KR20060119623A - Fiber-optic displacement measurement sensor device using cantilever - Google Patents

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Abstract

An optical fiber displacement sensor device using a cantilever is provided to use one instrumentation system at plural areas and measure the displacement by using plural FBGs having the different lattice interval. An optical fiber displacement sensor device using a cantilever is composed of a displacement switching member(120) having an inclined surface; a cantilever(110) mounted to have the relative movement for the displacement switching member and installed with a recess(114) to mount an optical fiber sensor(130) at a part of one surface; and the optical fiber sensor fixed at both ends of the recess of the cantilever and attached at the cantilever to be extended and compressed at the area exposed by the recess. The cantilever is longitudinally mounted with an optical fiber sensor mounting groove.

Description

캔틸레버를 이용한 광섬유 변위 센서 디바이스{FIBER-OPTIC DISPLACEMENT MEASUREMENT SENSOR DEVICE USING CANTILEVER}Optical fiber displacement sensor device using cantilever {FIBER-OPTIC DISPLACEMENT MEASUREMENT SENSOR DEVICE USING CANTILEVER}

도 1은 종래 스트레인 게이지 변위 센서의 구성을 개념적으로 도시하는 도면이다.1 is a diagram conceptually showing a configuration of a conventional strain gauge displacement sensor.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 변위 센서의 구성 및 동작 관계를 개념적으로 설명하는 개략적인 도면이다.2A and 2B are schematic views conceptually illustrating a configuration and an operation relationship of an optical fiber displacement sensor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 변위 센서의 구성을 개념적으로 나타내는 도면이다.3 is a diagram conceptually illustrating a configuration of an optical fiber displacement sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 실시예와 관련된 광섬유 변위 센서의 구체적인 구성을 보여주는 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view showing a specific configuration of an optical fiber displacement sensor according to the embodiment of FIG.

도 5는 도 2a 및 도 2b의 실시예와 관련된 광섬유 변위 센서의 구체적인 구성을 보여주는 평면도이다. 5 is a plan view illustrating a specific configuration of an optical fiber displacement sensor according to the embodiment of FIGS. 2A and 2B.

<도면의 부호에 대한 간단한 설명><Short description of the symbols in the drawings>

10, 110, 310, 410, 510 : 캔틸레버 12, 14 : 캔틸레버 날개10, 110, 310, 410, 510: cantilever 12, 14: cantilever wing

20, 120, 320, 420 : 변위 변환 부재 340 : 베이스 플레이트20, 120, 320, 420: displacement conversion member 340: base plate

114, 314, 414, 514 : 캔틸레버 리세스114, 314, 414, 514: cantilever recess

130, 330, 530 : 광섬유 324, 424 : 롤러130, 330, 530: optical fiber 324, 424: roller

412 : 캔틸레버 고정단 414 : 캔틸레버 리세스412: Cantilever fixed end 414: Cantilever recess

422, 516 : 로드 520 : 하우징 바닥면422, 516: rod 520: housing bottom

520 : 캔틸레버 가이드 520: cantilever guide

572, 574 : 광섬유 센서 단자 슬롯572, 574: Fiber Optic Sensor Terminal Slots

본 발명은 변위 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캔틸레버를 이용하여 교량과 같은 구조물의 큰 변위 값을 센서가 갖는 변형 가능 범위 내의 변형으로 변환하여 변위를 측정할 수 있는 변위 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a displacement sensor, and more particularly, to a displacement sensor capable of measuring displacement by converting a large displacement value of a structure such as a bridge into a deformation within a deformable range of the sensor using a cantilever.

스트레인 게이지 및 광섬유 센서와 같이 구조물의 변형률 측정에 사용되는 통상의 변형률 측정 센서는 수백 마이크로 스트레인 정도의 변형률을 측정할 수 있다. 따라서 교량의 처짐과 같은 매우 큰 변형이 발생하는 구조물의 변형률 측정에는 적합하지 않다. Conventional strain measurement sensors, such as strain gauges and fiber optic sensors, used to measure strain in structures, can measure strains on the order of hundreds of micro strains. Therefore, it is not suitable for measuring the strain of structures in which very large deformations such as deflection of bridges occur.

