KR20110137738A - 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법 및 장치 - Google Patents

물리적 크기의 공간 분해 측정 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110137738A
KR20110137738A KR1020110056684A KR20110056684A KR20110137738A KR 20110137738 A KR20110137738 A KR 20110137738A KR 1020110056684 A KR1020110056684 A KR 1020110056684A KR 20110056684 A KR20110056684 A KR 20110056684A KR 20110137738 A KR20110137738 A KR 20110137738A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency
signal
optical
physical size
optical signal
Prior art date
Application number
KR1020110056684A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101959566B1 (ko
Inventor
빌란트 힐
마틴 프로메
요헌 퀴블러
잉고 로다
Original Assignee
리오스 테크놀러지 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 리오스 테크놀러지 게엠베하 filed Critical 리오스 테크놀러지 게엠베하
Publication of KR20110137738A publication Critical patent/KR20110137738A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101959566B1 publication Critical patent/KR101959566B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2219/00—Thermometers with dedicated analog to digital converters

Abstract

물리적 크기의 공간 분해 측정 장치는 제 1 주파수를 가진 제 1 전기 신호(6) 및 차이 주파수만큼 위 제 1 주파수와 차이를 갖는, 제 2 주파수를 가진 제 2 전기 신호(7)를 발생시키는 수단, 측정 대상과 상호작용하여 변경될 수 있는, 위 제 1 주파수로 변조된 광 신호를 발생시키는 광학 방사선 소스, 위 광 신호로부터 생긴 전기 신호(10)를 위 제 2 신호(7)와 혼합할 수 있는 믹서(11), 하나 이상의 혼합된 신호(12)를 디지털화하기 위한 DA-변환기(13), 및 위 차이 주파수 또는 위 차이 주파수의 수배에 상응하는 제 3 주파수를 가진 제 3 전기 신호(8)를 발생시키는, 특히 DDS-시스템(3)으로서 형성된 수단을 포함하고, 위 DA-변환기(13)는 위 혼합된 신호(12)를 디지털화하기 위해 위 제 3 주파수로 샘플링할 수 있다.

