의 변형에 자유롭게 이동함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은 상기 본원의 취지와 범위를 이탈함이 없이 상기 실시예에 한정되지 아니하고 다양하게 많은 변형을 가하여 실시될 수 있다.

상술한 바와 같이 광섬유의 고정부 면적을 최대화하여 특히 댐, 터널, 빌딩, 교량등과 같이 비교적 큰 구조와 긴 수명을 갖는 구조물에 있어서 지속적인 변형률 변화에 대해 고정부의 미끄러짐 방지가 가능하다.

또한 고착제로 측정물에 고정구를 부착한 후에는 초기 인장력을 변경할 수 없는 기존의 방식과 달리, 고착제로 측정물에 고정구를 부착한 후에도 초기 인장력을 변경할 수 있도록 하며, 사용자로 하여금 초기 인장력을 인가하는 데 있어서 인장 조절 손잡이를 사용하여 손쉽고 미세한 인장력 조절이 가능하다.

이에 따라 초기 인장력을 변경하기 위해 기존의 광섬유격자 센서 고정구의 경우 피측정물로부터 매번 탈부착하는 수고를 방지하였으며, 이로 인해 구조물에 최초 1회 설치만으로 장기간에 걸쳐 구조물의 상시 계측이 가능하다.

Claims (5)

1. 변형률 또는 온도를 측정하기 위하여 광섬유격자 센서(F)를 피측정물에 고정하는 것에 있어서,

   광섬유를 여러 바퀴 이상 원통에 감음으로써, 에폭시 등과 같은 고착제에 의하여 광섬유가 고정되는 면적을 최대화하여 장기적인 구조물의 변형에 있어서 광섬유 고정부에 미끄러짐이 발생하지 않도록 고안한 광섬유 고정홈(1)과; 원통형 고정부(2, 5); 광섬유격자를 포함한 전체 본 발명품을 보호하기 위한 전체 보호 덮개(15)로 이루어진 것을 특징으로 하는 미끄러짐이 없는 원통 조절형 광섬유격자 센서용 고정구.
2. 제 1항에 있어서,

   사용자로 하여금 손쉽게 초기 인장력을 가할 수 있으며, 미세조정이 가능한 인장 조절 손잡이(7); 사용자가 설정한 초기 인장력을 유지하기 위한 인장 고정나사(8)로 이루어진 것을 특징으로 하는 미끄러짐이 없는 원통 조절형 광섬유격자 센서용 고정구.
3. 제 1항에 있어서,

   사용자가 피측정물에 본 발명품을 부착시 상기 탈부착 받침판(13, 14)을 고착제로 먼저 부착하고, 고정나사(11, 12)로 양단의 원통 덮개(3, 6)와 탈부착 받침판을 조임으로서 사용자로 하여금 손쉽게 피측정물에 단단하게 고정시킬 수 있도록 고안한 탈부착 받침판(13, 14)과; 또한 본 발명품의 취급시 편의성과 안전성을 위한 원통덮개 지지대(9)로 이루어진 것을 특징으로 하는 미끄러짐이 없는 원통 조절형 광섬유격자 센서용 고정구.
4. 제 1항에 있어서,

   광섬유격자 센서(F)에 인가되는 초기 인장력의 도입 정도에 따라서 초기 인장력을 도입시키면 인장/압축력 측정용으로, 초기 인장력 도입 없이 광섬유격자 센서(F)를 전체 보호 덮개(15) 내부에 느슨한 상태로 피측정물에 부착함으로서, 온도변화에 의해서만 반응하도록 함으로서 온도측정용 센서로도 활용될 수 있음을 특징으로 하는 미끄러짐이 없는 원통 조절형 광섬유격자 센서용 고정구.
5. 제 1항에 있어서,

   피측정물에 본 발명품 부착 및 초기 인장력 도입이 완료된 후 본 발명품의 보호를 위해 전체 보호 덮개(15)와 전체 보호 덮개 탈부착 받침판(17)을 사용하여 구조물에 고정한 후 전체 보호 덮개(15)가 구조물의 변형에 자유롭게 이동할 수 있도록 전체 보호 덮개에 고정나사 이동홈(18)을 두어 전체 보호 덮개 고정나사(16)가 구조물의 변형에 자유롭게 이동함을 특징으로 하는 미끄러짐이 없는 원통 조절형 광섬유격자 센서용 고정구.

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