KR20080111235A - Bassett convergence measuring instrument of fiber bragg grating sensor and thereof measuring method - Google Patents

Bassett convergence measuring instrument of fiber bragg grating sensor and thereof measuring method Download PDF

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KR20080111235A
KR20080111235A KR1020070059338A KR20070059338A KR20080111235A KR 20080111235 A KR20080111235 A KR 20080111235A KR 1020070059338 A KR1020070059338 A KR 1020070059338A KR 20070059338 A KR20070059338 A KR 20070059338A KR 20080111235 A KR20080111235 A KR 20080111235A
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이금석
장윤승
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건양대학교산학협력단
장윤승
이금석
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Abstract

A device and a method for measuring bassett convergence by using a fiber bragg grating sensor are provided to realize precise measurement without the influence of electromagnetic waves regardless of the running of subway trains. A device for measuring bassett convergence by using a fiber bragg grating sensor includes a main body(60) mounted to a subject to measure, a fixed element(21) fixed to a front surface of the main body, a rotation element(20) mounted in the main body with a distance from the fixed element horizontally, the rotation element being rotatable by a bearing, an optical fiber(11) adhered to an upper top surface of the fixed element and the rotation element horizontally in the tension state, fiber bragg grating sensor(10) mounted to the optical fiber between the fixed and rotation elements, and a weight(40) vertically mounted to the rotation element in connection with a lower part of the rotation element and a supporting die(41) of a predetermined length.

Description

광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치 및 이를 이용한 계측방법{BASSETT CONVERGENCE MEASURING INSTRUMENT OF FIBER BRAGG GRATING SENSOR AND THEREOF MEASURING METHOD}Fault measuring device using optical fiber grating sensor and measuring method using same {BASSETT CONVERGENCE MEASURING INSTRUMENT OF FIBER BRAGG GRATING SENSOR AND THEREOF MEASURING METHOD}

도 1은 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 제 1실시예를 나타낸 도면,1 is a view showing a first embodiment of an internal displacement measurement apparatus using an optical fiber grating sensor according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 제 2실시예를 나타낸 도면,Figure 2 is a view showing a second embodiment of the hole displacement measuring apparatus using the optical fiber grating sensor according to the present invention,

도 3은 상기 도 2의 작동예를 나타낸 좌측면도,3 is a left side view showing an example of the operation of FIG. 2;

도 4는 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 외관을 나타낸 도면으로써, 수평계가 설치된 것을 나타낸 도면,4 is a view showing the appearance of the hole displacement measuring apparatus using the optical fiber grating sensor according to the present invention, it is a view showing that a level gauge is installed,

도 5는 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 제 3실시예를 나타낸 도면,5 is a view showing a third embodiment of the internal displacement measurement device using an optical fiber grating sensor according to the present invention,

도 6 및 도 7은 상기 도 5의 다른 실시예를 나타낸 도면,6 and 7 show another embodiment of FIG. 5;

도 8은 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 제 4실시예를 나타낸 도면,8 is a view showing a fourth embodiment of an internal displacement measurement apparatus using an optical fiber grating sensor according to the present invention;

도 9는 상기 도 8의 다른 실시예를 나타낸 도면, 9 is a view showing another embodiment of FIG. 8;

도 10은 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.10 is a view showing another embodiment of the internal displacement measurement device using an optical fiber grating sensor according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10, 10a, 10b: 광섬유격자센서 11: 광섬유 10, 10a, 10b: optical fiber lattice sensor 11: optical fiber

12: 광섬유접착고정부 13: 광단자 12: optical fiber adhesion fixing part 13: optical terminal

20: 회전체 20a: 축 20: rotating body 20a: shaft

21: 고정체 21b: 회전방지볼트 21: Fixture 21b: Anti-rotation bolt

30 : 자세유지장치 301 : 지지대 30: posture maintenance device 301: support

302 : 수평바 40: 추 302 horizontal bar 40: weight

41: 지지대 50: 변위조절부 41: support 50: displacement control unit

50a : 조절볼트 50b : 바디50a: adjusting bolt 50b: body

60: 본체 70: 수평계60: main body 70: level

본 발명은 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치 및 이를 이용한 계측방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정밀한 변형을 계측하는 광섬유격자센서를 사용하여 기울어짐이나 진동발생시 광섬유격자센서의 변형을 측정함으로써, 교량이나 터널의 내공변위 등 피측정대상물의 기울어짐과 중력가속도와 같은 내공변위를 측정할 수 있도록 한 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치 및 이를 이용한 계측방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hole displacement measuring apparatus using an optical fiber grating sensor and a measuring method using the same, and more specifically, by measuring the deformation of the optical fiber grating sensor at the time of tilt or vibration using the optical fiber grating sensor for measuring the precise deformation, The present invention relates to a hole displacement measuring device using an optical fiber lattice sensor and a measuring method using the same, which can measure the hole displacement such as tilting and gravity acceleration of an object under measurement such as hole displacement of a bridge or tunnel.

일반적으로 지하철이 운행되는 터널은 지상에서 발생되는 충격 또는 지하철의 운행시 발생되는 진동 및 소음에 의해 변형이 발생될 우려가 있으므로, 주기적으로 터널의 내공변위를 측정하여야 할 필요가 있다.In general, the tunnel in which the subway is operated may be deformed by the impact generated from the ground or the vibration and noise generated when the subway is operated. Therefore, it is necessary to periodically measure the hole displacement of the tunnel.

즉, 터널의 내공변위 측정은 터널 내부 단면의 거동을 측정하여 터널의 안정성 여부를 판단하는 것이며, 주로 터널의 기울어짐이나 소음 진동에 의한 중력가속도 측정이 해당된다.In other words, the measurement of the internal hole displacement of the tunnel is to determine the stability of the tunnel by measuring the behavior of the tunnel's inner cross-section, and mainly the gravity acceleration measurement due to the slope of the tunnel or the vibration of noise.

종래에는 전기 저항식 게이지를 사용하여 터널의 내공변위를 측정하였으나, 계측 정밀도가 떨어지고, 특히 지하철이 운행 중에는 전자기파의 영향으로 그 값을 신뢰할 수 없어 실시간 계측을 하지 못하고, 지하철의 운행이 종료된 후에나 측정이 가능하였다. Conventionally, the hole resistance of the tunnel is measured using an electric resistance gauge, but the measurement accuracy is poor, especially when the subway is in operation, its value is unreliable due to the influence of electromagnetic waves, so real-time measurement is not possible. Measurement was possible.