Description

물리적 크기의 공간 분해 측정 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR SPATIAL-RESOLVED MEASURING OF A PHYSICAL SIZE}
이 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법 및 청구항 제 8항의 전제부에 따른 물리적 크기의 공간 분해 측정 장치에 관한 것이다.
정의: 광학 주파수 도메인 반사 측정(optical frequency domain reflectometry: OFDR)은 이하에서 OFDR-방법이라 한다. 직접 디지털 합성(direct digital synthesis: DDS)을 실시하기에 적합한 장치 또는 집적 회로 또는 시스템은 이하에서 DDS-시스템이라 한다. 이하에서 광, 광학 방사선 또는 광 신호는 광 스펙트럼 범위, 특히 XUV 내지 FIR에서 전자기 방사선을 의미한다.
OFDR-방법에 의해 유리 섬유에서 분산형 온도 감지(distributed temperature sensing: DTS) 시에 그리고 많은 다른 용도에서, 광 신호 또는 전기 신호의 진폭 및 위상을 신속히 그리고 저-잡음으로 측정하고자 한다. 이는 분산형 온도 감지의 시간- 및 온도 분해능을 위해 중요하다.
"System description FibroLaser Ⅱ", Siemens Cerberus Division W458e, Version 1.2e, 1999년 1월에는 전술한 방식의 방법 및 장치가 공지되어 있다. 거기에 설명된 장치는 신호 주파수 및 국부적 발진기 주파수를 발생시키기 위한 주파수 발생기를 포함하며, 위 국부적 발진기 주파수는 고정 차이 주파수만큼 신호 주파수와 차이를 갖는다. 레이저의 광학 방사선은 신호 주파수로 주파수 변조되고 광 섬유 내로 입력된다. 라만(Raman) 효과로 인해 역산란된, 위 광학 방사선의 성분들은 위 광 섬유로부터 출력되어 광 증배기에 의해 전기 신호들로 변환된다. 이 전기 신호들은 국부적 발진기 주파수와 혼합되고 아날로그로 필터링된다. 후속해서, 위 신호들은 디지털화되고 근거리로 푸리에 변환된다. 이렇게 해서 얻어진, 라만 효과로 인해 야기된 신호의 역산란 프로파일은 온도 계산의 기초를 형성한다.
이러한 측정 시스템은 고정 차이 주파수를 얻기 위해 신호 주파수가 국부적 발진기 주파수와 혼합되는, 소위 헤테로다인 수신기이다. 위 차이 주파수는 협대역으로 증폭되어 필터링될 수 있다. 그러나, 아날로그 시스템에서는 부품 공차 및 -드리프트에 의해 필터링이 한계에 부딪친다. 또한, 협대역 필터는 더 긴 정착 시간(settling time)을 필요로 하고, 위 정착 시간 동안 진폭 및 위상이 필터에 의해 영향을 받는다.
이 발명의 과제는 물리적 크기의 보다 신속한 및/또는 저-잡음의 측정을 가능하게 하는, 전술한 방식의 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
위 과제는 방법과 관련해서 청구항 제 1항의 특징들을 가진 전술한 방식의 방법에 의해 그리고 장치와 관련해서는 청구항 제 8항의 특징들을 가진 전술한 방식의 장치에 의해 해결된다. 종속 청구항들은 이 발명의 바람직한 실시예들을 제시한다.
청구항 제 1항에 따라, 제 3 주파수를 가진 제 3 전기 신호가 발생하고, 위 제 3 주파수는 차이 주파수 또는 차이 주파수의 수배에 상응하고, 혼합된 신호는 디지털화를 위해 제 3 주파수로 샘플링된다. 청구항 제 8항에 따라, 장치는 또한 제 3 주파수를 가진 제 3 전기 신호를 발생시키는 수단을 포함하고, 위 제 3 주파수는 차이 주파수 또는 차이 주파수의 수배에 상응하며, DA-변환기는 하나 이상의 혼합된 신호를 디지털화하기 위해 제 3 주파수로 샘플링할 수 있다. 이로 인해, 아날로그 필터 대신에 디지털 필터가 사용될 수 있으므로, 더 양호한 잡음 억압 및/또는 광 신호의 진폭 및 위상의 더 신속한 측정이 가능해진다.
제 1 및/또는 제 2 및/또는 제 3 전기 신호는 직접 디지털 합성에 의해 발생된다. 따라서, 제 1 전기 신호를 발생시키는 수단은 제 1 DDS-시스템이고 및/또는 제 2 전기 신호를 발생시키는 수단은 제 2 DDS-시스템이며 및/또는 제 3 전기 신호를 발생시키는 수단은 제 3 DDS-시스템이다. 3개의 전기 신호들을 발생시키기 위해 DDS-시스템을 사용함으로써, 디지털 기술로의 전환이 이루어진다.