이러한 대변위 구조물의 변위를 측정하기 위해서 경우에는 소위 캔틸레버를 사용하여 실제 변위를 작은 범위의 변위로 변환하여 측정하는 방법이 보편적으로 적용되고 있다.In order to measure the displacement of such a large displacement structure, a method of converting the actual displacement into a small range of displacement using a so-called cantilever is commonly applied.

도 1은 종래 스트레인 게이지 변위 센서의 구성을 개념적으로 도시하는 도면이다.1 is a diagram conceptually showing a configuration of a conventional strain gauge displacement sensor.

도 1을 참조하면, 상기 변위 센서는 캔틸레버(10), 변위 변환 부재(20) 및 스트레인 게이지(30)를 포함하여 구성된다. 상기 캔틸레버(10)는 소정 간격으로 벌어진 두 개의 날개(12, 14)를 구비하고 있으며, 각 날개(12, 14)에는 최소한 하나의 스트레인 게이지(30)가 부착된다. 상기 스트레인 게이지(30)는 상기 캔틸레버(10)에 적절한 접착 수단에 의해 접착되어 있다. 상기 캔틸레버의 날개(12)는 경사면을 갖는 변위 변환 부재(20)와 접촉하도록 배치된다. Referring to FIG. 1, the displacement sensor includes a cantilever 10, a displacement converting member 20, and a strain gauge 30. The cantilever 10 has two wings 12 and 14 which are spaced at predetermined intervals, and at least one strain gauge 30 is attached to each of the wings 12 and 14. The strain gauge 30 is adhered to the cantilever 10 by appropriate bonding means. The vanes 12 of the cantilever are arranged to be in contact with the displacement converting member 20 having an inclined surface.

도 1의 변위 센서의 동작은 다음과 같이 설명할 수 있다. 상기 캔틸레버(10)의 끝단에 작용하는 구조물의 변위는 상기 캔틸레버(10)의 날개(12, 14)를 상기 변위 변환 부재(20)쪽으로 이동시킨다. 이 때, 상기 변위 변환 부재(20)는 고정되어 있으므로, 상기 캔틸레버의 날개(12, 14)는 상기 변위 변환 부재(20)의 경사면을 따라 이동한다. 그 결과 상기 캔틸레버(12, 14)의 날개는 상하로 벌어지게 되며, 그에 따라 각각의 날개(12, 14)에 부착된 스트레인 게이지(30)에는 압축 또는 인장 변형이 발생하게 된다. The operation of the displacement sensor of FIG. 1 can be described as follows. The displacement of the structure acting on the end of the cantilever 10 moves the wings 12 and 14 of the cantilever 10 toward the displacement converting member 20. At this time, since the displacement converting member 20 is fixed, the vanes 12 and 14 of the cantilever move along the inclined surface of the displacement converting member 20. As a result, the wings of the cantilever (12, 14) is opened up and down, thereby compressing or tensile strain is generated in the strain gauge 30 attached to each of the wings (12, 14).

상기 스트레인 게이지(30)에 발생한 변형은 마이크로 프로세서를 포함하는 적절한 계측 수단(도시하지 않음) 및 변형률 환산 수단(도시하지 않음)에 의해 계산된다. The strain occurring in the strain gauge 30 is calculated by suitable measuring means (not shown) including a microprocessor and strain conversion means (not shown).

그러나, 이와 같은 스트레인 게이지를 이용하여 구조물의 변위를 측정하기 위해서는 브릿지 회로를 구성하여야 하기 때문에 도시된 바와 같이 두 개의 캔틸레버 날개(12, 14)가 필요하다. 또한, 각 날개(12, 14)에는 하나 또는 두개의 스트레인 게이지가 장착되어야 한다. 이와 같은 센서 구성은 변위 센서의 구조를 복잡하게 하고 결국 고장 발생 가능성이 높을 뿐만 아니라 센서 제작 비용을 증가시킨다.However, in order to measure the displacement of the structure using such a strain gage, two cantilever vanes 12 and 14 are required as shown in the figure because a bridge circuit must be constructed. In addition, each wing 12, 14 must be equipped with one or two strain gauges. Such a sensor configuration complicates the structure of the displacement sensor and eventually increases the possibility of failure as well as increases the sensor manufacturing cost.