그러나, 터널의 내공 변위는 지하철의 운행 속도와 그 하중에 상당한 물리적 영향을 받는다는 사실을 상기할 때 지하철이 운행중일 때 계측을 못한다는 것은 매우 큰 문제점이 아닐 수 없다.However, recalling that the internal displacement of the tunnel is considerably physically affected by the speed and the load of the subway, it is a very big problem that it cannot be measured when the subway is in operation.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 지하철 터널에 설치되며, 지하철의 운행에도 상관없이 언제라도 상시 계측이 가능하도록 전자기파의 영향을 전혀 받지 않도록 함으로써 보다 정밀한 계측이 가능한 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치 및 이를 이용한 계측방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, is installed in a subway tunnel, and can be measured at any time irrespective of the operation of the subway so that the measurement is not affected by electromagnetic waves at all, the optical fiber capable of more precise measurement The purpose of the present invention is to provide a hole displacement measuring apparatus using a grating sensor and a measuring method using the same.

상기한 본 발명의 목적은, 피측정대상물에 설치되는 본체와; 상기 본체의 전면에 설치되며, 본체의 기울기에 연동하여 회전되는 자세유지장치와; 상기 자세유지장치의 일측에 고정되게 설치된 고정체와; 상기 고정체와 이격되며, 상기 자세유지장치의 타측에 베어링 결합에 의해 회전가능하게 설치된 회전체와; 상기 고정체와 회전체의 상부 외측면에 긴장 상태를 유지하도록 수평으로 접착 설치된 광섬유와; 상기 고정체와 회전체 사이의 광섬유 상에 설치되는 광섬유격자센서와; 상기 회전체의 하부와 소정 길이의 지지대에 의해 연결되어 수직상태로 설치된 추를 포함하여 이루어지며, 피측정대상물에 설치되어 변형에 의한 각도의 변형값을 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치에 의해 달성될 수 있다.The above object of the present invention, the main body is installed on the object to be measured; A posture maintaining device which is installed at the front of the main body and rotates in association with the inclination of the main body; A fixed body fixedly installed at one side of the posture maintaining device; A rotating body spaced apart from the fixed body and rotatably installed by a bearing coupling on the other side of the posture maintaining device; An optical fiber bonded horizontally to maintain a tension state on the upper outer surface of the fixed body and the rotating body; An optical fiber grating sensor installed on an optical fiber between the fixed body and the rotating body; And a weight installed in a vertical state connected to the lower part of the rotating body by a support of a predetermined length, and installed on an object to be measured to measure a deformation value of an angle due to deformation. It can be achieved by the hole displacement measuring device using a sensor.

또한, 상기한 본 발명의 목적은, 피측정대상물에 설치되는 본체와; 상기 본체의 전면에 고정되게 설치된 고정체와; 상기 고정체와 소정 거리로 이격되어 수평되게 설치되며, 베어링 결합에 의해 회전이 가능하게 상기 본체 내에 설치된 회전체와; 상기 고정체와 회전체의 상부 외측면과 하부 외측면에 접착되어 긴장 상태를 유지하도록 수평으로 연결된 상,하부 광섬유와; 상기 고정체와 회전체의 상부 외측면에 설치된 상부 광섬유 상에 설치되는 광섬유격자센서와; 상기 회전체의 하부와 소정 길이의 지지대에 의해 연결되어 수직상태로 설치된 추를 포함하여 이루어지며, 피측정대상물에 설치되어 변형에 의한 중력가속도의 변형값을 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치에 의해 달성될 수 있다.In addition, the above object of the present invention, the main body is installed on the object to be measured; A fixed body installed to be fixed to the front surface of the main body; A rotating body spaced apart from the fixed body by a predetermined distance and installed in the main body to be rotatable by a bearing coupling; Upper and lower optical fibers connected to upper and lower outer surfaces of the fixed body and the rotating body and horizontally connected to maintain a tensioned state; An optical fiber lattice sensor installed on an upper optical fiber installed on an upper outer surface of the fixed body and the rotating body; And a weight installed in a vertical state connected to the lower part of the rotating body by a support of a predetermined length, and installed on an object to be measured to measure a deformation value of gravity acceleration due to deformation. It can be achieved by the hole displacement measuring device using a grating sensor.

상기한 본 발명의 목적은, 피측정대상물에 설치되는 본체와; 상기 본체의 전면에 고정되게 설치된 고정체와; 상기 고정체와 소정 거리로 이격되어 수평되게 설치되며, 베어링 결합에 의해 회전이 가능하게 상기 본체 내에 설치된 회전체와; 상기 고정체와 회전체의 상부 외측면에 긴장 상태를 유지하도록 수평으로 접착 연결되고, 그 양단부에 광단자가 각기 설치된 광섬유와; 상기 고정체와 회전체 사이의 광섬유 상에 설치되는 광섬유격자센서와; 상기 회전체의 하부와 소정 길이의 지지대에 의해 연결되어 수직상태로 설치된 추로 구성된 내공변위 계측장치를 이용한 계측방법에 있어서, 상기 광섬유격자센서의 파장변위량을 측정하여 이를 기준값으로 설정하는 1단계와; 상기 본체를 터널 벽면과 같은 피측정대상물에 설치하는 2단계와; 지반의 변동에 의해 피측정대상물의 기울어짐에 연동되어 추가 회전함으로써 광섬유격자센서의 인장 및 수축에 따른 파장변위값을 측정하는 3단계와; 상기 3단계에서 측정한 파장변위값을 수식에 대입하여 각도변위를 구하는 4단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측방법에 의해 달성될 수 있다. The above object of the present invention, the main body is installed on the object to be measured; A fixed body installed to be fixed to the front surface of the main body; A rotating body spaced apart from the fixed body by a predetermined distance and installed in the main body to be rotatable by a bearing coupling; An optical fiber which is horizontally adhesively connected to the upper outer surface of the fixed body and the rotating body, and has optical terminals respectively installed at both ends thereof; An optical fiber grating sensor installed on an optical fiber between the fixed body and the rotating body; A measurement method using a hole displacement measuring device comprising a weight installed in a vertical state connected by a support of a lower portion and a predetermined length, the method comprising: measuring the wavelength displacement of the optical fiber grating sensor and setting it as a reference value; Installing the main body on an object to be measured such as a tunnel wall; Measuring the wavelength displacement value according to the tension and contraction of the optical fiber grating sensor by further rotating in conjunction with the inclination of the object to be measured by the ground change; It can be achieved by the method for measuring the pore displacement using the optical fiber grating sensor, characterized in that it comprises a four step of obtaining the angular displacement by substituting the wavelength displacement value measured in the three steps into the equation.