바람직하게는 제 1 및/또는 제 2 및/또는 제 3 전기 신호의 직접 디지털 합성을 위해 클록 신호가 사용될 수 있다. 특히, 제 1 및 제 2 및 제 3 전기 신호의 직접 디지털 합성을 위해 동일한 클록 신호가 사용된다. 따라서, 장치는 또한 클록 제너레이터를 포함하고, 위 클록 제너레이터는 제 1 DDS-시스템 및/또는 제 2 DDS-시스템 및/또는 제 3 DDS-시스템에 하나의 클록 신호를 제공할 수 있다. 총 3개의 DDS-시스템에 동일한 클록 신호가 제공됨으로써, 예컨대 0.12 Hz의 DDS-분해능 범위에서 디지털화될 신호의 정확한 디지털 샘플링이 이루어진다. 바람직하게는 주파수 계산이 디지털 워드로 이루어지므로, 실수(real number)로 환산에 의한 라운딩 에러가 나타나지 않는다. 클록 신호의 드리프트는 총 3개의 DDS-시스템들에 동일하게 나타나므로, 항상 정확한 샘플링 주파수가 얻어진다.
주파수 발생 및 -샘플링의 위 개념에 의해 새로운 디지털 필터 기술의 사용이 가능해진다.
디지털 필터는 정착 시간을 필요로 하지 않는다. 구성에서 협대역의 아날로그 필터가 생략될 수 있다. 정확한 샘플링에 의해, 아날로그 기술에 의한 것보다 더 협대역 검출에 의해 더 높은 차이 주파수가 구현될 수 있다.
이 발명에 따른 방법 및 장치에 의해, 물리적 크기의 보다 신속한 및/또는 저-잡음의 측정이 가능해진다.
이 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부한 도면을 참고로 하는 하기의 바람직한 실시예 설명에 나타난다.
도 1은 이 발명에 따른 장치의 제 1 실시예의 개략도.
도 2는 이 발명에 따른 장치의 제 2 실시예의 개략도.
도 3은 이 발명에 따른 장치의 제 3 실시예의 개략도.
도 4는 이 발명에 따른 장치의 제 4 실시예의 개략도.
도면들에서, 동일한 또는 기능이 동일한 신호, 소자 또는 유닛은 동일한 도면 부호로 표시된다.
도 1에 도시된 제 1 실시예는 전기 신호를 발생시키는 수단으로서 제 1 DDS-시스템(1), 제 2 DDS-시스템(2) 및 제 3 DDS-시스템(3)을 포함한다. 장치는 또한 클록 신호(CLK)를 출력하는 클록 제너레이터(4)를 포함한다. 3개의 DDS-시스템(1, 2, 3)은 각각 동일한 클록 신호(5)를 사용한다.
제 1 DDS-시스템(1)은 시간에 따라 변하는 제 1 전기 신호(6)를 발생시키고, 위 제 1 전기 신호(6)는 시간에 따라 변하는 제 1 주파수 fRF(t)를 갖는다. 제 2 DDS-시스템(2)은 시간에 따라 변하는 제 2 주파수 fLO(t)를 가진, 시간에 따라 변하는 제 2 전기 신호(7)를 발생시킨다. 제 2 주파수 fLO(t)는 시간에 따라 변하지 않는 고정 차이 주파수 fZF 만큼 제 1 주파수 fRF(t)와 차이를 갖는다.
제 3 DDS-시스템(3)은 시간에 따라 변하는 제 3 전기 신호(8)를 발생시키고, 위 제 3 전기 신호는 차이 주파수 fZF 와 팩터 2N 의 곱에 상응하는, 시간에 따라 변하는 제 3 주파수를 갖는다. 여기서, N=0, 1, 2, ... 일 수 있다. N에 대한 바람직한 값들은 예컨대 2, 3, 4 또는 5이므로, 제 3 주파수는 차이 주파수 fZF 의 4배, 8배, 16배 또는 32배이다.
바람직하게 3개의 주파수 fRF(t), fLO(t) 및 fZF의 계산은 디지털 워드로 실행되기 때문에, 실수(real number)로 환산에 의한 라운딩 에러가 나타나지 않는다. 클록 신호(5)의 드리프트는 총 3개의 DDS-시스템(1, 2, 3)에 동일하게 나타난다. 즉, 상대적인 주파수 변동이 동일하다.
광 신호를 발생시키는 광학 방사선 소스와 더불어 측정 대상, 예컨대 광 섬유 및 광 검출기를 포함하는 측정 장치의 개략적으로만 도시된 부분은 도면 부호 9로 표시된다. 광 신호는 제 1 신호(6)에 의해 진폭 또는 주파수 변조된다. 변조는 예컨대 레이저로서 형성된 광학 방사선 소스의 상응하는 제어에 의해 이루어질 수 있다. 대안으로서, 광학 방사선 소스로부터 나온 광 신호가 광 변조기에 의해 변조될 수 있다.
