KR20120050861A - Fiber optic strain gage - Google Patents

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KR20120050861A
KR20120050861A KR1020100112321A KR20100112321A KR20120050861A KR 20120050861 A KR20120050861 A KR 20120050861A KR 1020100112321 A KR1020100112321 A KR 1020100112321A KR 20100112321 A KR20100112321 A KR 20100112321A KR 20120050861 A KR20120050861 A KR 20120050861A
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Abstract

PURPOSE: An optical fiber strain gauge is provided to enhance the measuring precision because a structure is simple and the reactivity caused by a temperature change of a lattice can be compensated. CONSTITUTION: An optical fiber strain gauge(100) comprises an optical fiber lattice(110), first and second supports(120,130), a first temperature compensator(150), and a fixing unit. The optical fiber lattice comprises a lattice portion(112) where a plurality of lattice is formed along a longitudinal direction of an optical fiber. The first temperature compensator is installed in the first supports to be extended to a direction opposite to an extension direction caused by a temperature change of the optical fiber lattice. The fixing unit fixes the optical fiber lattice to the first temperature compensator and second support so that the lattice portion of the optical fiber lattice is arranged between the first temperature compensator and second support.

Description

광섬유 스트레인 게이지{fiber optic strain gage}Fiber optic strain gage

본 발명은 광섬유 스트레인 게이지에 관한 것으로서, 상세하게는 온도변화를 보상하면서 스트레인을 측정할 수 있도록 된 광섬유 스트레인 게이지에 관한 것이다.The present invention relates to an optical fiber strain gage, and more particularly, to an optical fiber strain gage capable of measuring strain while compensating for temperature changes.

광섬유격자는 주변온도나 인장(Strain) 강도에 따라 브래그 조건을 만족하는 파장만을 반사하고 그 외의 파장은 그대로 투과시키는 특징을 갖기 때문에 격자의 주변온도가 바뀌거나 격자에 인장이 가해지면 광섬유의 굴절율이나 길이가 변화되고 그에 따라 반사되는 빛의 파장이 변화된다.Fiber gratings reflect only the wavelengths satisfying Bragg conditions and transmit other wavelengths as they are, depending on the ambient temperature or strain strength.If the grating's ambient temperature changes or tension is applied to the grating, The length is changed and thus the wavelength of the reflected light is changed.

따라서, 광섬유격자로부터 반사된 광의 파장변화를 측정하여 그 파장의 변화량으로부터 어떤 크기의 외부 온도, 스트레인, 압력 등의 물리량이 가해졌는지를 측정하는 데 이용할 수 있다.Therefore, the wavelength change of the light reflected from the optical fiber grating can be measured and used to determine what size of external temperature, strain, pressure, etc. has been applied from the amount of change in the wavelength.

그런데, 광섬유격자는 온도 및 스트레인의 두가지 물리량이 동시에 가해지는 경우 광섬유격자가 두 물리량에 대해 동시에 반응함으로써 반사파장의 변화량만을 측정하여서는 온도 및 스트레인이 각각 얼마씩 변화되었는 지를 알 수 없다.However, when two physical quantities of temperature and strain are applied at the same time, the optical fiber grating reacts to both physical quantities at the same time, so it is impossible to know how much the temperature and strain have changed by measuring only the change in the reflected wavelength.

이를 해결하기 위한 방안으로서 국내 공개 특허 제 1998-0082465호에는 외경이 다른 두개의 광섬유격자를 직렬상으로 접합한 광섬유격자쌍을 이용하여 온도 및 스트레인을 산출하는 방법이 개시되어 있다.In order to solve this problem, Korean Laid-Open Patent Publication No. 1998-0082465 discloses a method for calculating temperature and strain using a pair of optical fiber grids in which two optical fiber grids having different outer diameters are bonded in series.

그런데, 이러한 방식은 동일한 모재에 대해 외경이 다르게 광섬유격자 쌍을 제작하여 이용하여야 하기 때문에 제작상의 어려움이 있고, 스트레인만을 측정하고자 하는 경우보다 복잡한 구조가 요구되므로 이를 해결하기 위한 방안이 필요하다.However, this method has a manufacturing difficulty because the outer diameter of the same base material must be manufactured by using a pair of optical fiber gratings, there is a need for a solution to solve this problem because it requires a more complex structure than if only the strain is to be measured.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 온도에 의한 변형을 구조적으로 보상하여 스트레인에 대한 측정 정밀도를 높일 수 있는 스트레인 측정 전용 광섬유 스트레인 게이지를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above problems, and an object thereof is to provide a strain measurement optical fiber strain gauge that can structurally compensate for deformation caused by temperature to increase the measurement accuracy of the strain.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 광섬유 스트레인 게이지는 광섬유에 길이방향을 따라 다수의 격자가 새겨진 격자부분을 갖는 광섬유격자와; 측정대상체에 상호 이격되게 고정할 수 있도록 된 제1 및 제 2지지체와; 상기 제1지지체에 상기 광섬유격자의 온도변화에 의한 신축방향과 반대되는 방향으로 신축될 수 있게 설치된 제1온도보상체와; 상기 광섬유격자의 상기 격자부분이 상기 제1온도 보상체와 상기 제2지지체 사이에 위치되도록 상기 광섬유격자를 상기 제1온도 보상체와 상기 제2지지체에 고정시키는 고정부;를 구비한다.In order to achieve the above object, an optical fiber strain gauge includes: an optical fiber grating having a grating portion engraved with a plurality of gratings along a longitudinal direction of an optical fiber; First and second supports configured to be fixed to the measurement object to be spaced apart from each other; A first temperature compensator installed on the first support to be stretchable in a direction opposite to the stretch direction due to the temperature change of the optical fiber lattice; And a fixing part for fixing the optical fiber grating to the first temperature compensator and the second support such that the grating portion of the optical fiber grating is positioned between the first temperature compensator and the second support.