상기한 본 발명의 목적은, 피측정대상물에 설치되는 본체와; 상기 본체의 전면에 고정되게 설치된 고정체와; 상기 고정체와 소정 거리로 이격되어 수평되게 설치되며, 베어링 결합에 의해 회전이 가능하게 상기 본체 내에 설치된 회전체와; 상기 고정체와 회전체의 상부 외측면과 하부 외측면에 접착되어 긴장 상태를 유지하도록 수평으로 연결되고, 그 양단부에 광단자가 각기 설치된 상,하부 광섬유와; 상기 고정체와 회전체의 상부 외측면에 설치된 상부 광섬유 상에 설치되는 광섬유격 자센서와; 상기 회전체의 하부와 소정 길이의 지지대에 의해 연결되어 수직상태로 설치된 추로 구성된 내공변위 계측장치를 이용한 계측방법에 있어서, 상기 본체를 반시계방향으로 90ㅀ회전시켜 추의 회전에 의해 상부 광섬유가 수축되고 하부 광섬유가 인장되도록 하는 1단계와; 상기 1단계에서의 광섬유격자센서의 파장변위량을 측정하여 이를 중력가속도 1G의 기준값으로 설정하는 2단계와; 상기 본체를 시계방향으로 회전시켜 90ㅀ회전시켜 상기 1단계의 상태로 추가 원위치되도록 하는 3단계와; 상기 본체를 터널 벽면과 같은 피측정대상물에 설치하는 4단계와; 지반의 변동에 의해 피측정대상물의 좌우방향 진동에 연동되어 추가 진동함으로써 광섬유격자센서의 파장변위값을 측정하는 5단계와; 상기 5단계에서 측정한 파장변위값을 수식에 대입하여 추의 장력을 구한 후 그 변위량을 상기 3단계의 기준값과 비교하여 변화된 중력가속도를 구하는 6단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측방법에 의해 달성될 수 있다.The above object of the present invention, the main body is installed on the object to be measured; A fixed body installed to be fixed to the front of the main body; A rotating body spaced apart from the fixed body by a predetermined distance and installed in the main body to be rotatable by a bearing coupling; Upper and lower optical fibers connected to the upper outer surface and the lower outer surface of the fixed body and the rotating body so as to be horizontally connected to each other to maintain a tensioned state, and optical terminals are respectively installed at both ends thereof; An optical fiber lattice sensor installed on an upper optical fiber installed on an upper outer surface of the fixed body and the rotating body; In the measuring method using a hole displacement measuring device consisting of a weight installed in a vertical state connected by the support of the lower portion and a predetermined length, the upper optical fiber is rotated by 90 ° counterclockwise by rotating the weight Contracting and allowing the lower optical fiber to be tensioned; Measuring the wavelength displacement of the optical fiber grating sensor in the first step and setting it as a reference value of the gravity acceleration 1G; Rotating the main body clockwise by rotating the main body 90 ° to further rotate the main body to the original position in the first step; Installing the main body on an object to be measured such as a tunnel wall surface; 5 steps of measuring the wavelength displacement value of the optical fiber grating sensor by additional vibration in conjunction with the left and right vibration of the object to be measured by the ground change; Obtaining a tension of the weight by substituting the wavelength displacement value measured in step 5 into the equation, and comparing the displacement with the reference value of step 3 to obtain the changed gravity acceleration; It can be achieved by the method of measuring the displacement resistance used.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 제1실시예를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 외관을 나타낸 도면으로써, 수평계가 설치된 것을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a first embodiment of the internal displacement measurement device using the optical fiber grating sensor according to the present invention, Figure 4 is a view showing the appearance of the internal displacement measurement device using the optical fiber grating sensor according to the present invention. , Which shows that a horizontal system is installed.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치(A1)는, 터널 벽면과 같은 피측정대상물에 설치되어 변형에 의한 각도의 변형값을 측정하기 위한 것으로, 피측정대상물에 설치되는 본체(60)와; 상기 본체(60)의 전면에 고정되게 설치된 고정체(21)와; 상기 고정체(21)와 소정 거리로 이격되어 수평되게 설치되며, 베어링 결합에 의해 회전이 가능하게 상기 본체(60) 내에 설치된 회전체(20)와; 상기 고정체(21)의 상부 외측면에 접착되고, 상기 회전체(20)의 상부 외측면에 접착되어 긴장 상태를 유지하도록 수평으로 설치되고, 그 양단부에 광단자(13)가 각기 설치된 광섬유(11)와; 상기 고정체(21)와 회전체(20) 사이의 광섬유 상에 설치되는 광섬유격자센서(10)와; 상기 회전체(20)의 하부와 소정 길이의 지지대(301)에 의해 연결되어 수직상태로 설치된 추(40)를 포함하여 이루어진다. Referring to FIG. 1, the apparatus for measuring internal void displacement A1 using an optical fiber grating sensor according to a first embodiment of the present invention is installed on an object to be measured, such as a tunnel wall, to measure a deformation value of an angle due to deformation. A main body 60 installed on the object to be measured; A fixed body 21 fixedly installed on the front surface of the main body 60; A rotating body 20 spaced apart from the fixed body 21 by a predetermined distance and installed in the main body 60 to be rotatable by a bearing coupling; An optical fiber 11 attached to an upper outer surface of the fixing body 21 and horizontally attached to an upper outer surface of the rotating body 20 to maintain a tension state, and optical terminals 13 respectively provided at both ends thereof. )Wow; An optical fiber grating sensor 10 installed on an optical fiber between the fixed body 21 and the rotating body 20; It comprises a weight 40 is installed in a vertical state connected by a lower portion of the rotating body 20 and the support 301 of a predetermined length.

본체(60)는 장방형의 판상이거나 내측에 수용부를 갖는 함체로 형성되며, 도 4에 나타낸 바와 같이, 외측에 수평계(70) 및 수직계(80)가 설치된다. The main body 60 is formed in a rectangular plate shape or an enclosure having an accommodating portion therein, and as shown in FIG. 4, a horizontal system 70 and a vertical system 80 are provided outside.

고정체(21) 또는 회전체(20)는 원형의 휠을 사용함이 바람직하며, 회전체(20)는 본체(60)에 형성된 축(20a)과 베어링으로 결합됨으로써 마찰력을 최소화한다.The fixed body 21 or the rotating body 20 preferably uses a circular wheel, and the rotating body 20 is coupled to the shaft 20a formed in the main body 60 by a bearing to minimize frictional force.

광섬유격자센서(10)는 파이버 브랙 그레이팅(Fiber Bragg Grating; FBG)이라고도 불리며, 광파이버의 코어부의 굴절율을 일정한 주기로 변화시킨 것으로서, 특정 파장(Bragg파장: 브랙 파장이라고 함)의 광 만을 선택적으로 반사한다.The optical fiber grating sensor 10 may include fiber bragg grating; Also referred to as FBG), the refractive index of the core portion of the optical fiber is changed at regular intervals, and selectively reflects only light having a specific wavelength (Bragg wavelength: referred to as Bragg wavelength).