변조된 광 신호는 측정 대상 내로 입력되고, 측정 대상과의 상호작용 후에 측정 대상으로부터 출력된다. 위 상호작용을 가능하게 하는 상응하는 수단들은 예컨대 커플러, 디커플러, 빔 스플리터 및 필터를 포함할 수 있다. 후속해서, 상호 작용으로 인해 변경된 광 신호가 광 검출기 내에서 하나 이상의 전기 신호(10)로 변환될 수 있다. 이를 위해 사용되는 변환기 수단들은 예컨대 광 증배기, 광 다이오드 또는 다른 센서 수단으로 형성될 수 있다.
측정 장치(9)로부터 출력된 전기 신호(10)는 믹서(11)에서 제 2 신호(7)와 혼합된다. 혼합된 신호(12)는 정확히 차이 주파수 fZF를 가지며, 측정 대상과의 상호작용에 의해 야기된 측정 정보는 혼합된 신호(12)의 진폭 및 위상에 포함된다.
혼합된 신호(12)는 AD-변환기(13)에서 디지털화된다. 혼합된 신호(12)는 제 3 전기 신호(8)의 제 3 주파수로 샘플링된다. 3개의 DDS-시스템(1, 2, 3)들 각각에 인가된 동일한 클록 신호(5)로 인해, 항상 정확하게 소정의 샘플링 주파수가 얻어진다.
디지털화된 신호는 디지털 필터(14)에 의해 필터링될 수 있다. 후속하는 평가 수단(15)에서, 필터링된 데이터가 평가됨으로써, 검출될 물리적 크기의 공간 분해된 측정 데이터가 결정될 수 있다.
도 2에 도시된 발명에 따른 장치의 제 2 실시예에서, OFDR-방법에 의해 광 섬유에서 분산형 온도 감지(DTS)가 실시된다.
도 2에는 특히 측정 장치가 상세히 도시된다. 측정 장치는 레이저(16)를 포함하며, 위 레이저는 제 1 전기 신호(6)의 제 1 주파수 fRF(t)로 주파수- 또는 진폭 변조된다.
변조는 예컨대 레이저(16)의 상응하는 제어에 의해 이루어질 수 있다. 대안으로서 레이저(16)로부터 출력된 광 신호(17)는 광 변조기에 의해 변조될 수 있다.
레이저(16) 대신 다른 광학 방사선 소스, 예컨대 고휘도 다이오드(SLD)가 사용될 수 있다.
측정 대상으로서, 광 섬유(18)가 사용되고, 위 광 섬유에서 특히 온도가 공간 분해식으로 검출되어야 한다. 광 섬유(18)와의 상호작용을 가능하게 하는 수단들은 도면 부호 19로 표시된다. 위 수단들(19)은 예컨대 커플러, 디커플러, 빔 스플리터 및 필터를 포함할 수 있다.
수단들(19)은 광 신호들(20a, 20b, 20c)에 대한 3개의 출력들을 포함한다. 3개 이상의 출력들을 제공하는 것도 가능하며, 제 4 출력은 예컨대 역산란된 방사선의 레일리(Rayleigh)-성분에 대해 사용될 수 있다. 제 1 광 신호(20a)는 레이저(16)로부터 출력된 1차 광 신호(17)에 상응하고, 이것으로부터 예컨대 빔 스플리터에 의해 분기될 수 있다.
제 2 광 신호(20b)는 광 섬유와의 라만(Raman)-상호작용에 의해 광 파장과 관련해서 변경되고, 역산란된 방사선의 스토크스(Stoks)-성분에 상응한다. 위 스토크스-성분의 분기를 위해 수단들(19)은 상응하는 필터를 포함할 수 있다.
제 3 광 신호(20c)도 광 섬유와의 라만(Raman)-상호작용에 의해 광 파장과 관련해서 변경되고, 역산란된 방사선의 안티-스토크스(Stoks)-성분에 상응한다. 위 안티-스토크스-성분의 분기를 위해 수단들(19)은 상응하는 필터를 포함할 수 있다.
광 신호들(20a, 20b, 20c)은 적합한 변환기 수단들(21a, 21b, 21c)에서 전기 신호들(10a, 10b, 10c)로 변환된다. 변환기 수단들(21a, 21b, 21c)은 이를 위해 예컨대 광 증배기, 광 다이오드, 애벌란시-광 다이오드 또는 다른 적합한 센서 수단 및 경우에 따라 전기 증폭기를 포함할 수 있다.
변환기 수단들(21a, 21b, 21c)로부터 출력된 전기 신호들(10a, 10b, 10c)은 각각 믹서(11a, 11b, 11c)에서 제 2 신호(7)와 혼합된다. 혼합에 의해 생긴 혼합된 신호(12a)는 차이 주파수 fZF 에 상응하는 주파수를 갖는다. 혼합에 의해 생긴 혼합된 신호들(12b, 12c)은 정확히 차이 주파수 fZF 를 가지며, 측정 대상과의 라만-상호작용에 의해 야기된 정보를 신호 진폭 및 신호 위상에 포함한다.