또한, 스트레인 게이지는 자신의 고유한 특성에 기인한 단점을 가지고 있다. 예컨대, 스트레인 게이지는 내구성을 구비하고 있지 못하고, 각 센서마다 계측용 동선이 구비되어야 하며, 저항 측정을 위한 전력을 공급해주어야 하기 때문에 계측점이 많아졌을 때에는 구조물 자체에 영향을 줄 수 있다.Strain gauges also have drawbacks due to their inherent properties. For example, the strain gauge is not equipped with durability, and each sensor must be provided with a copper wire for measurement, and power must be supplied for resistance measurement. Therefore, when the number of measurement points increases, the structure itself may be affected.

본 발명은 광섬유를 이용하여 보다 단순한 구조를 가지고 저비용으로 제작할 수 있고 측정 정밀도가 높은 변위 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a displacement sensor that can be manufactured at a low cost with a simpler structure by using an optical fiber and has high measurement accuracy.

또한, 본 발명은 복수의 지점에 발생하는 변위를 계측하는 경우에 적합한 변위 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.Moreover, an object of this invention is to provide the displacement sensor suitable for measuring the displacement generate | occur | produced in several points.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 경사면을 구비하는 변위 변환 부재, 상기 변위 변환 부재에 대해 상대적인 이동이 가능하도록 장착되며, 일면의 최소한 일부에 광섬유 센서의 장착을 위한 리세스를 구비하는 캔틸레버 및 상기 캔틸레버의 리세스의 양단에서 고정되며, 상기 리세스에 의해 노출된 부위에서 인장 및 압축 가능하도록 상기 캔틸레버에 부착되는 광섬유 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 변위 센서 디바이스를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention, the displacement conversion member having an inclined surface, the cantilever is mounted so as to allow relative movement with respect to the displacement conversion member, a recess for mounting the optical fiber sensor on at least a portion of one surface And an optical fiber sensor fixed at both ends of the recess of the cantilever and attached to the cantilever so as to be tensionable and compressible at the site exposed by the recess.

본 발명의 디바이스에서, 상기 캔틸레버는 길이 방향으로 광섬유 센서 장착홈을 구비하는 것이 바람직하다. In the device of the invention, the cantilever is preferably provided with an optical fiber sensor mounting groove in the longitudinal direction.

또한, 상기 다바이스는 하우징을 더 포함하며, 상기 변위 변환 부재는 상기 하우징 바닥면 경사에 의해 구현될 수 있다. 이 때, 상기 하우징은 광섬유 센서 단 자 슬롯을 구비할 수 있다.The device may further include a housing, and the displacement converting member may be implemented by inclining the bottom of the housing. In this case, the housing may include an optical fiber sensor terminal slot.

또한, 본 발명의 디바이스는 상기 캔틸레버와 상기 하우징 사이를 연결하며, 외력에 의해 상기 캔틸레버가 이동한 후 외력 제거시 이를 복귀시키는 스프링 수단을 더 구비할 수 있다.In addition, the device of the present invention may further comprise a spring means for connecting between the cantilever and the housing and returning the external force after removing the cantilever by the external force.

또한 상기 디바이스는 상기 캔틸레버의 일단에 연결되어 외력을 상기 캔틸레버에 전달하기 위한 로드를 더 포함할 수 있다.The device may further include a rod connected to one end of the cantilever to transfer an external force to the cantilever.

또한, 상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트를 따라 이동 가능하도록 상기 베이스 플레이트 상에 장착되며, 로드 및 상기 로드에 회전 가능하게 결합하는 롤러를 구비하는 변위 변환 부재 및 상기 변위 변환 부재상에서 상기 베이스 플레이트에 일단이 고정되며, 일면의 최소한 일부에 광섬유 센서의 장착을 위한 리세스를 구비하고, 상기 롤러와 접촉하는 최소한 일부의 면이 상기 베이스 플레이트에 대해 경사를 갖는 캔틸레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 변위 센서 디바이스를 제공한다.In addition, the present invention in order to achieve the above technical problem is a displacement plate for mounting on the base plate to be movable along the base plate, the rod and the roller rotatably coupled to the rod and the One end of the cantilever is fixed to the base plate on the displacement converting member, and has a recess for mounting the optical fiber sensor on at least a portion of the one surface, and at least a portion of the surface contacting the roller is inclined with respect to the base plate. It provides an optical fiber displacement sensor device comprising.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 변위 센서의 구성 및 동작 관계를 개념적으로 설명하는 개략적인 도면이다.2A and 2B are schematic views conceptually illustrating a configuration and an operation relationship of an optical fiber displacement sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 본 발명의 광섬유 변위 센서는 길쭉한 로드 형상의 캔틸레버(110)와 변위 변환 부재(120)을 포함하여 구성된다. 2A, the optical fiber displacement sensor of the present invention includes an elongated rod-shaped cantilever 110 and a displacement converting member 120.