바람직하게는 상기 격자부분의 연장방향과 나란하게 상기 제1지지체와 상기 제2지지체 사이에 설치되어 상기 제1지지체와 상기 제2지지체의 신축 방향을 상기 격자부분의 연장방향으로 구속되게 가이드하는 신축가이드부;를 더 구비한다.Preferably, the elastic member is installed between the first support member and the second support member in parallel with the extension direction of the grating part to guide the extension direction of the first support member and the second support member to be constrained in the extension direction of the grating part. It further comprises a guide unit.

또한, 상기 제1지지체는 상기 광섬유격자가 관통되는 제1관통홀이 중앙부분에 형성된 제1메인부분과, 상기 제1메인부분에서 상기 제1관통홀을 중심으로 상호 이격되어 상호 나란하게 돌출되게 형성된 제1 및 제2돌출부분을 갖는 구조로 형성 되어 있고, 상기 제2지지체는 상기 광섬유격자가 관통되는 제2관통홀이 중앙부분에 형성된 제2메인부분과, 상기 제2메인부분에서 상기 제2관통홀을 중심으로 상호 이격되어 상기 제1 및 제2돌출부분과 대향되는 방향으로 돌출된 제3 및 제4돌출부분을 갖는 구조로 형성되어 있고, 상기 신축가이드부는 상호 대향되는 상기 제1돌출부분과 상기 제3돌출부분 의 상호 대향면에 각각 내측으로 인입되게 형성된 구속가이드홈에 슬라이딩 가능하게 삽입된 제1가이드봉과, 상호 대향되는 상기 제2돌출부분과 상기 제4돌출부분의 대향면에 각각 내측으로 인입되게 형성된 구속가이드홈에 슬라이딩 가능하게 삽입된 제2가이드봉을 구비하고, 상기 제1온도보상체는 상기 제1지지체의 상기 제1돌출부분과 상기 제2돌출부분 사이에서 상기 제1관통홀을 중심으로 상호 이격되어 상기 제1돌출부분과 나란한 방향으로 연장된 지지부분과, 상기 지지부분의 상단을 상호 연결하며 상기 광섬유격자가 관통되는 제3관통홀이 형성된 연결부분을 갖는 구조로 되어 있고, 상기 고정부는 상기 제3관통홀에 충진되어 상기 광섬유격자와 상기 제1온도보상체를 상호 고정시키는 제1접착층과, 상기 제2관통홀에 충진되어 상기 광섬유격자와 상기 제2지지체를 상호 고정시키는 제2접착층이 적용된다.The first support may include a first main portion through which the optical fiber grid penetrates and a first main portion formed at a central portion thereof, and spaced apart from each other about the first through hole at the first main portion to protrude side by side. It is formed in a structure having a first and a second protruding portion, wherein the second support has a second main portion formed in the center portion of the second through hole through which the optical fiber grid is passed, and the second main portion in the second main portion It is formed in a structure having a third and fourth projections spaced apart from each other with respect to the first through the second projections in a direction opposite to the second through hole, wherein the expansion guide portion is opposed to each other A first guide rod slidably inserted into a constraining guide groove formed to be introduced into the mutually opposing surfaces of the portion and the third protruding portion, respectively, and the second and fourth protruding portions opposing to each other; And a second guide rod slidably inserted into a constraining guide groove formed to be respectively drawn inwardly on opposite sides of the first surface compensator, wherein the first temperature compensator includes the first projecting portion and the second projecting portion of the first support. A connection portion having a third through hole spaced apart from each other with respect to the first through hole extending in parallel with the first protruding portion, and having a third through hole interconnecting an upper end of the support portion and passing through the optical fiber grid; And a fixing portion filled with the third through hole, the first adhesive layer for fixing the optical fiber lattice and the first temperature compensator to each other, and the second through hole filled with the optical fiber lattice. A second adhesive layer is applied to fix the second support to each other.

