KR20060105070A - 변형 손실을 이용한 보안감시용 광섬유센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 케이블을 땅 또는 벽, 건축물 바닥, 천장 등의 속에 매설하고, 광섬유 케이블내에서 광 세기의 변화를 이용하여 외부 침입자 유무는 물론 주요 시설물의 붕괴감시 및 구조물 진단 등에 이용할 수 있는 보안감시용 광섬유 센서에 관한 것이다. 압력을 가하여 변형이 생긴 광섬유에 빛을 입사시키면, 빛은 변조된다. 기존의 보안감시용 광섬유시스템은 변조된 빛의 위상차를 측정함으로써 침입자 유무를 알 수 있었다.

본 발명은 압력에 의한 광섬유의 변형에 대하여 입사된 빛의 변형 손실을 감지하여 보안감시용 광섬유센서를 구성한다. 그리고 광 디지털 펄스를 사용하여 압력이 인가된 시간을 측정할 수 있으며, 위상차 감지시스템보다 간단하며, 오차를 줄일 수 있는 장점이 있다.

광섬유 변형 손실, 보안감시용 광섬유센서

Description

변형 손실을 이용한 보안감시용 광섬유센서{ Shear Loss Fiber Sensor for Security Guard}

도 1 변형 손실을 이용한 보안감시용 광섬유센서의 블럭도

도 2 변형 손실에 의한 광의 세기

광섬유는 굵기가 약 100

정도의 석영 유리로 만들어져 있는데, 광섬유 속으로 들어간 빛은 밖으로 빠져 나오지 않고 빛의 전반사 원리에 의거해서 광섬유를 따라 진행한다. 본 발명은 이러한 광섬유 케이블을 이용한 센서 응용이다. 광섬유는 광섬유를 구성하고 있는 유리를 매개로 빛과 측정하고자 하는 외부신호 사이에 상호작용을 일으키게 하는 특성을 지닌다. 외부 물리량의 변화에 의해 광섬유 속을 진해하는 빛에 유도되는 여러 가지 특성 변화를 측정하게 되는데, 외부에서 가해지는 신호에는 온도, 압력, 전기장, 자기장, 회전, 화학물질의 농도, 기계적인 움직임 등 거의 모든 종류의 물리량들이 포함된다. 이러한 신호들에 의해 변화되는 빛의 성질에는 세기, 위상, 편광, 파장 등이 있다. 기존의 발명은 광섬유의 변형에 의하여 위상이나 편광의 미세 변화량을 측정하는 방법이었다.

본 발명은 광섬유에 압력을 가하면 광섬유는 변형이 일어난다. 이러한 변형은 광의 흡수와 산란등이 일어나 입사광의 세기를 감소시킨다. 변형에 의한 손실을 측정하여, 변형 손실을 이용한 보안감시용 광섬유센서를 제작하는 것이다.

광섬유는 외부에서 압력을 가하면 변형이 일어난다. 광을 변형된 광섬유에 입사시킬 때 광의 세기를 감소하므로 변형에 의한 광의 손실을 측정하여, 변형 손실을 이용한 보안감시용 광섬유센서를 제작하는 것이다. 변형이 크면 클수록 손실은 커진다. 이유는 광섬유에 인가하는 압력의 차이가 있기 때문이다. 입사하는 광을 변조시켜서 디지털 신호를 만들어 매설되어 있는 광섬유를 통과하여 광검출기에 보내고, 또한 기준광을 광검출기에 보낸다. 두 광검출기에서는 나오는 신호를 서로 비교함으로서 광섬유의 변조를 알아내는 방법이다.

변형 손실을 이용한 보안감시용 광섬유센서의 기본 구조는 도 1에 개략적으로 도시하였다. 도면에 있어서 광원은 크기가 작고 빛의 세기가 큰 반도체 레이저를 사용한다. 광변조기는 광원을 디지털 펄스로 만드는 장치로 펄스의 주파수를 변화시킨다. 시간을 정하여 작동시키면, 신호처리기에서 기준광원(30)과 압력(20)이 가해진 광섬유를 통과한 광원 펄스의 개수를 세어서, 서로 비교하면 압력(20)을 가하는 시간을 알 수 있다. 광섬유(10)는 일반적인 광통신용 광섬유를 사용한다. 광검출기는 일반적인PIN 광검축기의 사용도 가능하며, 광원과 마찬가지로 화합물 반 도체로 제작한 광검출기의 사용도 가능하다. 광검출기는 빛을 받아서 전기적인 신호를 발생하는 장치써, 빛의 세기가 크면 전기적인 신호는 크게 발생된다. 압력(20)에 의해 변형되는 광섬유(10)의 변형은 입사하는 광의 세기를 약화시킨다. 세기가 감소된 빛을 감지한 광검출기에서 나온 전기 신호와 기준광원(30)에서 나온 전기적인 신호를 서로 비교하고, 경고신호를 발생하며, 광펄스를 세어서 압력(20)이 인가된 시간을 전기적으로 처리하는 장치가 신호처리기이다.

도 2는 변형 손실에 의한 광 세기의 변화량을 그린 그림이다. 11 구간과 13 구간은 기준광(30)원과 세기가 같은 구간이고, 12 구간은 외부의 압력(20)에 의해 변형이 생긴 동안 세기의 변화를 나타내는 구간이다.

인가된 압력으로 변형에 대한 손실을 측정함으로, 편광이나 위상을 측정한 것에 비하여 장치가 매우 간단하다. 그리고 변형손실에 의한 빛의 세기가 커서 광검출기의 신호광의 오작동을 막을 수 있다.

간단하 장치이므로 불법침입자로 인한 도난, 인명피해방지, 첨단 광계측기술 확보, 광계측진단기기 국산화 및 수입대체, 미래 거대 광시장 점유, 주요민간 및 기관 설비 감시 및 보호가 용이해져서 설비 감시인력 효율화를 기할 수 있다. 군사 시설의 불순침입자(광범위 지역) 방지로 안보역량 강화, 주요 군시설 보호 및 감시하므로 군의 감시인력의 효과적 절약할 수 있다.

Claims (2)

1. 광섬유 변형에 의한 입사광의 변형 손실을 이용한 보안감시용 광섬유센서.
2. 광의 디지털 펄스를 이용하여 외부 압력이 인가된 시간 측정이 가능한 보안감시용 광섬유센서.

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