KR20130103872A - 곡면에 설치가 용이한 광섬유격자 변형률 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광섬유격자(FBG ; Fiber Bragg Grating ) 변형률센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초기 설정 값 유지 및 현장 설치 시 취급이 까다로운 광섬유격자센서를 누구나 손쉽게 이동 및 설치할 수 있게 하고, 상기 광섬유격자센서의 측정감도를 높이며 설치된 후에도 상기 광섬유격자센서를 안전하게 보호할 수 있도록 모듈화한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 선행기술 특허 등록번호 10-045416호의 광섬유격자센서용 고정구의 고정편과 고정판의 중간에 중앙이 원통형으로 관통되고 일 측면이 개방된 구조를 가지는 볼을 구비하여 고정편이 상하, 좌우, 전후 등의 3차원으로 이동가능한 기능을 부여하여 열악한 환경의 현장시공이 좀더 용이 해지도록 구성한 것을 특징으로 한다.
이를 위해 본 발명은, 선행기술 특허 등록번호 10-045416호의 광섬유격자센서용 고정구의 고정편과 고정판의 중간에 중앙이 원통형으로 관통되고 일 측면이 개방된 구조를 가지는 볼을 구비하여 고정편이 상하, 좌우, 전후 등의 3차원으로 이동가능한 기능을 부여하여 열악한 환경의 현장시공이 좀더 용이 해지도록 구성한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 높은 분해능과 우수한 신뢰성을 갖는 광섬유격자(FBG ; Fiber Bragg Grating ) 변형률센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초기 설정 값 유지 및 현장 설치 시 취급이 까다로운 광섬유격자센서를 누구나 손쉽게 이동 및 설치할 수 있게 하고, 상기 광섬유격자센서의 측정감도를 높이며 설치된 후에도 상기 광섬유격자센서를 안전하게 보호할 수 있도록 모듈화한 곡면 설치가 용이한 광섬유격자 변형율 센서에 관한 것이다.
일반적으로 광섬유격자센서는 파이버 브랙 그레이팅(Fiber Bragg Grating; FBG)이라고도 불리며, 광파이버의 코어부의 굴절율을 일정한 주기로 변화시킨 것으로서, 특정 파장의 광 만을 선택적으로 반사한다.
또한, 이러한 광섬유격자센서는 고유한 파장 값을 가지며, 전자기파의 영향을 받지 않는 등 물리적인 특성이 매우 우수하여 기존의 전기식 게이지를 대체해가고 있는 우수한 물리량 측정소자로서, 현재 그 활용범위는 급속도로 증대되고 있는 실정이라 하겠다.
대체로 이러한 광섬유격자센서는 단위면적당 인장력이 매우 높은 반면, 지름이 125㎛로 매우 작기 때문에 외부의 충격에 쉽게 파단 될 수 있어 건물이나 교각 등의 피측정물에 부착 시에는 매우 섬세한 작업이 요구된다.
이에 선행기술 특허 등록번호 10-045416호의 광섬유격자센서용 고정구(이하 "선행기술"이라 함)가 이를 해결하였으나, 현장설치시 또 다른 문제점이 발생하였다. 그 문제점은 선행 기술이 부착면이 평평한 수평면에서는 설치가 용이하였으나, 터널 등의 곡률이 있는 면이나 바닥이 좌우로 뒤틀린 면에는 설치하기가 곤란한 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 계측표면이 수평이 아닌 곡률이거나 또는 바닥이 좌우로 뒤틀리고 계측거리에 오차가 있을 경우에서 설치하게 설치할 수 있는 곡면에 설치가 용이한 광섬유격자 변형률 센서를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 건물이나 교량 등 피측정물의 변형률을 측정하기 위한 광섬유격자 변형률센서에 있어서, 변형률을 측정하기 위한 계측대상물 간에 계측거리(B)를 유지한 채 계측거리 양단에 위치하는 고정편; 상기 계측거리 양단의 고정편과 고정편 사이에서 위치하며 그 끝단이 상기 고정편에 삽입된 상태로 광섬유격자센서 보호 및 셋팅 유지용 나사에 의해 압박 고정되는 보호관; 상기 보호관의 내부 중앙에 일직선으로 위치하고, 양쪽 끝단이 상기 계측거리 양단에 위치한 한 쌍의 고정편 내부에서 인장된 상태로 고착제에 의해 고정되는 광섬유격자센서; 내부에 형성된 관통공을 통해 상기 고정편이 삽입되는 내부가 관통된 볼; 상기 볼의 외주면과 내접하는 고정판 상부 및 고정판 하부; 및 상기 고정판 상부 및 고정판 하부를 체결하여 조이는 체결볼트;를 포함하고, 상기 고정판 상부 및 하부는 안쪽 면에 볼의 안착 면을 포함하고, 상기 볼은 내부의 관통공으로부터 한 측면이 외부로 개방된 형태의 개방 면을 포함하여; 체결볼트를 조임으로써 상기 볼의 내주면과 상기 고정편의 외주면이 상기 고정판 상부 및 고정판 하부에 의해 압박 고정된다.
상기 고정판 하부는 ⊥형 고정판 하부인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유격자 변형률센서는 측정 대상물의 표면상태와 관계없이 센서 설치를 용이하게 하며, 계측지점이 수 Cm 오차가 발생하여도 임의 적으로 보정 할 수 있는 기능을 갖는다.
따라서 본 발명은 시공시간을 단축하여 인건비를 절약할 수 있으며, 자연스럽게 고정편과 고정편이 자리를 잡으므로 센서 고유의 감도를 유지시켜주며, 센서 설치시 불필요한 외력이 작용하지 않아 내구성을 높일 수 있는 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시 예의 예시도.
도 2는 토목구조물에 연속설치되는 광섬유격자 변형률센서 설치 상태를 보인 예시도.
도 2는 토목구조물에 연속설치되는 광섬유격자 변형률센서 설치 상태를 보인 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 곡면에 설치가 용이한 광섬유격자 변형률센서를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유격자 변형률센서의 예시도이다.
본 발명은 건물이나 교량 등 피측정물의 변형률을 측정하기 위한 광섬유격자센서로서, 고정편(6)과 고정편 사이에 보호관(1)이 고정편에 삽입된 상태로 나사(3)에 의해 압박고정되며, 광섬유격자센서는 보호관(1)의 내부 중앙에 일직선으로 위치하고 광섬유격자센서의 양쪽 면이 한 쌍의 고정편(6) 내부에 인장된 상태로 고착제에 의해 고정되고 광섬유격자 변형률센서 감지부를 구성한다.
고정편(6)의 외부에 내부가 관통되고 한 측면이 개방된 볼(7)을 구비하여 고정편을 삽입하고, 볼의 외부에는 볼의 외경과 내접하는 고정판 상부(4), 고정판 하부(5)를 구성한다.
이때 고정판 하부에는 피측정 대상물과 결합할 수 있는 체결부(8)를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광섬유격자 변형률센서의 설치는 상기와 같이 구비한 후 한 쌍의 고정판 하부(5)를 계측하고자 하는 측정 대상물에 측정하고자 하는 계측 거리만큼 이격 후 고정판 하부(5)를 피측정 대상물에 설치한다.
그리고 볼(7)이 삽입된 고정편(6) 양단을 고정판 하부(5)에 안착하고 고정판 상부(4)를 덮은 후 체결볼트(2)를 조여주면 고정판 하부(5)의 수평도에 따라서 볼(7)이 상·하, 좌·우로 움직여서 자연스럽게 수평을 잡게 되고, 계측거리(B)의 오차는 볼의 내부에 삽입된 고정편(6)이 전·후 로 이동하여 계측거리를 고정판 하부(5)의 거리로 자연스럽게 이동을 하게 된다.
이때 체결볼트(2)가 조여 지면서 볼(7)이 응력을 받게 되고 측면이 개방된 방향으로 찌그러짐이 발생 고정편을 압박고정하여 더 이상 이동이 발생하지 않도록 고정하는 역할을 한다. 볼(7)은 일종의 관절역할을 하며, 볼의 한쪽 측면을 개방하는 것은 체결볼트(2)로 고정시 볼이 좀더 잘 찌그러지도록 유도하기 위함이다.
이후 FBG 센서 보호 및 셋팅 유지용 나사(3)를 해지하면, 설치가 완료되고, 공섬유격자 변형률센서는 민감하게 구조물의 변형을 감지한다.
상기에서 언급한 방법 외에 토목구조물 단면의 연속적인 변형을 측정하기 위해서는 도 2에서와 같이 상기에서 설명한 고정판 하부(5)를 도 2의 ⊥형 고정편 하부(5t)로 치환하여, 설치 측정하면 동일 지점 및 동일선상의 변형을 오차 없이 연속적으로 계측할 수 있는 방법을 제공한다.
다음은 도 2를 바탕으로 광섬유격자 변형률센서의 연속설치를 간단히 설명하도록 하며 도면에 미 도시된 부분은 상기에서 설명한 부분과 일치하므로 상기 설명을 참조하는 것이 바람직하다.
고정편(6)과 고정편 사이에 보호관(1)이 고정편에 삽입된 상태로 나사(3)에 의해 압박고정되며, 광섬유격자센서는 보호관(1)의 내부 중앙에 일직선으로 위치하고 광섬유격자센서의 양쪽 면이 한 쌍의 고정편(6) 내부에 인장된 상태로 고착제에 의해 고정되고 광섬유격자 변형률센서 감지부를 구성한다.