또한, 상기 제1 및 제2 지지체는 텅스텐소재로 형성되어 있고, 상기 제1온도보상체는 상기 텅스텐소재보다 열팽창계수가 큰 합성수지 소재인 POM(Polyacetal PolyOxyMethylene), PVC(Polyvinyl chloride), ABS(Scrylonitrile butadiene styrene copolymer), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PS(Polystyren) 중 어느 하나의 재질로 형성된다.The first and second supports are formed of a tungsten material, and the first temperature compensator is a synthetic resin material having a higher thermal expansion coefficient than that of the tungsten material, POM (Polyacetal PolyOxyMethylene), PVC (Polyvinyl chloride), and ABS (Scrylonitrile). Butadiene styrene copolymer (PP), PP (Polypropylene), PE (Polyethylene), PS (Polystyren) is formed of any one material.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 광섬유 스트레인 게이지는 광섬유에 길이방향을 따라 다수의 격자가 새겨진 격자부분을 갖는 광섬유격자와; 측정대상체에 상호 이격되게 고정할 수 있도록 된 제1 및 제 2지지체와; 상기 제1지지체와 상기 제2지지체상에 상기 격자부분의 온도변화에 의한 신축방향과 반대되는 방향으로 신축될 수 있게 각각 설치된 제1 및 제2 온도보상체와; 상기 광섬유격자의 상기 격자부분이 상기 제1 및 제2 온도 보상체 사이에 위치되도록 상기 광섬유격자를 상기 제1 및 제2 온도 보상체에 고정시키는 고정부;를 구비한다.According to another aspect of the present invention, an optical fiber strain gauge includes: an optical fiber grating having a grating portion engraved with a plurality of gratings along a longitudinal direction of the optical fiber; First and second supports configured to be fixed to the measurement object to be spaced apart from each other; First and second temperature compensators provided on the first support and the second support to be stretchable in a direction opposite to the stretch direction due to the temperature change of the lattice portion; And a fixing part for fixing the optical fiber grating to the first and second temperature compensators such that the grating portion of the optical fiber grating is positioned between the first and second temperature compensators.

본 발명에 따른 광섬유 스트레인 게이지에 의하면, 구조가 단순하면서도 격자의 온도변화에 의한 반응성을 보상할 수 있어 스트레인의 측정 정밀도를 높일 수 있는 장점을 제공한다.According to the optical fiber strain gage according to the present invention, the structure is simple and the responsiveness due to the temperature change of the grating can be compensated, thereby providing an advantage of increasing the measurement accuracy of the strain.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 스트레인 게이지를 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 도 1의 광섬유 스트레인 게이지가 측정대상체에 장착된 상태를 나타내 보인 단면도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 스트레인 게이지를 나타내 보인 단면도이고,
도 4는 도 1의 광섬유 스트레인 게이지에 의해 스트레인을 측정하는 장치의 일 예를 나타내 보인 블록도이다.1 is a perspective view showing an optical fiber strain gauge according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view illustrating a state in which the optical fiber strain gauge of FIG. 1 is mounted on a measurement object.
3 is a cross-sectional view showing an optical fiber strain gauge according to another embodiment of the present invention,
4 is a block diagram illustrating an example of an apparatus for measuring strain by the optical fiber strain gauge of FIG. 1.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유 스트레인 게이지를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an optical fiber strain gauge according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in more detail.

도 1은 본 발명에 따른 광섬유 스트레인 게이지를 나타내 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 광섬유 스트레인 게이지가 측정대상체에 장착된 상태를 나타내 보인 단면도이다.1 is a perspective view showing an optical fiber strain gauge according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view showing a state in which the optical fiber strain gauge of Figure 1 is mounted on the measurement object.

도 1 및 도 2를 참조하면, 광섬유 스트레인 게이지(100)는 광섬유 격자(110), 제1 및 제2지지체(120)(130), 제1온도 보상체(150), 신축가이드부(170)를 구비한다.1 and 2, the optical fiber strain gauge 100 includes an optical fiber grating 110, first and second support members 120 and 130, a first temperature compensator 150, and an elastic guide part 170. It is provided.

광섬유 격자(110)는 광섬유(111)에 길이방향을 따라 다수의 격자가 새겨진 격자부분(112)을 갖는 구조로 되어 있다.The optical fiber grating 110 has a structure having a grating portion 112 engraved with a plurality of gratings along the longitudinal direction of the optical fiber 111.

제 1 및 제2 지지체(120)(130)는 측정대상체(190)에 상호 이격되게 고정할 수 있도록 되어 있고, 상호 대칭되는 형상으로 형성되어 있다.The first and second supports 120 and 130 may be fixed to the measurement object 190 to be spaced apart from each other, and are formed in a symmetrical shape.

제1 및 제2지지체(120)(130)는 열팽창계수가 매우 적은 텅스텐소재로 형성되는 것이 바람직하다.The first and second support members 120 and 130 are preferably formed of a tungsten material having a very low coefficient of thermal expansion.