상기 캔틸레버(110)는 일면에 리세스(114)가 형성되어 있다. 상기 캔틸레버 (110)에는 길이 방향으로 홈(도시하지 않음)이 형성되어 있으며 상기 홈에는 광섬유 센서(130)가 장착된다. 상기 광섬유 센서(130)는 상기 리세스(114)의 바닥면과 접촉하지 않도록 장착된다. 상기 광섬유 센서(130)의 양단은 상기 캔틸레버(110)의 홈에 접착제 등의 통상의 수단에 의해 고정되어 있다. 이에 따라 상기 광섬유 센서(130)는 리세스의 양단에서 단단히 고정되며, 상기 캔틸레버(110)의 리세스(114) 부분에 노출되어 있는 광섬유 센서(130)는 인장 및/또는 신축 가능하다. 본 발명에서 상기 광섬유 센서로는 통상의 광섬유 브래그 그레이팅(Fiber Bragg Grating) 센서가 사용될 수 있다. 상기 광섬유 센서는 장착시 소정의 사전 응력이 가해지도록 인장 상태로 장착된다. 상기 광섬유 센서의 양단은 계측 시스템 또는 또 다른 광섬유 변위 센서에 연결된다.The cantilever 110 has a recess 114 formed on one surface thereof. The cantilever 110 is provided with a groove (not shown) in the longitudinal direction, and the groove is equipped with an optical fiber sensor 130. The optical fiber sensor 130 is mounted so as not to contact the bottom surface of the recess 114. Both ends of the optical fiber sensor 130 is fixed to the groove of the cantilever 110 by conventional means such as an adhesive. Accordingly, the optical fiber sensor 130 is firmly fixed at both ends of the recess, and the optical fiber sensor 130 exposed to the recess 114 portion of the cantilever 110 may be stretched and / or stretched. In the present invention, a conventional optical fiber Bragg grating sensor may be used as the optical fiber sensor. The optical fiber sensor is mounted in a tensioned state such that a predetermined prestress is applied when the optical fiber sensor is mounted. Both ends of the optical fiber sensor are connected to a measurement system or another optical fiber displacement sensor.

다시 도 2a를 참조하면, 상기 캔틸레버(110)의 일단은 상기 변위 변환 부재(120)와 접촉하고 있다. 상기 캔틸레버(110)는 상기 변위 변환 부재(120)에 대해 좌우로 이동 가능하게 구성된다. 캔틸레버의 이동을 위한 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 누구나 다양하게 이를 설계할 수 있는 것이며, 후술하는 실시예에서 그 바람직한 실시 형태를 예시한다.Referring back to FIG. 2A, one end of the cantilever 110 is in contact with the displacement converting member 120. The cantilever 110 is configured to be movable left and right with respect to the displacement converting member 120. The structure for the movement of the cantilever can be variously designed by those skilled in the art to which the present invention pertains, and the following embodiments illustrate the preferred embodiments.

본 발명에서 상기 변위 변환 부재(120)는 상기 캔틸레버(110)와의 접촉면에 경사면을 구비하고 있다. 이에 따라, 도 2a와 같은 접촉 상태에서 상기 캔틸레버(110)의 타단에 변위가 가해질 경우 상기 캔틸레버는 우측으로 이동하고 상기 변위 변환 부재의 경사면을 따라 가이드 된다.In the present invention, the displacement converting member 120 has an inclined surface on the contact surface with the cantilever 110. Accordingly, when a displacement is applied to the other end of the cantilever 110 in the contact state as shown in FIG. 2A, the cantilever moves to the right side and is guided along the inclined surface of the displacement converting member.