또한, 이러한 광섬유격자센서(10)는 고유한 파장 값을 가지며, 전자기파의 영향을 거의 받지 않는 등 물리적인 특성이 매우 우수한 것으로 알려져 있다.In addition, the optical fiber lattice sensor 10 has a unique wavelength value, and is known to have excellent physical properties such as being hardly affected by electromagnetic waves.

대체로 이러한 광섬유격자센서(10)는 단위면적당 인장력이 매우 높은 반면, 지름이 125㎛로 매우 작기 때문에 외부의 충격에 쉽게 파단될 수 있어 부착시에는 매우 섬세한 작업이 요구된다.In general, while the optical fiber grating sensor 10 has a very high tensile force per unit area, since the diameter is very small as 125 μm, it can be easily broken due to external impact, and thus requires very delicate work when attached.

또한, 고정체(21)와 회전체(20)의 외주면을 연결하도록 광섬유격자센서(10)를 설치할 때에는 적당한 인장력을 갖도록 팽팽하게 당겨져 긴장된 상태로 설치함으로써 보다 정확한 값을 측정할 수 있도록 한다.In addition, when installing the optical fiber grating sensor 10 to connect the outer peripheral surface of the fixed body 21 and the rotating body 20 is installed in a tensioned state to be pulled to have a proper tensile force to be able to measure a more accurate value.

상기 추(40)의 양측에는 추(40)의 진폭을 제한하거나 운반시 파손을 방지하기 위해 추(40)의 움직임을 정지시키기 위한 변위조절기(50)가 설치된다.Displacement adjusters 50 are provided on both sides of the weight 40 to stop the movement of the weight 40 to limit the amplitude of the weight 40 or to prevent breakage during transportation.

상기 변위조절기(50)는 추(40)의 양측에 소정 거리로 이격 설치된 바디(50b)와, 상기 바디(50b)에 나사결합되며 끝단이 추(40)의 측면을 지지하도록 한 조절볼트(50a)로 구성된 것으로, 상기 조절볼트(50a)를 조이거나 풀어줌으로써 추(40)가 움직일 수 있는 공간을 제한할 수 있게 된다.The displacement controller 50 is the body 50b spaced apart at a predetermined distance on both sides of the weight 40 and the adjustment bolt 50a screwed to the body 50b and the end to support the side of the weight 40 In this configuration, by tightening or releasing the adjusting bolt 50a, it is possible to limit the space in which the weight 40 can move.

상기 변위조절기(50)는 후술될 본 발명의 제 2 내지 제 4실시예(A2∼A4)에도 모두 적용되는 것이며, 이하에서는 변위조절기(50)에 대한 반복 설명은 생략토록 한다.The displacement controller 50 is also applied to all of the second to fourth embodiments (A2 to A4) of the present invention to be described later, hereinafter repeated description of the displacement controller 50 will be omitted.

따라서, 본체(60)가 부착되어 있는 피측정대상물이 기울게 되면, 본체(60)도 피측정대상물과 일체로 거동하여 기울어지게 되며, 추(40)는 지구의 중심을 향하기 때문에 본체(60)에 대해 역방향으로 회전하게 된다. Therefore, when the measured object to which the main body 60 is attached is inclined, the main body 60 also behaves inclined integrally with the measured object, and since the weight 40 faces the center of the earth, It will rotate in the reverse direction.

이때, 추(40)와 지지대(41)로 연결된 회전체(20)가 회전하게 되므로, 광섬유(11)를 인장시키거나 수축시키게 되고, 이때의 변위를 광섬유격자센서(10)가 감지하게 된다. At this time, since the rotating body 20 connected by the weight 40 and the support 41 is rotated, the optical fiber 11 is tensioned or contracted, and the displacement of the optical fiber grating sensor 10 is sensed.

따라서, 본체(60)의 회전 각도에 비례하여 추(40)에 의해 발생되는 회전력의 크기가 비례적으로 변화하므로, 광섬유격자센서(10)에서 그 변위를 감지하여 각도로 환산할 수 있게 된다. Therefore, since the magnitude of the rotational force generated by the weight 40 changes in proportion to the rotational angle of the main body 60, the optical fiber grid sensor 10 can detect the displacement and convert it into an angle.

또한, 추(40)의 양 측면에 설치된 변위조절부(50)의 조절볼트(50a)를 조이거나 풀어줌으로써, 추(40)의 진폭을 제한한다.In addition, by tightening or loosening the adjustment bolt 50a of the displacement control unit 50 installed on both sides of the weight 40, the amplitude of the weight 40 is limited.

따라서, 추(40)의 필요 이상의 변위발생을 미연에 방지함으로써 광섬유격자센서(10)의 내구성 저하를 방지하며, 이동시에는 조절볼트(50a)를 더욱 조여서 추(40)에 밀착시킴으로써 추(40)를 고정시킴에 따라 광섬유격자센서(10)의 파손을 방지한다. Therefore, the durability of the optical fiber grating sensor 10 is prevented by preventing the occurrence of displacement of the weight 40 more than necessary, and when moving, the tightening bolt 50a is further tightened to bring the weight 40 into close contact with the weight 40. By fixing the to prevent damage to the optical fiber grating sensor 10.

상기 조절볼트(50a)는 본체(60)의 외부에서 사용자가 조작이 가능하도록 설치됨이 바람직하다. The adjustment bolt 50a is preferably installed to enable the user to operate from the outside of the main body 60.