혼합된 신호들(12a, 12b, 12c)은 각각 AD-변환기(13a, 13b, 13c)에서 디지털화된다. 혼합된 신호들(12a, 12b, 12c) 각각은 제 3 전기 신호(8)의 제 3 주파수로 샘플링된다. 3개의 DDS-시스템들(1, 2, 3)의 각각에 인가되는 동일한 클록 신호들(5)에 의해 항상 정확히 소정의 샘플링 주파수가 얻어진다.
필터링은 후속 접속된 공통의 디지털 필터(14)에서 이루어지고, 위 필터는 제 1 실시예의 디지털 필터(14)에 상응할 수 있다. 후속하는 평가 수단(15) 내에서, 필터링된 데이터가 평가되고, 특히 푸리에 변환됨으로써, 검출될 물리적 크기의 공간 분해된 측정 데이터가 결정될 수 있다.
도 3에 따른 제 3 실시예는 레이저(16)가 제 1 전기 신호(6)의 제 1 주파수 fRF(t)로 직접 변조되지 않고, 제 1 광 변조기(22)가 레이저(16)로부터 나온 광학 방사선(23)의 변조를 위해 사용된다는 점에서 도 2에 따른 실시예와 다르다. 제 1 광 변조기(22)로부터 출력된 광 신호(17)가 수단들(19)을 통해 광 섬유(18)에 입력된다.
도 2를 참고로 이미 설명된, 수단들(19)로부터 나온 광 신호들(20a, 20b, 20c)에 추가해서, 제 3 실시예에서는 추가의 광 신호(20d)가 위 수단들(19)로부터 출력된다. 이 광 신호는 예컨대 광학 방사선의 역산란된 레일리-성분일 수 있다.
제 3 실시예에서도 단 3개의 광 신호들(20a, 20b, 20c)만을 제공하는 것도 가능하다. 또한, 제 2 실시예에서 제 4 광 신호(20d)가 검출되는 것도 가능하다.
또한, 제 2 광 변조기(24)가 제공되고, 위 광 변조기에서 레이저(16)의 광학 방사선(23)의 일부가 제 2 주파수 fLO(t)로 변조된다. 제 2 광 변조기(24)로부터 나온 광 신호(25)는 광 신호들(20a, 20b, 20c, 20d)과 광학적으로 혼합되거나 또는 위 신호와 결합된다.
위 혼합된 광 신호들(26a, 26b, 26c, 26d)은 적합한 변환기 수단들(21a, 21b, 21c, 21d)에서 전기 신호들(12a, 12b, 12c, 12d)로 변환된다. 제 2 실시예에서와 같이, 신호(12a)는 차이 주파수 fZF 에 상응하는 주파수를 갖는다. 또한, 신호들(12b, 12c, 12d)은 정확히 차이 주파수 fZF 를 가지며, 측정 대상과의 라만-상호작용에 의해 생긴 정보를 신호 진폭 및 신호 위상에 포함한다.
제 2 실시예에서와 같이, 혼합된 신호들(12a, 12b, 12c, 12d)은 각각 AD-변환기(13a, 13b, 13c, 13d)에서 디지털화된다. 혼합된 신호들(12a, 12b, 12c, 12d) 각각은 제 3 전기 신호(8)의 제 3 주파수로 샘플링된다. 3개의 DDS-시스템들(1, 2, 3)의 각각에 인가되는 동일한 클록 신호들(5)에 의해 항상 정확히 소정의 샘플링 주파수가 얻어진다.
제 4 실시예(도 4)는 제 3 실시예(도 3)와 미미하게만 상이하다. 제 1 광 변조기(22)로부터 나온 광 신호(17)가 서큘레이터(27)를 통해 광 섬유(18) 내로 입력된다. 광 섬유(18)로부터 나온 신호는 서큘레이터를 통해 제 2 광 변조기(24) 내로 이른다. 거기서, 제 2 주파수 fLO(t)에 의한 추가의 변조가 이루어지므로, 제 2 광 변조기(24)로부터 나온 광 신호(28)는 차이 주파수 fZF 로 변조된다.
위 신호(28)는 빔 스플리팅 및 필터링을 위한 수단(29) 내로 입력되고, 위 수단 내에서 위 신호가 필터링되어 개별 채널들로 스플리팅됨으로써, 수단(29)으로부터 광 신호들(26a, 26b, 26c, 26d)이 출력된다. 이 신호들은 제 2 및 제 3 실시예에서 설명된 바와 같이 후속 처리된다.
이 실시예에서도 단 3개의 광 신호들(26a, 26b, 26c)만을 제공하는 것도 가능하다. 또한, 제 2 실시예 및 제 3 실시예에서도 상응하는 부품들, 예컨대 서큘레이터들(27)이 사용될 수 있다.
1, 2, 3 DDS-시스템
4 클록 제너레이터
5 클록 신호
6, 7, 8 전기 신호
10, 10a, 10b, 10c 전기 신호
13, 13a, 13b, 13c DA-변환기
15 평가 수단
16 레이저
17 광 신호
18 광 섬유
20a, 20b, 20c, 20d 변경된 전기 신호
25 변조된 신호