도 2b는 상기 캔틸레버(110)의 이동에 따라 상기 캔틸레버(110)에 굽힙 변형 이 가해진 상태를 도시하고 있다. 상기 캔틸레버(110)에 발생한 굽힘 변형에 의해 상기 캔틸레버(110)의 리세스 부분에 노출된 상기 광섬유 센서(130)에는 압축 변형이 발생한다. 상기 압축 변형은 FBG와 같은 광섬유 센서의 격자 간격을 감소시키며, 이에 따라 상기 광섬유 센서(130)에서 반사되는 광의 파장은 천이된다. 이와 같은 반사광 파장의 천이 정도와 상기 캔틸레버(110)에 가해진 변위의 정도는 대응되므로, 이 대응 관계에 의해 상기 캔틸레버(110)에 가해진 변위를 측정할 수 있게 된다. 이와 같은 반사광 파장의 천이 측정 및 변위 환산 기술은 광섬유 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 것이므로 여기서는 설명을 생략한다.2B illustrates a state in which the bending deformation is applied to the cantilever 110 as the cantilever 110 moves. Compression deformation occurs in the optical fiber sensor 130 exposed to the recessed portion of the cantilever 110 due to the bending deformation generated in the cantilever 110. The compressive deformation reduces the lattice spacing of the optical fiber sensor, such as FBG, so that the wavelength of the light reflected from the optical fiber sensor 130 transitions. Since the degree of transition of the reflected light wavelength and the degree of displacement applied to the cantilever 110 correspond to each other, the displacement applied to the cantilever 110 can be measured by this correspondence. Such transition measurement and displacement conversion techniques of the reflected light wavelength are well known to those of ordinary skill in the optical fiber field, and thus description thereof is omitted herein.

한편, 도 2a 및 도 2b와 관련하여 설명한 변위 센서는 광섬유 센서(130)에 작용하는 압축 응력을 측정하도록 설계되어 있으나, 캔틸레버(110)의 리세스 형성면을 변경함으로써 상기 광섬유 센서에 인장 응력이 작용하도록 설계할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다. Meanwhile, although the displacement sensor described with reference to FIGS. 2A and 2B is designed to measure the compressive stress acting on the optical fiber sensor 130, the tensile stress is applied to the optical fiber sensor by changing the recessed surface of the cantilever 110. It will be appreciated by those skilled in the art that the present invention can be designed to function.

또한, 본 발명은 광섬유 센서를 채용하고 있기 때문에 하나의 계측 시스템으로 여러개의 광섬유 변위 센서의 계측에 사용할 수 있다는 장점을 갖는다. 이것은 하나의 구조물에서 여러 지점의 변위를 측정할 필요가 있을 경우 특히 유용하다. 예를 들어, 상기 광섬유 센서로 FBG 센서가 사용되는 경우 각 측정 지점의 FBG 센서의 격자 간격을 달리함으로써 하나의 계측 시스템으로 이들 지점에 발생하는 변위를 동시에 측정할 수 있다. In addition, the present invention has the advantage that it can be used for the measurement of several optical fiber displacement sensors in one measurement system because the optical fiber sensor is employed. This is particularly useful when it is necessary to measure the displacement of several points in a structure. For example, when the FBG sensor is used as the optical fiber sensor, by varying the lattice spacing of the FBG sensor at each measurement point, the displacement occurring at these points can be simultaneously measured by one measurement system.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광섬유 변위 센서의 구성을 개념적으로 나타내는 도면이다.3 is a diagram conceptually illustrating a configuration of an optical fiber displacement sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 광섬유 변위 센서는 캔틸레버(310), 변위 변환 부재(320) 및 베이스 플레이트(340)를 포함하여 구성된다. 상기 캔틸레버(310)는 최소한 일면에 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같은 리세스(314)를 구비하고 있으며, 상기 리세스(314)에는 광섬유 센서(330)가 장착된다. 그러나, 전술한 바와는 달리 상기 캔틸레버(310)의 최소한 일부, 예컨대 우측단은 상기 베이스 플레이트(340)에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 한다. 상기 캔틸레버(310)의 좌측단은 적절한 고정 수단(도시하지 않음)에 의해 고정되어 있다. Referring to FIG. 3, the optical fiber displacement sensor includes a cantilever 310, a displacement converting member 320, and a base plate 340. The cantilever 310 has a recess 314 as shown in FIGS. 2A and 2B on at least one surface, and the recess 314 is equipped with an optical fiber sensor 330. However, unlike the foregoing, at least a part of the cantilever 310, for example, the right end, is inclined with respect to the base plate 340. The left end of the cantilever 310 is fixed by appropriate fixing means (not shown).