제1지지체(120)는 'ㅕ'자 형태로 형성되어 있고, 이를 설명의 편의상 구분하면 "ㅣ" 형상으로 형성된 제1메인부분(121)과, "ㅣ"형상으로 형성된 부분을 중심으로 돌출된 제1 및 제2돌출부분(125)(127)으로 되어 있다.The first support body 120 is formed in a 'ㅕ' shape, and for convenience of description, the first main body 121 formed in a "ㅣ" shape and a protrusion formed around a portion formed in a "ㅣ" shape for convenience of description. First and second protrusions 125 and 127 are provided.

제1메인부분(121)은 상하방향을 길게 연장된 직사각형 형태로 형성되어 있고, 중앙에 광섬유 격자(110)를 통과시키는 제1관통홀(122)이 형성되어 있으며, 측정대상체(190)와 고정하기 위한 고정홀(123)이 제1관통홀(122)을 중심으로 상하에 상호 이격되어 형성되어 있다.The first main portion 121 is formed in a rectangular shape extending in a vertical direction, and has a first through hole 122 through which the optical fiber grating 110 passes, and is fixed to the measurement object 190. Fixing holes 123 are formed to be spaced apart from each other up and down with respect to the first through hole 122.

제1 및 제2 돌출부분(125)(127)은 제1메인부분(121)의 제1관통홀(122)을 중심으로 상호 이격되어 좌측방향으로 상호 나란하게 돌출되게 형성되어 있다.The first and second protrusions 125 and 127 are spaced apart from each other with respect to the first through hole 122 of the first main part 121 to protrude in parallel to each other in the left direction.

이러한 제1지지체(120)는 고정홀(123)을 통해 스크류(185)등에 의해 측정대상체(190)에 고정하면 된다.The first support 120 may be fixed to the measurement target 190 by a screw 185 or the like through the fixing hole 123.

제2지지체(130)는 제1지지체(120)와 대칭되는 구조로 형성되어 있고, 이를 구분하면 제2메인부분(131), 제3 및 제4돌출부분(135)(137)을 갖는 구조로 되어 있다.The second support 130 is formed in a symmetrical structure with the first support 120, and divided into a structure having a second main portion 131, third and fourth protrusions (135, 137). It is.

제2메인부분(131)은 제1메인부분(121)과 동일한 형상으로 형성된 부분이며, 중앙에 광섬유격자(110)를 관통시키는 제2관통홀(132)이 형성되어 있다.The second main portion 131 is a portion formed in the same shape as the first main portion 121, and a second through hole 132 penetrating the optical fiber grid 110 is formed at the center thereof.

참조부호 133은 측정대상체(190)와 고정하기 위한 고정홀이다.Reference numeral 133 denotes a fixing hole for fixing the measurement object 190.

제3 및 제4돌출부분(135)(137)은 광섬유격자가 관통되는 제2관통홀(132)을 중심으로 상호 이격되어 제1 및 제2돌출부분(125)(127)과 대향되는 방향 증 우측으로 돌출되게 형성되어 있다.The third and fourth protrusions 135 and 137 are spaced apart from each other with respect to the second through hole 132 through which the optical fiber grid penetrates to face the first and second protrusions 125 and 127. It is formed to protrude to the right.

이러한 제1 및 제2지지체(120)(130)의 제1돌출부분과 제3 돌출부분(125)(135)의 상호 대향되는 면과 제2돌출부분(127)과 제4돌출부분(137)의 상호 대향되는 면에는 각각 내측으로 인입되게 형성된 구속가이드홈(128)(138)이 형성되어 있다.The first and second protrusions 125 and 135 of the first and second support members 120 and 130 face each other, and the second and second protrusion parts 127 and 137 are opposite to each other. Constraining guide grooves 128 and 138 are formed on the mutually opposite surfaces of each other to be drawn inward.

여기서 구속가이드홈(128)(138)은 후술되는 제1 및 제2 가이드봉(171)(172)을 구속되게 수용할 수 있도록 외부로 개방된 개구가 좁고 내부공간이 넓게 형성되어 내부 걸림턱을 갖는 구조로 형성되어 있다.Herein, the restriction guide grooves 128 and 138 have narrow openings and wide internal spaces so as to accommodate the first and second guide rods 171 and 172 to be described later. It is formed in the structure which has.

신축가이드부(170)는 격자부분(112)의 연장방향과 나란하게 제1지지체(120)와 제2지지체(130)에 형성된 구속가이드홈(128)(138)에 슬라이딩 가능하게 설치되어 제1지지체(120)와 제2지지체(130)의 신축 방향을 격자부분(112)의 연장방향으로 구속되게 가이드하는 제1 및 제2가이드봉(171)(172)을 포함한다.The elastic guide part 170 is slidably installed in the restriction guide grooves 128 and 138 formed in the first support 120 and the second support 130 in parallel with the extension direction of the grating portion 112. The first and second guide rods 171 and 172 guide the extension direction of the support body 120 and the second support body 130 to be constrained in the extension direction of the grating portion 112.