Claims (10)

  1. 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법으로서,
    - 시간에 따라 변하는 제 1 주파수(fRF(t))를 가진 제 1 전기 신호(6)가 발생되는 단계,
    - 차이 주파수(fZF) 만큼 위 제 1 주파수(fRF(t))와 차이를 갖는, 시간에 따라 변하는 제 2 주파수(fLO(t))를 가진 제 2 전기 신호(7)가 발생되는 단계,
    - 광 신호(17)가 발생되어 위 제 1 주파수(fRF(t))로 변조되는 단계,
    - 위 광 신호(17)가 측정 대상과의 상호작용에 의해 변경되는 단계로서, 변경이 공간 분해식으로 측정될 물리적 크기에 대한 정보를 포함하는 단계,
    - 변경된 광 신호(20a, 20b, 20c, 20d)가 하나 이상의 전기 신호(10, 10a, 10b, 10c)로 변환되는 단계로서,
    - 위 변경된 광 신호(20a, 20b, 20c, 20d)가 변환 전에 위 제 2 주파수(fLO(t))로 변조되거나, 또는
    - 위 변경된 광 신호(20a, 20b, 20c, 20d)가 변환 전에 위 제 2 주파수(fLO(t))로 변조된 신호(25)와 혼합되거나, 또는
    - 위 하나 이상의 전기 신호(10, 10a, 10b, 10c)가 위 제 2 신호(7)와 혼합되는 단계,
    - 혼합된 신호(12, 12a, 12b, 12c, 12d)가 디지털화되는 단계,
    - 디지털화된 데이터로부터, 측정될 물리적 크기가 공간 분해식으로 결정되는 단계를 포함하는 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법에서,
    - 위 차이 주파수(fZF) 또는 위 차이 주파수(fZF)의 수배에 상응하는 제 3 주파수를 가진 제 3 전기 신호(8)가 발생되는 단계,
    - 위 혼합된 신호(12, 12a, 12b, 12c, 12d)가 디지털화를 위해 위 제 3 주파수로 샘플링되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법.
  2. 제 1항에서, 위 제 3 주파수는 위 차이 주파수(fZF)와 팩터 2N 의 곱에 상응하고, 위 N = 0, 1, 2,... 인 것을 특징으로 하는, 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에서, 위 제 1 및/또는 위 제 2 및/또는 제 3 전기 신호(6, 7, 8)는 직접 디지털 합성에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는, 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법.
  4. 제 3항에서, 위 제 1 및/또는 제 2 및/또는 제 3 전기 신호(6, 7, 8)의 직접 디지털 합성을 위해 클록 신호(5)가 사용되고, 특히 위 제 1 및 제 2 및 제 3 전기 신호(6, 7, 8)의 직접 디지털 합성을 위해 동일한 클록 신호(5)가 사용되는 것을 특징으로 하는, 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에서, 위 제 3 주파수가 위 차이 주파수(fZF)의 수배에 상응하는 것을 특징으로 하는, 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에서, 위 방법이 주파수 도메인 방법, 특히 OFDR-방법인 것을 특징으로 하는, 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법.
  7. 특히 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기에 적합한, 물리적 크기의 공간 분해 측정 장치로서,
    - 시간에 따라 변하는 제 1 주파수(fRF(t))를 가진 제 1 전기 신호(6)를 발생시키는 수단,
    - 차이 주파수(fZF) 만큼 위 제 1 주파수(fRF(t))와 차이를 갖는, 시간에 따라 변하는 제 2 주파수(fLO(t))를 가진 제 2 전기 신호(7)를 발생시키는 수단,
    - 광 신호(17)를 발생시키는 광학 방사선 소스, 특히 레이저(16)로서, 위 제 1 주파수(fRF(t))로 변조된 광 신호(17)가 발생될 수 있도록 제어될 수 있거나 또는 위 제 1 주파수(fRF(t))로 변조된 광 신호(17)가 발생될 수 있도록 변조될 수 있는 출력 신호를 가진 광학 방사선 소스,
    - 위 광 신호(17)와 측정 대상과의 상호작용을 가능하게 하는 수단(19)으로서, 위 광 신호(17)가 위 상호작용에 의해 공간 분해식으로 측정될 물리적 크기에 대한 정보로 변경될 수 있게 하는 수단,
    - 변경된 광 신호(20a, 20b, 20c, 20d)를 하나 이상의 전기 신호(10, 10a, 10b, 10c)로 변환할 수 있는 변환기 수단(21a, 21b, 21c, 21d),
    - 혼합- 및/또는 변조 수단들로서,
    - 위 변경된 광 신호(20a, 20b, 20c, 20d)를 변환 전에 위 제 2 주파수 (fLO(t))로 변조시킬 수 있거나, 또는
    - 위 변경된 광 신호(20a, 20b, 20c, 20d)를 변환 전에 위 제 2 주파수 (fLO(t))로 변조된 신호(25)와 혼합할 수 있거나, 또는
    - 변환으로부터 생긴 하나 이상의 전기 신호(10, 10a, 10b, 10c)를 위 제 2 신호(7)와 혼합할 수 있는, 혼합- 및/또는 변조 수단,
    - 하나 이상의 혼합된 신호(12, 12a, 12b, 12c, 12d)를 디지털화하기 위한 DA-변환기(13, 13a, 13b, 13c),
    - 디지털화된 데이터로부터, 측정될 물리적 크기를 공간 분해식으로 결정하는 평가 수단(15)을 포함하는 물리적 크기의 공간 분해 측정 장치에서,
    위 장치는 또한 위 차이 주파수(fZF) 또는 위 차이 주파수(fZF)의 수배에 상응하는 제 3 주파수를 가진 제 3 전기 신호(8)를 발생시키는 수단을 포함하고, 위 DA-변환기(13, 13a, 13b, 13c)는 위 하나 이상의 혼합된 신호(12, 12a, 12b, 12c)를 디지털화를 위해 위 제 3 주파수로 샘플링할 수 있는 것을 특징으로 하는, 물리적 크기의 공간 분해 측정 장치.
  8. 제 7항에서, 위 제 1 전기 신호(6)를 발생시키는 수단은 제 1 DDS-시스템(1)이고 및/또는 위 제 2 전기 신호(7)를 발생시키는 수단은 제 2 DDS-시스템(2)이며 및/또는 위 제 3 전기 신호(8)를 발생시키는 수단은 제 3 DDS-시스템(3)인 것을 특징으로 하는, 물리적 크기의 공간 분해 측정 장치.
  9. 제 8항에서, 위 장치는 또한 클록 제너레이터(4)를 포함하고, 위 클록 제너레이터는 위 제 1 DDS-시스템(1) 및/또는 위 제 2 DDS-시스템(2) 및/또는 위 제 3 DDS-시스템(3)에 하나의 클록 신호(5)를 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는, 물리적 크기의 공간 분해 측정 장치.
  10. 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에서, 위 측정 대상이 바람직하게는 위 장치에 의해 둘러싸인 광 섬유(18)이고, 특히, 공간 분해식으로 측정될 물리적 크기가 위 광 섬유(18)의 국부적 온도인 것을 특징으로 하는, 물리적 크기의 공간 분해 측정 장치.
KR1020110056684A 2010-06-17 2011-06-13 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법 및 장치 KR101959566B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010024178.4 2010-06-17
DE102010024178A DE102010024178A1 (de) 2010-06-17 2010-06-17 Verfahren und Vorrichtung zur ortsaufgelösten Messung einer physikalischen Größe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110137738A true KR20110137738A (ko) 2011-12-23
KR101959566B1 KR101959566B1 (ko) 2019-03-18