상기 베이스 플레이트(340)와 상기 캔틸레버(310)의 경사면(312) 사이에는 변위 변환 부재(320)가 구비된다. 상기 변위 변환 부재(320)는 도시된 바와 같이 롤러(324) 및 상기 롤러(324)에 연결된 로드(322)를 포함하고 있다. 상기 롤러(324)는 상기 로드(322)에 대해 회전 가능하게 결합되어 있으며, 상기 베이스 플레이트(340)를 따라 이동 가능하도록 장착된다. 이와 같은 배치에 의해, 상기 로드(322)의 일단에 변위가 작용하면, 이 변위는 상기 캔틸레버(310)를 밀어 올리며, 상기 캔틸레버(310)에 굽힘 변형을 야기한다. 상기 캔틸레버(310)에 작용하는 굽힘 변형에 의해 상기 캔틸레버(310)의 리세스(314)에 부착된 광섬유 센서에는 압축 변형이 발생하게 되며, 전술한 바와 같이 이 압축 변형으로부터 상기 로드(322)에 가해지는 변위의 계산이 가능하다.A displacement converting member 320 is provided between the base plate 340 and the inclined surface 312 of the cantilever 310. The displacement converting member 320 includes a roller 324 and a rod 322 connected to the roller 324 as shown. The roller 324 is rotatably coupled to the rod 322 and is mounted to be movable along the base plate 340. With this arrangement, when a displacement acts on one end of the rod 322, the displacement pushes up the cantilever 310 and causes bending deformation in the cantilever 310. Compression deformation occurs in the optical fiber sensor attached to the recess 314 of the cantilever 310 due to the bending deformation acting on the cantilever 310, and as described above, the compression deformation occurs on the rod 322. The displacements applied can be calculated.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 변위 센서 디바이스의 바람직한 구성을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the preferred configuration of the displacement sensor device of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5.

도 4는 도 3의 실시예와 관련된 광섬유 변위 센서 디바이스의 구체적인 구성 을 보여주는 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view showing a specific configuration of the optical fiber displacement sensor device associated with the embodiment of FIG.

도 4를 참조하면, 상기 광섬유 변위 센서 디바이스는 도 3과 관련하여 설명한 것과 유사한 캔틸레버(410) 및 변위 변환 부재(420)를 포함하고 있다. 상기 디바이스에서 도 3의 베이스 플레이트는 디바이스 하우징(440) 내부에 마련되어 있다.Referring to FIG. 4, the optical fiber displacement sensor device includes a cantilever 410 and a displacement converting member 420 similar to that described with respect to FIG. 3. In the device, the base plate of FIG. 3 is provided inside the device housing 440.

또한, 상기 캔틸레버(410)는 리세스(414) 및 광섬유 센서 장착홈(432)을 구비하고 있으며, 상기 캔틸레버(410)의 일부는 전술한 바와 같이 베이스 플레이트에 대해 경사를 갖는다. 상기 캔틸레버(410)는 하우징(440)에 고정하기 위한 고정단(412)를 구비하고 있으며, 상기 고정단(412)에는 적절한 수의 볼트 관통홈(456)이 구비된다. 상기 캔틸레버(410)와 상기 하우징(440)의 베이스 플레이트 사이에는 변위 변환 부재(420)가 삽입된다. 상기 변위 변환 부재(420)는 로드(422)와 상기 로드(422)의 일단에 회전 가능하게 장착되는 롤러(424)를 구비하고 있다. In addition, the cantilever 410 includes a recess 414 and an optical fiber sensor mounting groove 432, and a portion of the cantilever 410 is inclined with respect to the base plate as described above. The cantilever 410 has a fixed end 412 for fixing to the housing 440, the fixed end 412 is provided with a suitable number of bolt through grooves 456. A displacement converting member 420 is inserted between the cantilever 410 and the base plate of the housing 440. The displacement converting member 420 has a rod 422 and a roller 424 rotatably mounted to one end of the rod 422.