한편, 본체(60)에 온도 보상용 광섬유격자센서(미도시)를 설치하여, 온도에 따른 본체(60) 변형을 감지하여, 측정값을 보정해 주면 좀더 정밀한 계측이 가능해 지며, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본체(60) 외부에 수평계(70) 또는 수직계(80)를 X축과 Y축에 설치함으로써 시공이 용이해질 수 있다. On the other hand, by installing a temperature compensation optical fiber lattice sensor (not shown) in the main body 60, by detecting the deformation of the main body 60 according to the temperature, by correcting the measured value, more accurate measurement is possible, as shown in Figure 4 As described above, the construction may be facilitated by installing the horizontal system 70 or the vertical system 80 on the X axis and the Y axis outside the main body 60.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 제 2실시예를 나타낸 도면이고, 도 3은 상기 도 2의 작동예를 나타낸 좌측면도이다.2 is a view showing a second embodiment of the internal displacement measurement device using the optical fiber grating sensor according to the present invention, Figure 3 is a left side view showing an operation example of the FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2실시예에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치(A2)는, 피측정대상물에 설치되어 변형에 의한 각도의 변 형값을 측정하기 위한 것으로, 피측정대상물이 수직면이 아닌 경사면, 특히 상부가 전방으로 돌출된 형태의 경사일 경우 회전체의 정확한 동작이 가능해질 수 있도록 피측정대상물의 기울기에 대응하여 자연적으로 회전되어 회전체(20) 및 고정체(21)와 추(40)가 항상 지면에 대해 수직상태를 유지할 수 있도록 한 자세유지장치(30)가 설치된 것을 특징으로 한다.2 and 3, the internal displacement measurement device A2 using the optical fiber grating sensor according to the second exemplary embodiment of the present invention is installed on an object to be measured to measure a deformation value of an angle due to deformation. When the object to be measured is an inclined surface rather than a vertical surface, particularly an inclined shape in which the upper part protrudes forward, the rotating body 20 is naturally rotated in response to the inclination of the object to be measured so that the accurate operation of the rotating body can be performed. It is characterized in that the posture maintaining device 30 is installed so that the stationary body 21 and the weight 40 are always maintained perpendicular to the ground.

상기 제 2실시예의 구성을 살펴보면, 피측정대상물에 설치되는 본체(60)와; 상기 본체(60)의 전면에 수평으로 이격 설치된 복수개의 지지대(301)와, 상기 복수개의 지지대(301)를 연결하되, 각 지지대(301)에 베어링으로 결합되어 회전가능하게 설치된 수평바(302)로 구성된 자세유지장치(30)와; 상기 수평바(302)의 내면 일측에 고정되게 설치된 고정체(21)와; 상기 고정체(21)와 이격되며, 상기 수평바(302)의 내면 타측에 베어링 결합에 의해 회전가능하게 설치된 회전체(20)와; 상기 고정체(21)의 상부 외측면에 접착되고, 상기 회전체(20)의 상부 외측면에 접착되어 긴장 상태를 유지하도록 수평으로 설치되고, 그 양단부에 광단자가 각기 설치된 광섬유(11)와; 상기 고정체(21)와 회전체(20) 사이의 광섬유(11) 상에 설치되는 광섬유격자센서(10)와; 상기 회전체(20)의 하부와 소정 길이의 지지대(301)에 의해 연결되어 수직상태로 설치된 추(40)로 구성된다. Looking at the configuration of the second embodiment, the main body 60 is installed on the object to be measured; Horizontal bars 302 connected to the plurality of supports 301 horizontally spaced apart on the front of the main body 60 and the plurality of supports 301, rotatably coupled to each support 301 by a bearing. Posture maintenance device 30 composed of; A fixed body 21 fixedly installed at one side of an inner surface of the horizontal bar 302; A rotating body 20 spaced apart from the fixed body 21 and rotatably installed on the other side of the inner surface of the horizontal bar 302 by bearing coupling; An optical fiber 11 attached to an upper outer surface of the fixing body 21, horizontally attached to an upper outer surface of the rotating body 20 to maintain a tension state, and optical terminals 11 each having optical terminals at both ends thereof; An optical fiber grating sensor 10 installed on the optical fiber 11 between the fixed body 21 and the rotating body 20; It is composed of a weight 40 installed in a vertical state connected by a lower portion of the rotating body 20 and a support 301 of a predetermined length.

상기 자세유지장치(30)는, 본체(60)의 전면에 수평으로 이격 설치된 복수개의 브라켓(301)과, 상기 복수개의 브라켓(301)을 연결하되, 각 지지대(301)에 베어링으로 결합되어 회전가능하게 설치된 수평바(302)로 구성된다.The posture maintaining device 30 connects the plurality of brackets 301 horizontally spaced apart on the front of the main body 60 and the plurality of brackets 301, and is coupled to each support 301 by a bearing to rotate. It is composed of a horizontal bar (302) installed possibly.

따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 소정 각도(θ)로 기울어진 피측정대상물 에 본체(60)를 설치할 경우, 상기 각도(θ)에 비례하여 상기 자세유지장치(30)의 수평바(302)가 회전함으로써 회전체(20) 및 고정체(21) 그리고 추(40)가 항상 지면에 대해 수직상태를 유지할 수 있어, 회전체(20)와 축(20a)이 편향됨을 방지할 수 있어 정확하게 동작을 보장할 수 있으므로 계측이 보다 정밀하게 이루어질 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 3, when the main body 60 is installed on the measurement target inclined at a predetermined angle θ, the horizontal bar 302 of the posture maintaining device 30 is proportional to the angle θ. By rotating the rotating body 20, the fixed body 21 and the weight 40 can always be perpendicular to the ground, it is possible to prevent the rotating body 20 and the shaft 20a from being deflected to operate correctly As a result, the measurement can be made more precisely.

상기 본 발명의 제2실시예에 있어서도, 상기 추(40)의 양측에 전술한 변위조절기(50)가 설치되며, 이에 대한 반복 설명은 생략한다.Also in the second embodiment of the present invention, the above-described displacement controller 50 is provided on both sides of the weight 40, the repeated description thereof will be omitted.

상기 본 발명의 제2실시예에 따르면, 하나의 수평바(30)의 내측면에 회전체(20)를 설치하고, 이 회전체(20)에 지지대(41)를 고정시키고, 추(40)를 부착한다. According to the second embodiment of the present invention, the rotating body 20 is installed on the inner side of one horizontal bar 30, the support 41 is fixed to the rotating body 20, the weight 40 Attach.

그리고, 고정체(21)를 회전체와 일정거리를 이격하여 설치하고, 회전체와 고정체 외부에 광섬유격자센서(10)를 부착 고정한다. Then, the fixing body 21 is installed at a predetermined distance apart from the rotating body, and the optical fiber lattice sensor 10 is fixed to the rotating body and the outside of the fixing body.

이때, 고정체(21)를 회전시켜 광섬유격자센서(10)에 적당한 인장력을 가한 후 회전방지볼트(21b)를 체결함으로써 고정체(21)의 회전을 방지한다. At this time, by rotating the fixing body 21 to apply an appropriate tensile force to the optical fiber grid sensor 10, and then to prevent the rotation of the fixing body 21 by fastening the anti-rotation bolt (21b).

따라서, 본체(60)가 부착된 피측정대상물이 회전하면, 브라켓(301)과 베어링(30a)으로 결합된 수평바(30)도 피측정대상물과 일체거동을 하여 회전하게 되므로, 추(40)는 역방향으로 회전하게 된다. Therefore, when the object to be attached to which the main body 60 is attached rotates, the horizontal bar 30 coupled to the bracket 301 and the bearing 30a also rotates integrally with the object to be measured. Will rotate in the reverse direction.