Family

ID=44118158

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110056684A KR101959566B1 (ko) 2010-06-17 2011-06-13 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법 및 장치

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8818762B2 (ko)
EP (1) EP2397827B1 (ko)
JP (1) JP5767513B2 (ko)
KR (1) KR101959566B1 (ko)
CN (1) CN102331313B (ko)
CA (1) CA2743694C (ko)
DE (1) DE102010024178A1 (ko)
ES (1) ES2387556T3 (ko)
RU (1) RU2470270C1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2900822T3 (es) * 2013-08-22 2022-03-18 Univ Queensland Sistema de láser para formación de imágenes y análisis de materiales y método correspondiente
JP6925550B1 (ja) * 2021-01-26 2021-08-25 株式会社Ｘｔｉａ 光コム発生装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1123215A (ja) * 1997-06-30 1999-01-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 光周波数領域反射測定法の検出信号処理装置
JP2001227911A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Kanagawa Acad Of Sci & Technol 干渉検出装置、トモグラフィー装置
US7126586B2 (en) * 2004-09-17 2006-10-24 Microsoft Corporation Data input devices and methods for detecting movement of a tracking surface by detecting laser doppler self-mixing effects of a frequency modulated laser light beam
JP2010091294A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Fujikura Ltd 光ファイバセンサ装置および温度とひずみの計測方法と光ファイバセンサ
US7742892B2 (en) * 2004-09-10 2010-06-22 Lios Technology Gmbh Calibrating an optical FMCW backscattering measurement system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59501590D1 (de) * 1994-07-16 1998-04-16 Felten & Guilleaume Energie Verfahren zur Auswertung optisch rückgestreuter Signale zur Bestimmung eines streckenabhängigen Messprofils eines Rückstreumediums
RU2139544C1 (ru) * 1997-05-13 1999-10-10 Эйдельман Марк Самуилович Универсальный способ измерения
DE60032726T2 (de) * 1999-09-10 2007-10-04 Anritsu Corp., Atsugi OPTISCHES ZEITBEREICHSREFLEkTOMETER
US6563722B1 (en) * 2000-11-02 2003-05-13 General Electric Company System and method for compensating for line imbalances in line commutated converters
GB0409865D0 (en) * 2004-05-01 2004-06-09 Sensornet Ltd Direct measurement of brillouin frequency in distributed optical sensing systems
GB0421520D0 (en) * 2004-09-28 2004-10-27 Qinetiq Ltd Frequency modulated continuous wave (FMCW) radar having improved frquency sweep linearity
DE102006015159A1 (de) * 2006-03-30 2007-10-04 Glombitza, Ulrich, Dr. Verfahren und Vorrichtung zur räumlich verteilten und/oder entfernten Messung von physikalischen Größen
EP2017593B1 (en) 2007-07-20 2013-09-04 LIOS Technology GmbH Method and system for determining a physical property as a function of position
CN101354248A (zh) * 2008-09-27 2009-01-28 北京航空航天大学 频率扫描干涉法高精度绝对距离测量仪