제1가이드봉(171)은 양단이 중앙부분보다 확장된 외경을 갖게 형성되어 상호 대향되는 제1돌출부분(125)과 제3돌출부분(135)의 구속가이드홈(128)(138)에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다. The first guide rod 171 is formed to have an outer diameter that is extended at both ends than the center portion, and slides in the constraining guide grooves 128 and 138 of the first protrusion 125 and the third protrusion 135 which face each other. It is inserted as possible.

제2가이드봉(172)도 제1가이드봉(171)과 동일 구조로 형성되어 상호 대향되는 제2돌출부분(127)과 제4돌출부분(137)의 대향면에 각각 내측으로 인입되게 형성된 구속가이드홈(128)(138)에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다.The second guide rod 172 is also formed to have the same structure as the first guide rod 171 and is formed so as to be drawn inwardly on opposite surfaces of the second protrusion 127 and the fourth protrusion 137 facing each other. The guide grooves 128 and 138 are slidably inserted.

제1온도 보상체(150)는 제1지지체(120)에 광섬유격자(110)의 온도변화에 의한 격자부분(112)의 신축방향과 반대되는 방향으로 신축될 수 있게 'ㄷ'자 형태로 설치되어 있다.The first temperature compensator 150 is installed in the 'C' shape on the first support 120 to be stretched in a direction opposite to the stretch direction of the grating portion 112 due to the temperature change of the optical fiber grid 110. It is.

즉, 제1온도 보상체(150)는 제1지지체(120)의 제1돌출부분(125)과 제2돌출부분(127) 사이에서 제1관통홀(122)을 중심으로 상호 이격되어 제1 및 제2돌출부분(125)(127)과 나란한 방향으로 연장된 지지부분(151)과, 지지부분(151)의 상단을 상호 연결하며 광섬유격자(110)가 관통되는 제3관통홀(155)이 형성된 연결부분(153)을 갖는 구조로 되어 있다.That is, the first temperature compensator 150 is spaced apart from each other about the first through hole 122 between the first and second protrusions 125 and 127 of the first support member 120. And a third through hole 155 through which the support part 151 extending in parallel with the second protrusion parts 125 and 127 and the upper end of the support part 151 and the optical fiber grid 110 penetrate. It has a structure having the formed connecting portion 153.

여기서 제1온도보상체(150)는 측정대상체(190)와 접촉되지 않도록 제1메인부분(121)의 저면보다 높은 위치에서 제1메인부분(121)에 형성되는 것이 바람직하다.Here, the first temperature compensator 150 may be formed on the first main part 121 at a position higher than the bottom of the first main part 121 so as not to contact the measuring object 190.

제1온도 보상체(150)는 광섬유격자(110)의 격자부분(112)의 온도변화에 따른 길이 변화에 대응되게 보상할 수 있는 길이로 신축될 수 있도록 제1 및 제2 지지체(120)(130)에 적용되는 텅스텐소재보다 열팽창계수가 크며 성형성이 용이한 합성수지 소재인 POM(Polyacetal PolyOxyMethylene), PVC(Polyvinyl chloride), ABS(Scrylonitrile butadiene styrene copolymer), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PS(Polystyren) 중 어느 하나의 재질로 형성되는 것이 바람직하다.The first and second supports 120 and 120 may be stretched to a length capable of compensating for the length change of the grating portion 112 of the optical fiber grid 110 according to the temperature change. 130) POM (Polyacetal PolyOxyMethylene), PVC (Polyvinyl chloride), ABS (Scrylonitrile butadiene styrene copolymer), PP (Polypropylene), PE (Polyethylene), It is preferably formed of any one of PS (Polystyren).

고정부는 광섬유격자(110)의 격자부분(112)이 제1온도 보상체(150)와 제2지지체(130) 사이에 위치되도록 광섬유격자(110)를 제1온도 보상체(150)와 제2지지체(130)에 고정시키는 요소로서 제3관통홀(155)에 충진되어 광섬유격자(110)와 제1온도보상체(150)를 상호 고정시키는 제1접착층(161)과, 제2관통홀(132)에 충진되어 광섬유격자(110)와 제2지지체(130)를 상호 고정시키는 제2접착층(162)이 적용되었다.The fixing part may move the optical fiber grating 110 to the first temperature compensator 150 and the second temperature such that the grating portion 112 of the optical fiber grating 110 is positioned between the first temperature compensator 150 and the second support 130. The first adhesive layer 161 and the second through hole (filled in the third through hole 155 as the element to be fixed to the support 130 to fix the optical fiber grid 110 and the first temperature compensator 150 to each other) A second adhesive layer 162 filled in 132 to fix the optical fiber grid 110 and the second support 130 to each other has been applied.

제1 및 제2접착층(161)(162)은 에폭시 수지 등 적절한 접착제로 광섬유격자(110)의 격자부분(112)이 긴장된 상태를 유지되게 하면서 경화시켜 형성하면된다.The first and second adhesive layers 161 and 162 may be formed by hardening the grid portion 112 of the optical fiber grid 110 with a suitable adhesive such as an epoxy resin while maintaining a tensioned state.