이때, 지지대(41)와 연동하여 회전체(20)가 회전함으로써 광섬유격자센서(10)에 인장력을 가하여 광섬유격자센서(10)의 길이변화를 유도한다. At this time, by rotating the rotating body 20 in conjunction with the support 41 to apply a tensile force to the optical fiber grid sensor 10 to induce a change in the length of the optical fiber grid sensor 10.

즉, 수평바(30)의 회전 각도에 비례하여 추(40)에 의해 발생되는 회전력의 크기가 비례적으로 변화하고, 광섬유격자센서(10)에서 그 장력을 감지하여 각도로 환산할 수 있게 된다. That is, the magnitude of the rotational force generated by the weight 40 is proportionally changed in proportion to the rotation angle of the horizontal bar 30, and the optical fiber grid sensor 10 can detect the tension and convert the angle into an angle. .

따라서, 본 발명의 제 2실시예에 따르면, 본체(60)에 설치된 브라켓(301)에 수평바(30)가 베어링 결합됨으로써, 기울기(θ)에 따라 회전하여 자동으로 각도 보정이 수행될 수 있어 정확한 각도측정을 가능하게 하고, 시공시 오차를 보정할 수 있다.Therefore, according to the second embodiment of the present invention, the horizontal bar 30 is coupled to the bracket 301 installed in the main body 60, the angle correction can be performed automatically by rotating in accordance with the inclination (θ) Accurate angle measurement is possible, and errors in construction can be corrected.

또한, 추(40)의 양 측면에 변위조절부(50)를 설치하여, 전술한 바와 같이 필요 이상의 변위발생으로 인한 광섬유격자센서(10)의 내구성 저하를 방지하며, 이동시에는 조절볼트(50a)를 조여 추(40)를 고정시킴으로써 충격에 의한 광섬유격자센서(10)의 파손을 방지한다. In addition, by installing the displacement adjusting unit 50 on both sides of the weight 40, as described above to prevent the degradation of the durability of the optical fiber grating sensor 10 due to the occurrence of displacement more than necessary, the adjustment bolt (50a) during movement By fixing the weight 40 to prevent damage to the optical fiber grating sensor 10 by the impact.

전술한 본 발명의 제 1 및 제 2실시예에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치를 이용한 계측방법을 설명하면 다음과 같다.The measurement method using the hole displacement measuring apparatus using the optical fiber grating sensors according to the first and second embodiments of the present invention described above is as follows.

광섬유격자센서(10)의 파장변위량을 측정하여 이를 기준값으로 설정하는 1단계(S1)와; 본체(60)를 터널 벽면과 같은 피측정대상물에 설치하는 2단계(S2)와; 지반의 변동에 의해 피측정대상물의 기울어짐에 연동되어 추(40)가 회전함으로써 광섬유격자센서(10)의 인장 및 수축에 따른 파장변위값을 측정하는 3단계(S3)와; 상기 3단계(S3)에서 측정한 파장변위값을 수식에 대입하여 각도변위를 구하는 4단계(S4)를 포함하여 이루어진다.A first step (S1) of measuring the wavelength displacement of the optical fiber grating sensor 10 and setting it as a reference value; Installing the main body 60 on an object to be measured such as a tunnel wall surface (S2); A third step (S3) of measuring the wavelength displacement value according to the tension and contraction of the optical fiber grating sensor 10 by rotating the weight 40 in association with the inclination of the object to be measured by the ground change; It includes four steps (S4) to obtain the angular displacement by substituting the wavelength displacement value measured in the third step (S3) to the equation.

여기서, 상기 4단계(S4)의 수식은,Here, the formula of step 4 (S4),

y = 0.6264 ㅇ x y = 0.6264 ㅇ x

y : 각도변위 x : 파장변위값y: angular displacement x: wavelength displacement

이며, 상기 [수식 1]을 통해 각도변위를 구하게 된다.It is to obtain the angular displacement through the above [Equation 1].

도 1을 참조하면, 상기 [수식 1]의 계수는 축(20a)의 중심부터 추(40)의 무게중심까지의 거리(L)과 축(20a)의 중심과 광섬유(11)의 접점까지의 거리(ℓ)의 비율에 따라 변동된다.1, the coefficient of [Equation 1] is the distance (L) from the center of the axis 20a to the center of gravity of the weight 40 and the center of the axis 20a and the contact point of the optical fiber 11 It varies according to the ratio of the distance l.

또한, 상기 [수식 1]의 계수는 추(40)의 무게에 따라 변동된다.In addition, the coefficient of [Equation 1] varies depending on the weight of the weight 40.

도 5는 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 제 3실시예를 나타낸 도면이고, 도 6 및 도 7은 상기 도 5에 대한 변형된 실시예를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a third embodiment of the hole displacement measuring apparatus using the optical fiber grating sensor according to the present invention, Figures 6 and 7 is a view showing a modified embodiment of the FIG.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제 3실시예에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치(A3)는, 피측정대상물에 설치되어 진동에 의한 중력가속도의 변화값(G)을 측정하기 위한 것이다.Referring to FIG. 5, the internal displacement measurement device A3 using the optical fiber grating sensor according to the third exemplary embodiment of the present invention is installed on an object to be measured to measure a change value G of a gravitational acceleration due to vibration. will be.

그 구성은, 피측정대상물에 설치되는 본체(60)와; 상기 본체(60)의 전면에 고정되게 설치된 고정체(21)와; 상기 고정체(21)와 소정 거리로 이격되어 수평되게 설치되며, 베어링 결합에 의해 회전이 가능하게 상기 본체(60) 내에 설치된 회전체(20)와; 상기 고정체(21)와 회전체(20)의 상부 외측면과 하부 외측면에 접착되어 긴장 상태를 유지하도록 수평으로 연결되고, 그 양단부에 광단자(13)가 각기 설치된 상,하부 광섬유(111)(112)와; 상기 고정체(21)와 회전체(20)의 상부 외측면에 설치된 상부 광섬유(11) 상에 설치되는 광섬유격자센서(10)와; 상기 회전체(20)의 하부와 소정 길이의 지지대(41)에 의해 연결되어 수직상태로 설치된 추(40)로 구성된다. The configuration includes a main body 60 installed on the object to be measured; A fixed body 21 fixedly installed on the front surface of the main body 60; A rotating body 20 spaced apart from the fixed body 21 by a predetermined distance and installed in the main body 60 to be rotatable by a bearing coupling; The upper and lower optical fibers 111 are attached to the upper and lower outer surfaces of the fixing body 21 and the rotating body 20 so as to be horizontally connected to each other to maintain a tension state, and optical terminals 13 are installed at both ends thereof. 112; An optical fiber lattice sensor 10 installed on the upper optical fiber 11 installed on the upper outer surface of the fixed body 21 and the rotating body 20; It is composed of a weight 40 installed in a vertical state connected by a lower portion of the rotating body 20 and the support 41 of a predetermined length.