상기 캔틸레버(410)의 상기 고정단(412) 상에는 적절한 수의 볼트 고정홈(454)이 구비된 고정판(450)이 장착되며, 상기 고정홈(454), 관통홈(456)을 통해 복수의 볼트(452)가 상기 캔틸레버(410)를 상기 하우징의 볼트 고정홈(442)에 견고하게 부착한다. A fixing plate 450 having an appropriate number of bolt fixing grooves 454 is mounted on the fixing end 412 of the cantilever 410, and a plurality of bolts are provided through the fixing grooves 454 and the through grooves 456. 452 firmly attaches the cantilever 410 to the bolt fixing groove 442 of the housing.

또한, 도시된 바와 같이, 상기 캔틸레버(410) 상에는 상기 캔틸레버(410)를 보호하기 위한 덮개판(444)이 추가로 구비될 수 있다.In addition, as shown, a cover plate 444 for protecting the cantilever 410 may be further provided on the cantilever 410.

도 5는 도 2a 및 도 2b의 실시예와 관련된 광섬유 변위 센서 디바이스의 구체적인 구성을 보여주는 평면도이다. 5 is a plan view showing a specific configuration of the optical fiber displacement sensor device associated with the embodiment of FIGS. 2A and 2B.

도 5를 참조하면, 상기 디바이스는 하우징(540)내에 캔틸레버(510)를 구비하고 있다. 상기 캔틸레버(510)의 일단은 하우징(540) 외부로 돌출된 로드(516)에 연결되어 있으며, 상기 로드(516)에는 외부의 변위가 작용한다. 상기 캔틸레버(510)는 하우징 바닥에 마련된 이동 가이드(522)을 따라 좌우로 이동한다. Referring to FIG. 5, the device includes a cantilever 510 in a housing 540. One end of the cantilever 510 is connected to a rod 516 protruding out of the housing 540, and an external displacement acts on the rod 516. The cantilever 510 moves left and right along the movement guide 522 provided at the bottom of the housing.

상기 이동 가이드에 의해 규정되는 상기 하우징 바닥면(520)은 상기 캔틸레버(510)의 이동 방향에 대해 경사져 있다. 보다 구체적으로 상기 바닥면(520)은 우측 방향으로 갈수록 상승하는 상승면이다. The housing bottom surface 520 defined by the movement guide is inclined with respect to the movement direction of the cantilever 510. More specifically, the bottom surface 520 is a rising surface that increases in the right direction.

상기 캔틸레버(510) 상에는 상기 캔틸레버(510)가 상기 바닥면(520)을 따라 이동할 때, 상기 하우징(540) 외부로 돌출되어 이탈하지 않도록 하기 위한 고정판(512)을 구비하고 있다. 상기 고정판(512)은 볼트 등의 통상의 체결 수단에 의해 상기 하우징(540)에 고정된다. When the cantilever 510 moves along the bottom surface 520, the cantilever 510 is provided with a fixing plate 512 so as not to protrude out of the housing 540. The fixing plate 512 is fixed to the housing 540 by conventional fastening means such as a bolt.

상기 캔틸레버(510)는 소정 부위에 리세스(514)와 광섬유 장착홈(도시하지 않음)을 구비하고 있으며, 상기 광섬유 장착홈을 따라 광섬유 센서(530)가 삽입된다. 상기 광섬유 센서(530)의 양단은 하우징에 구비된 광섬유 센서 단자 슬롯(572, 574)을 통해 외부의 계측 시스템 및/또는 다른 광섬유 센서 디바이스로 연결된다.The cantilever 510 has a recess 514 and an optical fiber mounting groove (not shown) in a predetermined portion, and an optical fiber sensor 530 is inserted along the optical fiber mounting groove. Both ends of the optical fiber sensor 530 are connected to external metrology systems and / or other optical fiber sensor devices through optical fiber sensor terminal slots 572 and 574 provided in the housing.