한편, 제1온도보상체(150)를 제2지지체(130)에도 적용할 수 있고 그 예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에서 앞서 도시된 도면에서와 동일 참조부호는 동일부재번호로 기재한다.Meanwhile, the first temperature compensator 150 may also be applied to the second support 130, an example of which is illustrated in FIG. 3. In FIG. 3, the same reference numerals as in the above-described drawings are denoted by the same reference numerals.

도 3을 참조하면, 광섬유 스트레인 게이지(100)는 광섬유 격자(110), 제1 및 제2지지체(120)(130), 제1 및 제2온도 보상체(150)(250), 신축가이드부(170)를 구비한다.Referring to FIG. 3, the optical fiber strain gauge 100 includes an optical fiber grating 110, first and second support members 120 and 130, first and second temperature compensators 150 and 250, and an elastic guide part. 170 is provided.

여기서 제2온도보상체(250)는 제1온도보상체(150)와 대응되는 형상 즉, 제2지지체(130)에 격자부분(112)의 온도변화에 의한 신축방향과 반대되는 방향으로 신축될 수 있는 형태로 설치되어 있다.Here, the second temperature compensator 250 may be stretched in a shape corresponding to the first temperature compensator 150, that is, in a direction opposite to the stretch direction due to the temperature change of the grid portion 112 on the second support 130. It is installed in such a way that it can.

즉, 제2온도 보상체(250)는 제2지지체(130)의 제3돌출부분(135)과 제4돌출부분(137) 사이에서 제2관통홀(132)을 중심으로 상호 이격되어 제3 및 제4돌출부분(135)(137)과 나란한 방향으로 연장된 지지부분(251)과, 지지부분(251)의 상단을 상호 연결하며 광섬유격자(110)가 관통되는 제4관통홀(255)이 형성된 연결부분(253)을 갖는 구조로 되어 있다.That is, the second temperature compensator 250 is spaced apart from each other about the second through hole 132 between the third protrusion part 135 and the fourth protrusion part 137 of the second support 130. And a fourth through-hole 255 through which the support part 251 extending in parallel with the fourth protruding parts 135 and 137 and the upper end of the support part 251 and the optical fiber grid 110 penetrate. It has a structure which has this connection part 253 formed.

여기서 제2온도보상체(250)도 측정대상체(190)와 접촉되지 않도록 제2메인부분(131)의 저면보다 높은 위치에서 제2메인부분(131)에 형성되는 것이 바람직하다.Here, the second temperature compensator 250 may also be formed on the second main part 131 at a position higher than the bottom of the second main part 131 so as not to contact the measurement object 190.

제2온도 보상체(250)의 소재는 제1온도 보상체(250)와 동일 소재로 형성될 수 있고, 광섬유격자(110)의 격자부분(112)의 온도변화에 따른 길이 변화에 대응되어 제1온도보상체(150)와 함께 보상할 수 있는 길이로 신축될 수 있게 형성되면 되고 바람직하게는 성형성이 용이한 합성수지 소재로 형성된다. The material of the second temperature compensator 250 may be formed of the same material as the first temperature compensator 250, and may correspond to a change in length according to a temperature change of the grating portion 112 of the optical fiber grid 110. 1 and the temperature compensation body 150 is formed so that it can be stretched to a compensable length and is preferably formed of a synthetic resin material that is easy to form.

이 경우 고정부는 광섬유격자(110)의 격자부분(112)이 제1온도 보상체(150)와 제2온도보상체(250)에 고정되게 하면된다. 즉, 광섬유격자(110)를 제3관통홀(155)에 충진되어 광섬유격자(110)와 제1온도보상체(150)를 상호 고정시키는 제1접착층(161)과, 제4관통홀(255)에 충진되어 광섬유격자(110)와 제2온도보상체(250)를 상호 고정시키는 제3접착층(163)을 적용하면 된다.In this case, the fixing unit may fix the grating portion 112 of the optical fiber grid 110 to the first temperature compensator 150 and the second temperature compensator 250. That is, the first adhesive layer 161 and the fourth through hole 255 filling the optical fiber grid 110 to the third through hole 155 to fix the optical fiber grid 110 and the first temperature compensator 150 to each other. ) And the third adhesive layer 163 is fixed to the optical fiber grid 110 and the second temperature compensator 250.

이상에서 설명된 광섬유 스트레인 게이지(100)는 측정대상체(190)에 대해 인가되는 스트레인이 제1 및 제2지지체(120)(130)를 통해 광섬유격자(110)에 인가되며, 온도변화에 의한 격자부분(112)의 변형은 온도보상체(150)(250)에 의해 보상됨으로써 스트레인의 물리량만이 격자부분(112)에 인가된다.In the optical fiber strain gauge 100 described above, the strain applied to the measurement object 190 is applied to the optical fiber grid 110 through the first and second support members 120 and 130, and the grating due to the temperature change. The deformation of the portion 112 is compensated by the temperature compensators 150 and 250 so that only the physical quantity of strain is applied to the grating portion 112.