상,하부 광섬유(111)(112)는 상기 고정체(21)와 회전체(20)의 상부 외측면과 하부 외측면을 감싸도록 배치한 후 접착시킴으로써 긴장 상태를 유지하도록 수평으로 연결된다. The upper and lower optical fibers 111 and 112 are horizontally connected to maintain the tensioned state by arranging the upper and lower outer surfaces of the fixture 21 and the rotating body 20 to surround the upper and lower outer surfaces.

상기 본 발명의 제 3실시예는, 본체(60)의 전면에 고정체(21)를 설치하고, 이에 이격되게 설치된 축(20a)에 회전체(20)를 결합시키며, 상기 축(20a)과 회전체(20)는 전술한 바와 같이 베어링으로 결합된다. In the third embodiment of the present invention, the fixed body 21 is installed on the front surface of the main body 60, and the rotating body 20 is coupled to the shaft 20a spaced apart from the main body 60, and the shaft 20a and The rotor 20 is coupled to the bearing as described above.

전술한 본 발명의 제 3실시예에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치를 이용한 계측방법을 설명하면 다음과 같다.The measurement method using the hole displacement measuring apparatus using the optical fiber grating sensor according to the third embodiment of the present invention described above is as follows.

상기 본체(60)를 반시계방향으로 90ㅀ회전시켜 추(40)의 회전에 의해 상부 광섬유(111)가 수축되고 하부 광섬유(112)가 인장되도록 하는 1단계(S1)와; 상기 1단계(S1)에서의 광섬유격자센서(10)의 파장변위량을 측정하여 이를 중력가속도 1G의 기준값으로 설정하는 2단계(S2)와; 상기 본체(60)를 시계방향으로 회전시켜 90ㅀ회전시켜 추(40)가 원위치되도록 하는 3단계(S3)와; 본체(60)를 터널 벽면과 같은 피측정대상물에 설치하는 4단계(S4)와; 지반의 변동에 의해 피측정대상물의 좌우방향 진동에 연동되어 추(40)가 진동함으로써 광섬유격자센서(10)의 파장변위값을 측정하는 5단계(S5)와; 상기 5단계(S5)에서 측정한 파장변위값을 수식에 대입하여 추(40)의 장력(g)을 구한 후 그 변위량을 상기 3단계(S3)의 기준값에 대비하여 변화된 중력가속도(G)를 구하는 6단계(S6)를 포함하여 이루어진다.A first step (S1) of rotating the main body 60 in a counterclockwise direction so that the upper optical fiber 111 is contracted by the rotation of the weight 40 and the lower optical fiber 112 is tensioned; A second step (S2) of measuring the wavelength displacement of the optical fiber grating sensor 10 in the first step (S1) and setting it as a reference value of the gravity acceleration 1G; Step 3 (S3) to rotate the main body 60 in the clockwise direction to rotate 90 ° so that the weight 40 is in place; Installing the main body 60 on an object to be measured such as a tunnel wall surface (S4); Step 5 (S5) of measuring the wavelength displacement value of the optical fiber grating sensor 10 by vibrating the weight 40 in conjunction with the left and right vibration of the object to be measured by the ground change; Obtain the tension (g) of the weight (40) by substituting the wavelength displacement value measured in step 5 (S5) into the equation, and then change the gravitational acceleration (G), the displacement amount of which is compared with the reference value of step 3 (S3). Obtaining is made including six steps (S6).

여기서, 상기 6단계(S6)의 수식은,Here, the formula of step 6 (S6),

y = 0.0136ㅇx + 0.0009y = 0.0136 ° x + 0.0009

y : 추의 장력(g) x : 파장변위값y: Tension of the weight (g) x: Wavelength displacement

이며, 상기 [수식 2]을 통해 중력가속도(G)를 구하게 된다.The gravitational acceleration G is obtained through Equation 2.

상기 [수식 2]의 계수는 축(20a)의 중심부터 추(40)의 무게중심까지의 거리(L)과 축(20a)의 중심과 광섬유(111)의 접점까지의 거리(ℓ)의 비율에 따라 변동된다.The coefficient of Equation 2 is a ratio of the distance L from the center of the shaft 20a to the center of gravity of the weight 40 and the distance L between the center of the shaft 20a and the contact point of the optical fiber 111. Will fluctuate accordingly.

또한, 상기 [수식 2]의 계수는 추(40)의 무게에 따라 변동된다.In addition, the coefficient of [Equation 2] is varied according to the weight of the weight (40).

이때, 도 6과 같이, 전술한 본 발명의 제 3실시예에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치에서, 상,하부 광섬유(111,112)에 모두 광섬유격자센서(10a,10b)를 설치함으로써, 상,하부 광섬유(111,112)에 가해지는 인장력과 압축력이 대칭으로 작용하여 정밀한 계측을 가능하게 한다. At this time, as shown in Figure 6, in the internal displacement measurement device using the optical fiber grating sensor according to the third embodiment of the present invention, by installing the optical fiber grating sensors (10a, 10b) in both the upper and lower optical fibers (111, 112), The tensile force and the compressive force applied to the upper and lower optical fibers 111 and 112 act symmetrically to enable precise measurement.

또한, 상기 광섬유격자센서(111,112) 중 어느 하나를 온도 보상용으로 사용할 수도 있다.In addition, any one of the optical fiber grating sensors 111 and 112 may be used for temperature compensation.

한편, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 추(40)는 회전체(20)의 측부와 소정 길이의 지지대(301)에 의해 연결되되 수평상태로 설치될 수도 있는데, 이렇게 추(40)를 수평으로 설치함으로써 상하 진동의 감지가 용이한 장점이 있다.On the other hand, as shown in Figure 7, the weight 40 is connected to the side of the rotating body 20 by a support 301 of a predetermined length may be installed in a horizontal state, so the weight 40 is horizontal By installing, there is an advantage of easy detection of vertical vibration.