상기 캔틸레버(510)는 외부의 변위에 의한 이동 후 원래 위치로 복귀하기 위해 인장 스프링(510)과 같은 탄성 수단이 부가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 인장 스프링(510)의 일단은 상기 캔틸레버(510)의 측면에 고정되며, 타단은 하우징의 적절한 위치에 고정될 수 있다. The cantilever 510 may be provided with an elastic means such as a tension spring 510 to return to the original position after the movement by the external displacement. As shown, one end of the tension spring 510 is fixed to the side of the cantilever 510, the other end may be fixed in an appropriate position of the housing.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 중심으로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 첨부된 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the above has been illustrated and described with reference to the preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the appended claims.

본 발명의 광섬유 변위 센서 디바이스는 하나의 디바이스에 하나의 광섬유 센서를 사용한다. 이에 따라 캔틸레버의 구조가 단순화되며 그에 따라 종래의 스트레인 게이지형에 비해 낮은 제작 비용으로 제작될 수 있다.The optical fiber displacement sensor device of the present invention uses one optical fiber sensor in one device. Accordingly, the structure of the cantilever is simplified, and thus can be manufactured at a lower manufacturing cost than a conventional strain gauge type.

또한, 본 발명의 광섬유 변위 센서 디바이스는 격자 간격이 다른 여러개의 FBG를 사용함으로써 복수의 지점에 하나의 계측 시스템을 사용하여 변위를 측정할 수 있다. In addition, the optical fiber displacement sensor device of the present invention can measure displacement using one metrology system at a plurality of points by using several FBGs having different lattice spacing.

Claims (7)

경사면을 구비하는 변위 변환 부재;A displacement converting member having an inclined surface; 상기 변위 변환 부재에 대해 상대적인 이동이 가능하도록 장착되며, 일면의 최소한 일부에 광섬유 센서의 장착을 위한 리세스를 구비하는 캔틸레버; 및A cantilever mounted to be movable relative to the displacement converting member and having a recess for mounting an optical fiber sensor on at least a portion of one surface thereof; And 상기 캔틸레버의 리세스의 양단에서 고정되며, 상기 리세스에 의해 노출된 부위에서 인장 및 압축 가능하도록 상기 캔틸레버에 부착되는 광섬유 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 변위 센서 디바이스.And an optical fiber sensor fixed at both ends of the recess of the cantilever and attached to the cantilever so as to be stretchable and compressible at the site exposed by the recess. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캔틸레버는 길이 방향으로 광섬유 센서 장착홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 변위 센서 디바이스.And the cantilever is provided with an optical fiber sensor mounting groove in a longitudinal direction. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 다바이스는 하우징을 더 포함하며, The device further comprises a housing, 상기 변위 변환 부재는 상기 하우징 바닥면 경사에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 광섬유 변위 센서 디바이스.And the displacement converting member is implemented by tilting the bottom surface of the housing. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 캔틸레버와 상기 하우징 사이를 연결하며, 외력에 의해 상기 캔틸레버 가 이동한 후 외력 제거시 이를 복귀시키는 스프링 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 디바이스.And a spring means for connecting the cantilever and the housing and returning the cantilever after removal of the external force after the cantilever is moved by an external force. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 하우징은 광섬유 센서 단자 슬롯을 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 디바이스.And the housing has an optical fiber sensor terminal slot. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 캔틸레버의 일단에 연결되어 외력을 상기 캔틸레버에 전달하기 위한 로드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서 디바이스.And a rod connected to one end of the cantilever to transfer an external force to the cantilever. 베이스 플레이트;Base plate; 상기 베이스 플레이트를 따라 이동 가능하도록 상기 베이스 플레이트 상에 장착되며, 로드 및 상기 로드에 회전 가능하게 결합하는 롤러를 구비하는 변위 변환 부재; 및A displacement converting member mounted on the base plate to move along the base plate, the displacement converting member having a rod and a roller rotatably coupled to the rod; And 상기 변위 변환 부재상에서 상기 베이스 플레이트에 일단이 고정되며, 일면의 최소한 일부에 광섬유 센서의 장착을 위한 리세스를 구비하고, 상기 롤러와 접촉하는 최소한 일부의 면이 상기 베이스 플레이트에 대해 경사를 갖는 캔틸레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 변위 센서 디바이스.One end is fixed to the base plate on the displacement converting member, and has a recess for mounting an optical fiber sensor on at least a portion of one surface, and at least part of the surface contacting the roller is inclined with respect to the base plate. Optical fiber displacement sensor device comprising a.
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