한편, 이러한 광섬유 스트레인 게이지(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 광원(301)에서 출사된 광을 방향성 결합기(303)를 통해 광섬유 스트레인 게이지(100)의 광섬유격자(110)로 전송하고, 광섬유격자(110)의 격자부분(112)으로부터 반사되어 방향성 결합기(303)를 통해 전송된 광을 검출하는 광검출기(305)에 수신된 광으로부터 스트레인을 산출하도록 구축될 수 있다.Meanwhile, the optical fiber strain gauge 100 transmits the light emitted from the light source 301 to the optical fiber grid 110 of the optical fiber strain gauge 100 through the directional coupler 303, as shown in FIG. It can be constructed to calculate the strain from the light received at the photodetector 305 which detects light reflected from the grating portion 112 of the grating 110 and transmitted through the directional coupler 303.

광원(310)은 일 예로서 레이저 다이오드가 적용될 수 있다.For example, a laser diode may be applied to the light source 310.

방향성 결합기(303)는 광원(301)에서 출사된 광을 광섬유격자(110)의 격자부분(112)으로 전송하고, 격자부분(112)으로부터 반사된 광을 광검출기(30)로 전송하며, 일 예로서, 써큘레이터가 적용될 수 있다.The directional coupler 303 transmits the light emitted from the light source 301 to the grating portion 112 of the optical fiber grating 110, and transmits the light reflected from the grating portion 112 to the photodetector 30. As an example, a circulator can be applied.

110: 광섬유격자 120: 제1지지체
130: 제2지지체 150: 제1온도보상체
250: 제2온도보상체110: optical fiber grid 120: first support
130: second support 150: first temperature compensation body
250: second temperature compensation body

Claims (7)