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1123215A (ja) * 1997-06-30 1999-01-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 光周波数領域反射測定法の検出信号処理装置
JP2001227911A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Kanagawa Acad Of Sci & Technol 干渉検出装置、トモグラフィー装置
US7742892B2 (en) * 2004-09-10 2010-06-22 Lios Technology Gmbh Calibrating an optical FMCW backscattering measurement system
US7126586B2 (en) * 2004-09-17 2006-10-24 Microsoft Corporation Data input devices and methods for detecting movement of a tracking surface by detecting laser doppler self-mixing effects of a frequency modulated laser light beam
JP2010091294A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Fujikura Ltd 光ファイバセンサ装置および温度とひずみの計測方法と光ファイバセンサ

Also Published As

Publication number Publication date
ES2387556T3 (es) 2012-09-26
EP2397827A1 (de) 2011-12-21
CN102331313B (zh) 2015-05-13
CN102331313A (zh) 2012-01-25
EP2397827B1 (de) 2012-05-23
CA2743694C (en) 2014-02-18
US8818762B2 (en) 2014-08-26
DE102010024178A1 (de) 2011-12-22
JP2012002815A (ja) 2012-01-05
US20110313732A1 (en) 2011-12-22
JP5767513B2 (ja) 2015-08-19
CA2743694A1 (en) 2011-12-17
RU2470270C1 (ru) 2012-12-20
KR101959566B1 (ko) 2019-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2661681C (en) Measuring brillouin backscatter from an optical fibre using channelisation
US8134696B2 (en) Measuring Brillouin backscatter from an optical fibre using a tracking signal
US9429450B2 (en) Measuring brillouin backscatter from an optical fibre using digitisation
JP6552983B2 (ja) ブリルアン散乱測定方法およびブリルアン散乱測定装置
JP6308160B2 (ja) 光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法
GB2423149A (en) Suppression of crosstalk and noise in time-division multiplexed interferometric sensor systems
US20120183015A1 (en) Apparatus and method for spatially resolved temperature measurement
US6687006B2 (en) Heterodyne based optical spectrum analysis with reduced data acquisition requirement
JP2021156822A (ja) 光ファイバ振動検知装置及び振動検知方法
JP2017044504A (ja) 光ファイバ歪み測定装置及び光ファイバ歪み測定方法
US10816368B2 (en) Method and system for high sensitivity in distributed fiber sensing applications
KR101959566B1 (ko) 물리적 크기의 공간 분해 측정 방법 및 장치
Morozov et al. Optical vector analyzer based on carrier-suppressed double-sideband modulation and phase-shift fiber Bragg grating
Morozov et al. Optical vector analyzer based on double-side modulation with a suppressed carrier and phase-shift FBG
JP3496878B2 (ja) 波長分散及び損失波長依存性測定装置
Posada-Roman et al. Interrogation of FBG sensors based on electro-optic dual optical frequency combs
US20130302027A1 (en) Optical measurement method and system
Szafraniec et al. Swept coherent spectrum analysis of the complex optical field
CN116888436A (zh) 分析装置、测量系统、测量方法以及程序
JP2825203B2 (ja) 光検出器の試験装置及びネットワーク解析装置
Adams et al. Complex optical spectrum analysis using a tunable dispersive optical filter

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant