KR20090002409U - Probe for fiber bragg grating temperature seonsor - Google Patents
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Abstract
본 고안은 광섬유 격자 온도 센서의 프로브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유 격자 온도 센서의 프로브의 케이스를 세라믹 재질로 형성함으로써 온도 전달 특성을 향상시키고 광섬유와 케이스의 인장과 열팽창에 따른 보상을 최소화하거나 할 수 있는 광섬유 격자 온도 센서의 프로브에 관한 것이다.The present invention relates to a probe of an optical fiber grating temperature sensor, and more particularly, by forming a case of the optical fiber grating temperature sensor probe made of a ceramic material, thereby improving temperature transfer characteristics and minimizing compensation due to tension and thermal expansion of the optical fiber and the case. A probe of an optical fiber grating temperature sensor can be provided.
본 고안에 따른 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는, 격자가 형성된 광섬유 코어의 말단과, 그 광섬유 코어의 말단을 둘러싸는 케이스를 포함하여 구성된 광섬유 격자 온도 센서의 프로브에 있어서, 상기 케이스는 세라믹 재질이고, 상기 케이스의 입구에는 광섬유의 코어를 둘러싸는 재킷이 삽입되어 수용되는 재킷 삽입부가 형성되고, 그 재킷 삽입부의 내측에는 상기 재킷 삽입부로부터 이어져 상기 광섬유 코어의 말단이 삽입되는 코어 삽입부가 형성되며, 상기 코어 삽입부에 광섬유 코어의 말단이 삽입되고 상기 재킷 삽입부에 광섬유의 재킷이 삽입된 상태에서 재킷 삽입부의 입구를 일주하여 상기 케이스와 상기 광섬유 재킷이 본딩된 것을 특징으로 한다.In the probe of the optical fiber grating temperature sensor according to the present invention, the probe of the optical fiber grating temperature sensor comprising a terminal surrounding the end of the optical fiber core with a grating formed, the case is a ceramic material, The inlet of the case is formed with a jacket insert is inserted into the jacket surrounding the core of the optical fiber is inserted, the inner core of the jacket insert is formed from the core insert portion is inserted into the end of the optical fiber core from the jacket insert, The end of the optical fiber core is inserted into the core inserting portion, and the case and the optical fiber jacket are bonded by circumference of the inlet of the jacket inserting portion in a state where the jacket of the optical fiber is inserted into the jacket inserting portion.
광섬유, FBG, 센서 Fiber optic, FBG, sensor
Description
본 고안은 광섬유 격자 온도 센서의 프로브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유 격자 온도 센서의 프로브의 케이스를 세라믹 재질로 형성함으로써 온도 전달 특성을 향상시키고 광섬유와 케이스의 인장과 열팽창에 따른 보상을 최소화하거나 할 수 있는 광섬유 격자 온도 센서의 프로브에 관한 것이다.The present invention relates to a probe of an optical fiber grating temperature sensor, and more particularly, by forming a case of the optical fiber grating temperature sensor probe made of a ceramic material, thereby improving temperature transfer characteristics and minimizing compensation due to tension and thermal expansion of the optical fiber and the case. A probe of an optical fiber grating temperature sensor can be provided.
일반적으로 광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating)는 광섬유 코어(core)에 축방향으로 주기적인 굴절률 변화를 유도한 것이다. 이 광섬유 격자는 브래그 조건을 만족하는 브래그 파장(Bragg wavelength) 중심으로 좁은 선폭(통상 0.1∼1nm)의 빛만 반사하게 되고 나머지 파장의 빛은 통과시키는 특성을 가진다. 이 브래그 파장은 광섬유 브래그 격자의 온도가 변화하거나 응력(stress)이 인가되면 그에 따라 변화하게 된다. 따라서 이 성질을 이용해서 온도, 변형률(strain), 압력 등을 측정하는 많은 광섬유 격자 센서들이 개발되어 왔다.In general, fiber Bragg gratings induce periodic cyclic refractive index changes in the fiber core. The optical fiber grating reflects light of a narrow line width (typically 0.1 to 1 nm) at the center of the Bragg wavelength that satisfies the Bragg conditions and passes the light of the remaining wavelengths. This Bragg wavelength changes according to the change of the temperature of the optical fiber Bragg grating or the application of stress. Therefore, many optical fiber grating sensors have been developed that use this property to measure temperature, strain and pressure.
도 1은 일반적인 광섬유 온도 센서의 구성을 도시한 도면이다. 도면을 참조하면 광섬유 격자 온도 센서는 온도 측정 대상이 되는 환경에 노출된 프로브(1)(2) 를 포함하여 구성된다. 프로브(1)(2)로부터 인출된 광섬유(F,F')는 커플러(C)에 의해 광원(P)과 광분석기(S)로 연결된 2개의 광섬유와 연결된다.1 is a view showing the configuration of a general optical fiber temperature sensor. Referring to the drawings, the optical fiber grating temperature sensor includes a probe (1) (2) exposed to the environment to be measured temperature. The optical fibers F and F 'drawn from the
상기와 같은 광섬유 격자 센서는 그 프로브의 크기가 작아서 측정 대상물의 표면에 부착하기가 용이하고, 복합재료 구조물 등에 삽입하는 것이 가능하다. 또한, 내구성과 내부식성이 우수하며, 전자기파의 영향을 받지 않는다.The optical fiber grating sensor as described above can be easily attached to the surface of the measurement object due to the small size of the probe, and can be inserted into a composite material structure or the like. In addition, it is excellent in durability and corrosion resistance, and is not affected by electromagnetic waves.
그런데, 인장과 열팽창에 매우 민감한 특성을 갖기 때문에 광섬유 격자 센서의 프로브는 인장과 열팽창에 의한 영향을 보상하여야 한다.However, the probe of the optical fiber grating sensor should compensate for the effects of the tensile and thermal expansion because it has a very sensitive characteristic of tensile and thermal expansion.
통상 광섬유 격자 센서의 프로브는 격자가 형성된 광섬유의 코어를 온도 전달 특성이 우수한 납재질의 케이스로 패키징한 구조를 갖는다.In general, a probe of an optical fiber grating sensor has a structure in which a core of an optical fiber in which a grating is formed is packaged into a case made of a lead material having excellent temperature transfer characteristics.
그러나, 납재질의 케이스로 패키징된 종래의 광섬유 격자 센서의 프로브는 케이스의 두께가 두꺼워 온도 변화 측정에 지연이 발생되는 단점을 갖는다.However, a probe of a conventional optical fiber grating sensor packaged in a case made of a lead material has a disadvantage in that a thickness of the case is thick and a delay occurs in measuring a temperature change.
또한, 납재질의 케이스로 패키징된 기존의 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는 광섬유 코어를 납재질의 케이스에 고정시켜 패키징하는 과정에서 발생된 케이스의 인장에 따른 영향을 받을 수 있을 뿐만 아니라 케이스와 광섬유 코어의 열팽창율의 차이로 열팽창에 따른 영향을 받는 단점을 갖는다.In addition, the probe of the conventional optical fiber grating temperature sensor packaged in the case of the lead material can not only be affected by the case tension generated during the process of fixing the optical fiber core to the case of the lead material, but also the case and the optical fiber core Due to the difference in thermal expansion rate of has a disadvantage that is affected by thermal expansion.
또한, 납재질의 케이스로 패키징된 기존의 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는 고온에서 케이스가 녹는 문제점을 갖는다.In addition, the probe of the conventional optical fiber grating temperature sensor packaged in a case of a lead material has a problem that the case is melted at a high temperature.
본 고안은 상기와 같은 점을 인식하여 안출된 것으로 본 고안의 목적은, 광섬유 격자 온도 센서의 프로브의 케이스를 세라믹 재질로 형성하여 온도 전달 특성을 향상시키고 광섬유와 케이스의 인장과 열팽창에 따른 보상을 최소화하거나 할 필요가 없고, 광섬유를 용이하게 고정시킬 수 있는 세라믹 재질의 케이스의 구조를 갖는 광섬유 격자 온도 센서의 프로브를 제공하는 것이다.The present invention was conceived by recognizing the above points, and the object of the present invention is to form a case of the probe of the optical fiber grating temperature sensor with a ceramic material to improve the temperature transfer characteristics and to compensate for the tension and thermal expansion of the optical fiber and the case. There is no need to minimize or provide a probe of an optical fiber grating temperature sensor having a structure of a case of ceramic material which can easily fix an optical fiber.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는, 격자가 형성된 광섬유 코어의 말단과, 그 광섬유 코어의 말단을 둘러싸는 케이스를 포함하여 구성된 광섬유 격자 온도 센서의 프로브에 있어서, 상기 케이스는 세라믹 재질이고, 상기 케이스의 입구에는 광섬유의 코어를 둘러싸는 재킷이 삽입되어 수용되는 재킷 삽입부가 형성되고, 그 재킷 삽입부의 내측에는 상기 재킷 삽입부로부터 이어져 상기 광섬유 코어의 말단이 삽입되는 코어 삽입부가 형성되며, 상기 코어 삽입부에 광섬유 코어의 말단이 삽입되고 상기 재킷 삽입부에 광섬유의 재킷이 삽입된 상태에서 재킷 삽입부의 입구를 일주하여 상기 케이스와 상기 광섬유 재킷이 본딩된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the probe of the optical fiber grating temperature sensor according to the present invention, in the probe of the optical fiber grating temperature sensor comprising a terminal surrounding the end of the optical fiber core with a grating formed, the case The case is made of a ceramic material, and an inlet of the case is formed with a jacket inserting portion which receives and inserts a jacket surrounding the core of the optical fiber, and an inner end of the optical fiber core is inserted from the jacket inserting portion inside the jacket inserting portion. The core insertion portion is formed, the end of the optical fiber core is inserted into the core insertion portion and the jacket is inserted into the jacket insertion portion in the state in which the jacket is inserted into the jacket insert portion characterized in that the case and the optical fiber jacket bonded It is done.
또한, 본 고안에 따른 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는, 상기 케이스의 외면에는 평면의 부착면이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the probe of the optical fiber grating temperature sensor according to the present invention, characterized in that the outer surface of the case is formed with a plane attachment surface.
상기와 같은 구성에 의하여 본 고안에 따른 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는 케이스를 세라믹 재질로 형성하여 온도 전달 특성을 향상시키고 광섬유와 케이스의 인장과 열팽창에 따른 보상을 최소화할 수 있고, 세라믹 재질의 케이스의 구조가 광섬유를 용이하게 고정시킬 수 있는 장점을 갖는다.According to the above configuration, the probe of the optical fiber grating temperature sensor according to the present invention may form a case made of a ceramic material to improve temperature transfer characteristics, and to minimize compensation due to tension and thermal expansion of the optical fiber and the case. Has the advantage that the structure of the optical fiber can be easily fixed.
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 고안에 따른 광섬유 격자 온도 센서의 프로브를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the embodiment shown in the drawings will be described in more detail the probe of the optical fiber grating temperature sensor according to the present invention.
도 2a는 본 고안의 일실예에 따른 광섬유 격자 센서의 프로브의 케이스를 도시한 절개사시도이고, 도 2b는 본 고안의 일실예에 따른 광섬유 격자 센서의 프로브의 구조를 도시한 단면도이다.Figure 2a is a cutaway perspective view showing a case of the probe of the optical fiber grating sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2b is a cross-sectional view showing the structure of the probe of the optical fiber grating sensor according to an embodiment of the present invention.
본 고안의 일실시예에 따른 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는 광섬유(F)의 말단부에 형성된 것으로 격자(B)가 형성된 광섬유(F) 코어의 말단(F2)과, 그 코어의 말단(F2)을 둘러싸는 케이스(10)를 포함하여 구성된다.The probe of the optical fiber grating temperature sensor according to the embodiment of the present invention is formed at the distal end of the optical fiber F, and the end F2 of the optical fiber F core having the grating B is formed and the end F2 of the core. It comprises a surrounding
상기 케이스(10)는 열전달 특성이 우수하고 광섬유 코어와 인장 및 열팽창 특성이 동일 또는 비슷한 세라믹 재질로 원기둥 형상으로 형성된다.The
상기 케이스(10)의 내부에는 코어의 말단(F2)이 삽입되기 위한 코어 삽입부(11)가 형성되고, 입구에는 코어 삽입부(11)에 코어의 말단(F2)이 삽입된 광섬유(F)를 케이스(10)에 고정시킬 수 있도록 광섬유 재킷(F1)이 삽입되어 고정되기 위한 재킷 삽입부(12)가 형성된다. 즉, 상기 케이스(10)의 입구에는 광섬유(F)의 코어를 둘러싸는 재킷(F1)이 삽입되어 수용되는 재킷 삽입부(12)가 형성되고, 그 재킷 삽입부(12)의 내측에는 상기 재킷 삽입부(12)로부터 이어져 상기 광섬유 코어의 말단(F2)이 삽입되는 코어 삽입부(11)가 형성된다.In the
상기와 같이 형성된 케이스(10)에는 격자(B)가 형성된 코어 말단(F2)이 삽입되어 고정된다. 즉, 상기 코어 삽입부(11)에 광섬유 코어의 말단(F2)이 삽입되고 상기 재킷 삽입부(12)에 광섬유의 재킷(F1)이 삽입되며, 그 상태에서 재킷 삽입부(12)의 입구를 일주하여 상기 케이스(10)와 상기 광섬유 재킷(F1)이 금이나 주석과 같은 본딩재(B)로 본딩되어 광섬유 코어의 말단(F2)이 케이스(10)로 둘러싸여 서로 고정된다.The core end F2 having the lattice B formed therein is inserted into and fixed to the
상기와 같이 형성된 광섬유 격자 온도 센서의 프로브(10)는 온도 측정이 필요한 장소에 위치되어 사용된다.The
한편, 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는 벽면과 같이 평면에 부착되어 사용되는 경우가 발생되며, 그 경우에는 광섬유 격자 온도 센서의 프로브에 부착면이 구비되는 것이 바람직하다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는 그 케이스(10)가 원기둥 형상으로 형성되어 벽면과 같은 평면에 부착시키기가 용이하지 않은데, 도 3에 도시된 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는 그 케이스(20)가 육면체 형상으로 형성되어 그 6개의 면 중 어느 한 면을 부착면이 되는 구조를 갖는다. 즉, 본 고안의 다른 실시예에 따른 광섬유 격자 온도 센서의 프로브의 케이스(20)를 절개하여 도시한 도 3을 참조하면, 내부에 코어 삽입부(21)가 형성되고 입구에 재킷 삽입부(22)가 납작한 육면체 형상으로 형성되어 그 6개의 외면 중에서 넙적한 평면 중 하나는 부착면이 된다.On the other hand, the probe of the optical fiber grating temperature sensor may be used to be attached to the plane, such as a wall surface, in which case it is preferable that the probe surface of the optical fiber grating temperature sensor is provided. The probe of the optical fiber grating temperature sensor illustrated in FIGS. 2A and 2B is not easily attached to a plane such as a wall because the
앞에서 설명되고 도면에 도시된 광섬유 격자 온도 센서의 프로브는 본 고안을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 고안의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 고안의 보호범위는 이하의 실용신안등록청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 고안의 보호범위에 속한다고 할 것이다.The probe of the optical fiber grating temperature sensor described above and shown in the drawings is only one embodiment for carrying out the present invention, and should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is determined only by the matters described in the following Utility Model Registration Claims, and the embodiments of the present invention which have been improved and changed without departing from the gist of the present invention are obvious to those skilled in the art. As long as it is one of the protection scope of the present invention.
도 1은 일반적인 광섬유 온도 센서의 구성을 도시한 도면1 is a view showing the configuration of a typical optical fiber temperature sensor
도 2a는 본 고안의 일실예에 따른 광섬유 격자 센서의 프로브의 케이스를 도시한 절개사시도Figure 2a is a perspective view showing a case of the probe of the optical fiber grating sensor according to an embodiment of the present invention
도 2b는 본 고안의 일실예에 따른 광섬유 격자 센서의 프로브의 구조를 도시한 단면도 Figure 2b is a cross-sectional view showing the structure of the probe of the optical fiber grating sensor according to an embodiment of the present invention
도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 광섬유 격자 온도 센서의 프로브의 케이스를 도시한 절개사시도3 is a perspective view showing a case of the probe of the optical fiber grating temperature sensor according to another embodiment of the present invention
<주요 도면부호에 대한 간단한 설명><Short description of the major reference symbols>
10,20 프로브 케이스10,20 probe cases
11,21 코어 삽입부 11,21 core insert
12,22 재킷 삽입부 12,22 jacket insert
B 본딩재B bonding material
F 광섬유F fiber optic
F1 광섬유 재킷 F1 fiber optic jacket
F2 코어 말단 F2 core end
B 격자 B grid
Claims (2)
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