KR20150086896A - Apparatus and methods for vibration using change of the amount of light, Analysis system for analyzing sample and Method thereof - Google Patents

Apparatus and methods for vibration using change of the amount of light, Analysis system for analyzing sample and Method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20150086896A
KR20150086896A KR1020140007084A KR20140007084A KR20150086896A KR 20150086896 A KR20150086896 A KR 20150086896A KR 1020140007084 A KR1020140007084 A KR 1020140007084A KR 20140007084 A KR20140007084 A KR 20140007084A KR 20150086896 A KR20150086896 A KR 20150086896A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
vibration
change
measuring
specimen
Prior art date
Application number
KR1020140007084A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101617729B1 (en
Inventor
정성수
이용봉
Original Assignee
한국표준과학연구원
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 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020140007084A priority Critical patent/KR101617729B1/en
Publication of KR20150086896A publication Critical patent/KR20150086896A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101617729B1 publication Critical patent/KR101617729B1/en

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
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
    • G01B9/02—Interferometers
    • G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
    • G01B9/02002—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/025—Measuring arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

An apparatus for measuring vibration using change of an amount of light comprises: a light emitting unit generating light toward a specimen; a light receiving unit detecting light reflected from the specimen; and a calculation unit calculating information of light detected in the light receiving unit. The calculation unit, which is an apparatus for measuring vibration using change of an amount of light to calculate frequency vibration characteristics, Young′s modulus, and loss coefficient on the basis of information of the detected light, comprises steps wherein: light generated in the light emitting unit is incident on one of the specimen or a reflector; the incident light is reflected; change of the reflected light is detected; and vibration frequency is calculated on the basis of change of the detected light.

Description

광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치 및 방법, 그 진동 측정 장치를 사용한 샘플분석시스템 및 샘플분석방법{Apparatus and methods for vibration using change of the amount of light, Analysis system for analyzing sample and Method thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus and method for measuring vibration of an object using light intensity variation, a sample analysis system using the vibration measurement apparatus, and a sample analysis method.

본 발명은 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치 및 방법, 그 진동 측정 장치를 사용한 샘플분석시스템 및 샘플분석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간편한 장치로 쉽게 물체의 진동을 정확하게 측정할 수 있는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치 및 방법, 그 진동 측정 장치를 사용한 샘플분석시스템 및 샘플분석방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for measuring vibration of an object using a light amount change, a sample analysis system and a sample analysis method using the vibration measurement apparatus, and more particularly, to a method and apparatus for accurately measuring vibration of an object And more particularly, to a sample analysis system and a sample analysis method using the vibration measurement apparatus.

특정 물체 또는 특정 위치에 설치되어 진동을 측정하는 진동센서는 다양한 분야에 응용되어 사용되고 있다. 일례로, 진동센서는 교량에 설치되어 교량의 진동을 측정하게 된다. 이때, 측정된 교량의 진동량은 교량의 안전도 평가에 중요한 척도로 사용된다. 이외에도, 진동센서 다양한 분야에서 응용되어 이용되고 있다.Vibration sensors, which are installed at specific objects or at specific locations, are used in various fields. For example, a vibration sensor is installed on a bridge to measure vibration of the bridge. At this time, the amount of vibration of the measured bridge is used as an important measure in evaluating the safety of the bridge. In addition, vibration sensors have been used in various fields.

이와 같은 종래의 진동센서는 전기적 신호를 이용하여 물체의 진동량을 검출하게 된다. 하지만, 전기적 신호를 이용하여 물체의 진동량을 측정하는 방식은 외부요건에 따라서 측정량이 상이해지는 문제점이 있다. 다시 말하여, 전자파가 많은 곳에 진동센서가 설치될 경우 전자파의 간섭에 의하여 진동량을 정확히 측정할 수 없다. 아울러, 전기적 신호를 이용하여 진동량을 측정하게 되면 외부환경(예를 들면, 비 또는 눈)이 그 측정결과에 영향(예를 들면, 누전발생 등)을 미치게 되므로 진동량을 정확히 측정할 수 없다는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 광 섬유를 이용한 진동 센서가 개발되었다.Such a conventional vibration sensor detects an amount of vibration of an object using an electrical signal. However, the method of measuring the amount of vibration of an object using an electrical signal has a problem that the amount of measurement is different according to external requirements. In other words, when a vibration sensor is installed in a place where many electromagnetic waves are present, the amount of vibration can not be accurately measured by the interference of electromagnetic waves. In addition, if the vibration amount is measured using an electrical signal, the external environment (for example, rain or snow) affects the measurement result (for example, a short circuit occurs) There is a problem. To solve this problem, a vibration sensor using optical fiber was developed.