광섬유에 길이방향을 따라 다수의 격자가 새겨진 격자부분을 갖는 광섬유격자와;
측정대상체에 상호 이격되게 고정할 수 있도록 된 제1 및 제 2지지체와;
상기 제1지지체에 상기 광섬유격자의 온도변화에 의한 신축방향과 반대되는 방향으로 신축될 수 있게 설치된 제1온도보상체와;
상기 광섬유격자의 상기 격자부분이 상기 제1온도 보상체와 상기 제2지지체 사이에 위치되도록 상기 광섬유격자를 상기 제1온도 보상체와 상기 제2지지체에 고정시키는 고정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 스트레인 게이지.An optical fiber grating having a grating portion in which a plurality of gratings are carved along the longitudinal direction of the optical fiber;
First and second supports configured to be fixed to the measurement object to be spaced apart from each other;
A first temperature compensator installed on the first support to be stretchable in a direction opposite to the stretch direction due to the temperature change of the optical fiber lattice;
And a fixing part fixing the optical fiber grating to the first temperature compensator and the second support such that the grating portion of the optical fiber grating is located between the first temperature compensator and the second support. Optical fiber strain gauge. 제1항에 있어서,
상기 격자부분의 연장방향과 나란하게 상기 제1지지체와 상기 제2지지체 사이에 설치되어 상기 제1지지체와 상기 제2지지체의 신축 방향을 상기 격자부분의 연장방향으로 구속되게 가이드하는 신축가이드부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 스트레인 게이지. The method of claim 1,
An extension guide part disposed between the first support and the second support in parallel with the extension direction of the grating part to guide the extension direction of the first support and the second support to be constrained in the extension direction of the grating part; Optical fiber strain gauge further comprising. 제2항에 있어서, 상기 제1지지체는 상기 광섬유격자가 관통되는 제1관통홀이 중앙부분에 형성된 제1메인부분과, 상기 제1메인부분에서 상기 제1관통홀을 중심으로 상호 이격되어 상호 나란하게 돌출되게 형성된 제1 및 제2돌출부분을 갖는 구조로 형성 되어 있고,
상기 제2지지체는 상기 광섬유격자가 관통되는 제2관통홀이 중앙부분에 형성된 제2메인부분과, 상기 제2메인부분에서 상기 제2관통홀을 중심으로 상호 이격되어 상기 제1 및 제2돌출부분과 대향되는 방향으로 돌출된 제3 및 제4돌출부분을 갖는 구조로 형성되어 있고,
상기 신축가이드부는 상호 대향되는 상기 제1돌출부분과 상기 제3돌출부분 의 상호 대향면에 각각 내측으로 인입되게 형성된 구속가이드홈에 슬라이딩 가능하게 삽입된 제1가이드봉과, 상호 대향되는 상기 제2돌출부분과 상기 제4돌출부분의 대향면에 각각 내측으로 인입되게 형성된 구속가이드홈에 슬라이딩 가능하게 삽입된 제2가이드봉을 구비하고,
상기 제1온도보상체는 상기 제1지지체의 상기 제1돌출부분과 상기 제2돌출부분 사이에서 상기 제1관통홀을 중심으로 상호 이격되어 상기 제1돌출부분과 나란한 방향으로 연장된 지지부분과, 상기 지지부분의 상단을 상호 연결하며 상기 광섬유격자가 관통되는 제3관통홀이 형성된 연결부분을 갖는 구조로 되어 있고,
상기 고정부는 상기 제3관통홀에 충진되어 상기 광섬유격자와 상기 제1온도보상체를 상호 고정시키는 제1접착층과, 상기 제2관통홀에 충진되어 상기 광섬유격자와 상기 제2지지체를 상호 고정시키는 제2접착층이 적용된 것을 특징으로 하는 광섬유 스트레인 게이지.According to claim 2, wherein the first support is a first main portion formed in the center portion of the first through hole through which the optical fiber grid and the first main portion spaced apart from each other centering around the first through hole It is formed in a structure having the first and second protrusions formed to protrude side by side,
The second support may include a second main part having a second through hole through which the optical fiber grating penetrates and a second main hole spaced apart from each other about the second through hole in the second main part. It is formed in a structure having the third and fourth protrusions protruding in the direction opposite to the portion,
The expansion guide part may include a first guide rod slidably inserted into a constraining guide groove formed to be introduced into the mutually opposing surfaces of the first projecting portion and the third projecting portion, which face each other, and the second projecting portion opposed to each other. A second guide rod slidably inserted into a constraining guide groove formed to be respectively drawn inwardly on the opposing surface of the portion and the fourth protruding portion,
The first temperature compensator may include a support part spaced apart from each other about the first through hole between the first protrusion part and the second protrusion part of the first support body and extending in parallel with the first protrusion part. And a connecting portion interconnecting an upper end of the supporting portion and having a third through hole through which the optical fiber grid is penetrated.
The fixing part may be filled in the third through hole to fix the optical fiber grid and the first temperature compensator to each other, and may be filled in the second through hole to fix the optical fiber grid and the second support to each other. Optical fiber strain gauge, characterized in that the second adhesive layer is applied. 제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 지지체는 텅스텐소재로 형성되어 있고,
상기 제1온도보상체는 상기 텅스텐소재보다 열팽창계수가 큰 합성수지 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유 스트레인 게이지.The method of claim 3,
The first and second supports are formed of a tungsten material,
The first temperature compensator is an optical fiber strain gauge, characterized in that formed of a synthetic resin material having a larger coefficient of thermal expansion than the tungsten material. 제4항에 있어서, 상기 제1온도보상체는 POM(Polyacetal PolyOxyMethylene), PVC(Polyvinyl chloride), ABS(Scrylonitrile butadiene styrene copolymer), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PS(Polystyren) 중 어느 하나의 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 광섬유 스트레인 게이지.The method of claim 4, wherein the first temperature compensator is any one of POM (Polyacetal PolyOxyMethylene), PVC (Polyvinyl chloride), ABS (Scrylonitrile butadiene styrene copolymer), PP (Polypropylene), PE (Polyethylene), PS (Polystyren) Optical fiber strain gauge, characterized in that formed of a material. 광섬유에 길이방향을 따라 다수의 격자가 새겨진 격자부분을 갖는 광섬유격자와;
측정대상체에 상호 이격되게 고정할 수 있도록 된 제1 및 제 2지지체와;
상기 제1지지체와 상기 제2지지체상에 상기 격자부분의 온도변화에 의한 신축방향과 반대되는 방향으로 신축될 수 있게 각각 설치된 제1 및 제2 온도보상체와;
상기 광섬유격자의 상기 격자부분이 상기 제1 및 제2 온도 보상체 사이에 위치되도록 상기 광섬유격자를 상기 제1 및 제2 온도 보상체에 고정시키는 고정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 스트레인 게이지.An optical fiber grating having a grating portion in which a plurality of gratings are carved along the longitudinal direction of the optical fiber;
First and second supports configured to be fixed to the measurement object to be spaced apart from each other;
First and second temperature compensators provided on the first support and the second support to be stretchable in a direction opposite to the stretch direction due to the temperature change of the lattice portion;
And a fixing part for fixing the optical fiber grating to the first and second temperature compensators such that the grating portion of the optical fiber grating is located between the first and second temperature compensators. . 제6항에 있어서,
상기 격자부분의 연장방향과 나란하게 상기 제1지지체와 상기 제2지지체 사이에 설치되어 상기 제1지지체와 상기 제2지지체의 신축 방향을 상기 격자부분의 연장방향으로 구속되게 가이드하는 신축가이드부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광섬유 스트레인 게이지. The method of claim 6,
An extension guide part disposed between the first support and the second support in parallel with the extension direction of the grating part to guide the extension direction of the first support and the second support to be constrained in the extension direction of the grating part; Optical fiber strain gauge further comprising.
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