도 8은 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 제 4 실시예를 나타낸 도면이다.8 is a view showing a fourth embodiment of the apparatus for measuring the internal displacement using the optical fiber grating sensor according to the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제 4실시예에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치(A4)는, 진동에 의한 중력가속도의 변형값을 측정하기 위한 것으로, 피측정대상물에 설치되는 본체(60)와; 상기 본체(60)의 전면에 베어링 결합으로 회전이 가능하게 설치된 회전체(20)와; 상기 회전체(20)의 양측에 소정 거리로 이격되어 수평되게 설치되며, 고정 설치된 제 1 및 제2고정체(212)(214)와; 상기 회전체(20)의 외주면에 권취된 후 일측은 상기 제 1고정체(212)에 접착되고, 타측은 상기 제 2고정체(214)에 접착되어 긴장 상태를 유지하도록 수평으로 연결되고, 그 양단부에 광단자(13)가 각기 설치된 광섬유(11)와; 상기 제 1고정체(212)와 회전체(20)를 연결하는 광섬유(113) 상에 설치되는 광섬유격자센서(10)와; 상기 회전체(20)의 하부와 소정 길이의 지지대(301)에 의해 연결되어 수직상태로 설치된 추(40)로 구성된다. Referring to FIG. 8, the internal hole displacement measuring apparatus A4 using the optical fiber grating sensor according to the fourth exemplary embodiment of the present invention measures a strain value of gravity acceleration due to vibration, and is provided in a main body installed on an object to be measured. 60; A rotating body (20) installed to be rotatable by bearing coupling on a front surface of the main body (60); First and second fixed bodies 212 and 214 that are horizontally spaced apart at a predetermined distance from both sides of the rotating body 20 and fixedly installed; After being wound on the outer circumferential surface of the rotating body 20, one side is bonded to the first fixing body 212, the other side is bonded to the second fixing body 214 is connected horizontally to maintain a tension state, Optical fibers 11 each having optical terminals 13 provided at both ends thereof; An optical fiber lattice sensor 10 installed on the optical fiber 113 connecting the first fixing body 212 and the rotating body 20; It is composed of a weight 40 installed in a vertical state connected by a lower portion of the rotating body 20 and a support 301 of a predetermined length.

도 9는 상기 도 8의 다른 실시예를 나타낸 도면으로써, 상기 본 발명의 제 4실시예에 있어서, 상기 제 2고정체(21)와 회전체(20)를 연결하는 광섬유(114) 상에도 광섬유격자센서(10b)가 설치된다.FIG. 9 is a view showing another embodiment of FIG. 8, and in the fourth embodiment of the present invention, an optical fiber is also provided on an optical fiber 114 connecting the second fixing body 21 and the rotating body 20. The grating sensor 10b is installed.

전술한 본 발명의 제 3 및 제 4실시예에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치(A3,A4)도 상기 제 1 및 제 2실시예(A1,A2)와 마찬가지로 각도측정용으로도 사용가능함은 물론이다.As described above, the internal displacement measurement devices A3 and A4 using the optical fiber grating sensors according to the third and fourth embodiments of the present invention are also used for the angle measurement as in the first and second embodiments A1 and A2. Of course it is possible.

도 10은 본 발명에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.10 is a view showing another embodiment of the internal displacement measurement device using an optical fiber grating sensor according to the present invention.

도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제 1 내지 제 4실시예에 따른 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치에 있어서, 상기 회전체(20)는, 고정체(21)와 소정 거리로 이격되어 수평되게 설치되며, 베어링 결합에 의해 회전이 가능하게 상기 본체(60) 내에 설치되고, 하부에 중량부재(20b)가 일체로 형성되어 편심결합되도록 한 것이다. As shown in FIG. 10, in the hole displacement measuring apparatus using the optical fiber grating sensors according to the first to fourth embodiments of the present invention, the rotor 20 is spaced apart from the fixed body 21 by a predetermined distance. It is installed horizontally, is installed in the main body 60 so as to be rotatable by the bearing coupling, the weight member 20b is formed integrally to the lower portion to be eccentrically coupled.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, all such modifications and modifications being attached It is obvious that the claims belong to the claims.

이상에서 기술한 바와 같이 본 발명은, 기존의 전기식 시스템의 단점인 전자기파의 영향을 완벽히 극복하여 그동안 불가능했던 운행 중인 지하철의 터널 내공 변위를 상시 계측할 수 있게 하고, 광섬유격자센서의 우수한 특성으로 인하여 그 정밀도 또한 높일 수 있으며, 한 가닥의 광섬유로 최대 20여개의 센서를 직렬 연결할 수 있어 기존의 전기식 시스템 보다 훨씬 적은 공간을 필요로 하며, 광섬유격자센서 자체가 고유한 파장 값을 가지므로 피측정대상물의 초기값 대비 누적 변형을 계측할 수 있는 장점이 있다. As described above, the present invention completely overcomes the effects of electromagnetic waves, which are disadvantages of the conventional electric system, and enables to always measure tunnel displacement of a subway in operation, which has been impossible, and due to the excellent characteristics of an optical fiber grating sensor. The accuracy can also be increased, and up to 20 sensors can be connected in series with one strand of optical fiber, which requires much less space than conventional electric systems, and the optical fiber grating sensor itself has a unique wavelength value. There is an advantage that can measure the cumulative deformation compared to the initial value of.

Claims (1)

피측정대상물에 설치되는 본체와; A main body installed on the object to be measured; 상기 본체의 전면에 고정되게 설치된 고정체와; A fixed body installed to be fixed to the front surface of the main body; 상기 고정체와 소정 거리로 이격되어 수평되게 설치되며, 베어링 결합에 의해 회전이 가능하게 상기 본체 내에 설치된 회전체와; A rotating body spaced apart from the fixed body by a predetermined distance and installed in the main body to be rotatable by a bearing coupling; 상기 고정체와 회전체의 상부 외측면에 긴장 상태를 유지하도록 수평으로 접착 연결된 광섬유와; An optical fiber adhesively connected horizontally to maintain a tension state on the upper outer surface of the fixed body and the rotating body; 상기 고정체와 회전체 사이의 광섬유 상에 설치되는 광섬유격자센서와; An optical fiber grating sensor installed on an optical fiber between the fixed body and the rotating body; 상기 회전체의 하부와 소정 길이의 지지대에 의해 연결되어 수직상태로 설치된 추를 포함하여 이루어지며, It is made by including a weight installed in a vertical state connected by a support of a predetermined length and the lower portion of the rotating body, 피측정대상물에 설치되어 변형에 의한 각도의 변형값을 측정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 광섬유격자센서를 이용한 내공변위 계측장치.It is installed in the object to be measured to measure the displacement value of the angle due to the deformation, the internal displacement measurement device using the optical fiber grating sensor, characterized in that.
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KR101225699B1 (en) * 2011-03-14 2013-01-24 이금석 An angle sensor for measuring convergence using fiber bragg grating sensor

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