광섬유 센서는 지능형 구조물(smart structure)의 감지계이기도 하다. 이러한 광섬유 센서는 빛을 이용하여 측정하기 때문에 전자기파의 간섭을 받지 않는다. 따라서, 전자기파 환경이나 구조물의 운용 중에도 사용이 가능하다. 또한, 감도가 매우 뛰어나고, 결함의 실시간 측정이 가능하다. 또한, 크기가 작고 가벼워서 구조물에 적용할 경우 무게 집중 효과가 적으며, 직경이 매우 작고 유연하여 사용자가 원하는 크기로 제작할 수 있다. 이 밖에도 센서 수명과 직결되는 부식과 같은 환경적 영향에 강하고, 온도특성이 우수하여 넓은 운용온도 범위에서 사용이 가능하며, 원거리에서도 정보를 취득할 수 있어 위험한 환경에서도 실험장비나 인명 손실의 걱정 없이 모니터링(monitoring)이 가능한 장점 등이 있다. 이러한 장점들로 인해 지금까지 광섬유 센서를 이용하여 물리량을 측정하는 다양한 연구가 진행되어 왔다. 또한, 구조물의 건전성을 모니터링하기 위한 감지센서로서 광섬유 센서에 대한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 그러나, EFPI(extrinsic fabry-perot interferometric) 센서의 경우에는 간섭신호를 이용하므로 현미경을 이용하여 미소한 간극을 만들어 주어야 하고, 간섭신호가 정현파로 나오지 않기 때문에 신호처리가 복잡하다. 그리고, FBG(fiber Bragg grating) 센서의 경우에는 시스템을 구성하는 데 많은 비용이 소요되기 때문에 비경제적이다. 그리고, 종래에는 격자무늬 패턴을 이용하여 변위, 스트레인 또는 가속도 등을 측정하는 기술들이 있다. 이 기술은 2개의 격자무늬 패턴(Grating Pattern)이 서로 겹쳐져 있을 때 발생하는 무아레 프린지 현상을 이용한다. 따라서, 이 기술은 2개의 격자판이 필요하다. 또한, 이 기술은 투과신호를 이용해 변위, 스트레인 또는 가속도 등을 측정하기 때문에, 발광부와 수광부의 역할을 각각 수행하는 2개의 광섬유를 한 쌍으로 구성해야 한다. 그로 인해, 센서로 제작할 경우에는 양쪽으로 광섬유 라인이 뻗어 있게 되므로 그 구조가 복잡해지는 단점이 있다.Fiber optic sensors are also sensing systems for intelligent structures. Such a fiber-optic sensor is measured by using light, so that it is not affected by electromagnetic waves. Therefore, it can be used even in the electromagnetic wave environment or the operation of the structure. In addition, the sensitivity is excellent, and real-time measurement of defects is possible. In addition, when it is applied to the structure because of its small size and light weight, the weight concentration effect is small, and the diameter is very small and flexible, so that the user can make the desired size. In addition, it is resistant to environmental influences such as corrosion, which is directly connected to the sensor's life. It has excellent temperature characteristics and can be used in a wide operating temperature range. It can acquire information from a long distance, And the advantages of monitoring. Due to these advantages, various studies have been conducted so far to measure physical quantities using optical fiber sensors. In addition, various studies have been made on optical fiber sensors as a sensing sensor for monitoring the health of a structure. However, in the case of an EFPI (extrinsic fabry-perot interferometric) sensor, since an interference signal is used, it is necessary to make a minute gap using a microscope and the signal processing is complicated because an interference signal does not appear as a sinusoidal wave. In the case of a fiber Bragg grating (FBG) sensor, it is costly to construct a system because it is expensive. Conventionally, there are techniques for measuring displacement, strain, or acceleration using a grid pattern. This technique utilizes the moiré fringe phenomenon that occurs when two grating patterns overlap each other. Therefore, this technique requires two grid plates. In addition, since this technique measures displacement, strain, or acceleration using a transmission signal, two optical fibers, each of which performs a role of a light emitting portion and a light receiving portion, must be constituted as a pair. Therefore, when the optical fiber is fabricated by a sensor, the optical fiber lines are extended to both sides, and the structure is complicated.

또한, 광을 이용하여 진동을 측정하는 방법에는 레이저 진동계(Laser vibrometer)를 이용하여 진동을 측정하는 방법(100)이 있다. 레이저 진동계에 의해 물체의 진동신호를 잡는 원리는 마이켈슨 간섭계를 이용하여 도플러천이(Doppler shift) 방법을 주로 사용하고 있다. 도 1을 참고하면, 레이저(1)에서 나온 빔이 빔 분배기(beam splitter, 2)에서 둘로 나누어져 하나는 기준거울(reference mirror, 3)로 또 하나는 물체 표면으로 수직 입사된다. 기준 거울(3)에서 반사되는 빔은 광 검출기(photo detector, 4)로 다시 돌아오고, 시편(5)에 반사된 빔도 역시 빔 분배기(beam splitter, 2)에서 다시 광 검출기(photo detector, 4)로 돌아오게 된다. 이때 기준거울(3)에 반사되는 빛의 경로(y)는 항상 일정하지만 시편(5)에서는 진동이 발생되기 때문에 레이저 빔이 지나오는 길이 즉, 경로(x)는 변하게 된다. 이들 두 빔(x, y)의 경로 차를 이용하면 도플러 천이(Doppler shift)의 공식에 의해 시편(5)의 진동 특성을 알게 된다. 하지만 상기 레이저 진동계(Laser vibrometer)는 가격이 비싸고 물체에 수직으로 빔을 입사해야 되는 단점이 있다.
In addition, a method for measuring vibration using light includes a method 100 for measuring vibration using a laser vibrometer. Doppler shift method is mainly used by Michelson interferometer to capture the vibration signal of an object by a laser vibration meter. Referring to FIG. 1, a beam from a laser 1 is divided into two beams at a beam splitter 2, one is incident on a reference mirror 3 and the other is perpendicularly incident on an object surface. The beam reflected from the reference mirror 3 is returned to the photo detector 4 and the beam reflected on the specimen 5 is again reflected by a beam splitter 2 to a photo detector 4 ). At this time, the path (y) of the light reflected on the reference mirror 3 is always constant, but since the vibration occurs in the specimen 5, the length of the laser beam, that is, the path (x) changes. Using the path difference between these two beams (x, y), the vibration characteristic of the specimen 5 is known by the Doppler shift formula. However, the laser vibrometer is expensive and has a drawback that a beam must be incident perpendicularly on the object.

한국 등록특허 제 10-0483341호Korean Patent No. 10-0483341 한국 공개특허 제 10-2005-0064295호Korean Patent Publication No. 10-2005-0064295

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 높은 신뢰성을 가지는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus for measuring vibration of an object using a light quantity change with high reliability.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 측정하고자 하는 대상에 직접적으로 설치되지 않아 사용의 편리성이 높은 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for measuring a vibration of an object using a change in light amount, which is not directly installed on an object to be measured and is highly convenient to use.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 간단한 구조로 인해 비용효율적인 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 제공하는데 목적이 있다.
It is another object of the present invention to provide an apparatus for measuring vibration of an object using a cost-effective change in light amount due to a simple structure.

본 발명은 시편을 향하여 광을 발생시키는 발광부, 상기 시편에서 반사된 광을 검출하는 수광부 및 상기 수광부에서 검출된 광의 정보를 연산하는 연산장치를 포함하며, 상기 연산장치는 상기 검출된 광의 정보를 기초로 주파수 진동특성, 영율 및 손실계수를 연산할 수 있다.The present invention includes a light emitting unit that generates light toward a specimen, a light receiving unit that detects light reflected from the specimen, and a computing unit that computes information of light detected by the light receiving unit, The frequency vibration characteristic, the Young's modulus and the loss coefficient can be calculated.

상기 발광부는, 레이저 또는 LED 중 어느 하나인 것을 포함할 수 있다.The light emitting unit may include any one of a laser and an LED.