고정편(6)의 외부에 내부가 관통되고 한 측면이 개방된 볼(7)을 구비하여 고정편을 삽입하고, 볼의 외부에는 볼의 외경과 내접하는 고정판 상부(4), ⊥형 고정판 하부(5t)를 구성한다.
이때 고정판 하부에는 피측정 대상물과 결합할 수 있는 체결부(8)를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광섬유격자 변형률센서의 설치는 상기와 같이 구비한 후 한 쌍의 고정판 하부(5t)를 계측하고자 하는 측정 대상물에 측정하고자 하는 계측 거리만큼 이격 후 ⊥형 고정판 하부(5t)를 피측정 대상물에 설치한다.
그리고 볼(7)이 삽입된 고정편(6) 양단을 ⊥형 고정판 하부(5t)에 안착하고 고정판 상부(4)를 덮은 후 체결볼트(2)를 조여주면 ⊥형 고정판 하부(5t)의 수평도에 따라서 볼(7)이 상·하, 좌·우로 움직여서 자연스럽게 수평을 잡게 되고, 계측거리(B)의 오차는 볼의 내부에 삽입된 고정편(6)이 전·후 로 이동하여 계측거리를 ⊥형 고정판 하부(5t)의 거리로 자연스럽게 이동을 하게 된다.
이때 체결볼트(2)가 조여 지면서 볼(7)이 응력을 받게 되고 측면이 개방된 방향으로 찌그러짐이 발생 고정편을 압박고정하여 더 이상 이동이 발생하지 않도록 고정하는 역할을 한다. 볼(7)은 일종의 관절역할을 하며, 볼의 한쪽 측면을 개방하는 것은 체결볼트(2)로 고정시 볼이 좀더 잘 찌그러지도록 유도하기 위함이다.
이후 FBG 센서 보호 및 셋팅 유지용 나사(3)를 해지하면, 하나의 광섬유격자 변형률센서의 설치가 완료되며, 그 뒤편 ⊥형 고정판 하부(5t)에 반복적으로 위 작업을 수행하면 동일 축상에 광섬유격자 변형률센서를 연속적으로 설치하는 방법이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
A : 본 발명에 의한 광섬유격자센서 변형률센서
C : 계측대상물의 계측거리 1 : 보호관
2 : 고정판, 볼, 고정편 결합나사
3 : FBG 센서 보호 및 셋팅 유지용 나사 4 : 고정판 상부
5 : 고정판 하부 5t: ⊥형 고정판 하부
6 : 고정편 7 : 볼
8 : 고정판과 계측대상물의 체결부
C : 계측대상물의 계측거리 1 : 보호관
2 : 고정판, 볼, 고정편 결합나사
3 : FBG 센서 보호 및 셋팅 유지용 나사 4 : 고정판 상부
5 : 고정판 하부 5t: ⊥형 고정판 하부
6 : 고정편 7 : 볼
8 : 고정판과 계측대상물의 체결부
Claims (2)
- 건물이나 교량 등 피측정물의 변형률을 측정하기 위한 광섬유격자 변형률센서에 있어서,
변형률을 측정하기 위한 계측대상물 간에 계측거리(B)를 유지한 채 계측거리(B) 양단에 위치하는 고정편(6);
상기 계측거리(B) 양단의 고정편(6)과 고정편(6) 사이에서 위치하며 그 끝단이 상기 고정편(6)에 삽입된 상태로 광섬유격자센서 보호 및 셋팅 유지용 나사(3)에 의해 압박 고정되는 보호관(1);
상기 보호관(1)의 내부 중앙에 일직선으로 위치하고, 양쪽 끝단이 상기 계측거리(B) 양단에 위치한 한 쌍의 고정편(6) 내부에서 인장된 상태로 고착제에 의해 고정되는 광섬유격자센서;
내부에 형성된 관통공을 통해 상기 고정편(6)이 삽입되는 내부가 관통된 볼(7);
상기 볼(7)의 외주면과 내접하는 고정판 상부(4) 및 고정판 하부(5); 및
상기 고정판 상부(4) 및 고정판 하부(5)를 체결하여 조이는 체결볼트(2);를 포함하고,
상기 고정판 상부 및 하부(4, 5)는 안쪽 면에 볼(7)의 안착 면을 포함하고, 상기 볼(7)은 내부의 관통공으로부터 한 측면이 외부로 개방된 형태의 개방 면을 포함하여; 체결볼트(2)를 조임으로써 상기 볼(7)의 내주면과 상기 고정편(6)의 외주면이 상기 고정판 상부(4) 및 고정판 하부(5)에 의해 압박 고정되는 것을 특징으로 하는 광섬유격자 변형률센서. - 제 1항에 있어서;
상기 고정판 하부(5)는 ⊥형 고정판 하부(5t)인 것을 특징으로 하는 광섬유격자 변형률센서.
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