상기 수광부는, 상기 반사된 광의 일부를 차단하여 상기 반사된 광의 광량 변화의 검출효율을 증가시키기 위한 광여과유닛, 상기 광여과유닛에 의해 일부가 차단된 광을 일 지점으로 집중시키기 위한 렌즈 및 상기 렌즈에 의해 집중된 광량의 변화를 검출하기 위한 광검출부를 포함할 수 있다.The light receiving unit includes a light filtering unit for blocking a part of the reflected light and increasing the detection efficiency of the light amount change of the reflected light, a lens for focusing the light partially blocked by the light filtering unit to one point, And a light detecting portion for detecting a change in the amount of light concentrated by the lens.

상기 렌즈는, 볼록렌즈일 수 있다.The lens may be a convex lens.

상기 연산장치는, 광량의 변화를 분석하여 주파수 진동특성을 측정하고, 상기 주파수 진동특성을 기초로 영율 및 손실계수를 연산할 수 있다.The calculating device can analyze a change in light quantity to measure a frequency vibration characteristic, and calculate a Young's modulus and a loss coefficient based on the frequency vibration characteristic.

시편의 반사율을 높이기 위해 시편의 일측에 부착되는 반사체를 더 포함할 수 있다.And a reflector attached to one side of the specimen to increase the reflectance of the specimen.

광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 사용한 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법에 있어서, 발광부에서 발생된 광이 시편 또는 반사체 중 어느 하나에 입사되는 단계, 상기 입사된 광이 반사되는 단계, 상기 반사된 광의 변화가 검출되는 단계, 상기 검출된 광의 변화를 기초로 시편의 진동주파수가 연산되는 단계를 포함할 수 있다.A method of measuring vibration of an object using a change in light amount using an apparatus for measuring vibration of an object using a change in light amount, the method comprising: a step in which light emitted from a light emitting unit is incident on a specimen or a reflector; Detecting a change in the reflected light, and calculating a vibration frequency of the specimen based on the detected change in light.

상기 입사되는 단계는, 상기 시편 또는 반사체 중 어느 하나에 입사되는 입사각이 5°~ 85°일 수 있다.The incident angle may be an angle of incidence of 5 ° to 85 ° with respect to the specimen or the reflector.

상기 시편의 진동이 연산되는 단계는, 상기 검출된 광량의 변화를 기초로 주파수 진동특성을 측정하고, 상기 주파수 진동특성을 기초로 영율 및 손실계수가 연산되는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the vibration of the specimen may include measuring a frequency vibration characteristic based on a change in the detected light amount and calculating a Young's modulus and a loss coefficient based on the frequency vibration characteristic.

광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치에 있어서, 자유단과 고정단을 구비한 외팔보 형태로 시편이 고정되는 고정수단, 상기 시편에 진동을 발생시키는 진동발생수단, 상기 발생된 진동을 증폭시키는 진동증폭수단을 포함하며, 검출된 광량의 변화 신호를 전송받아 샘플정보를 분석하는 연산장치를 포함할 수 있다.An apparatus for measuring vibration of an object using a light quantity change, the apparatus comprising: fixing means for fixing a specimen in a cantilevered form having a free end and a fixed end; a vibration generating means for generating vibration in the specimen; And an arithmetic unit for analyzing the sample information by receiving the change signal of the detected light amount.

상기 연산장치는, 상기 광량의 변화 신호를 분석하여 주파수 진동특성을 측정하고, 상기 주파수 진동특성을 기초로 샘플의 주파수에 따른 각각의 영율 및 중 적어도 어느 하나의 정보를 연산할 수 있다.The calculating device may analyze the change signal of the amount of light to measure the frequency vibration characteristic and calculate at least one of the information of each of the Young's modulus and the Young's modulus according to the frequency of the sample based on the frequency vibration characteristic.

광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석방법에 있어서, 진동발생수단 및 진동증폭수단에 의해 샘플에 진동이 발생되는 단계, 발광부에서 발생된 광이 상기 샘플에 입사되는 단계, 상기 샘플에 의해 상기 입사된 광이 반사되는 단계, 상기 샘플에 반사된 광의 변화가 광검출기에 의해 검출되는 단계, 상기 광검출기에 의해 검출된 광의 변화를 기초로 상기 광검출기와 연결된 연산장치에서 분석하여 주파수 진동특성을 측정하고, 상기 주파수 진동특성을 기초로 영율 및 손실계수를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
A method of analyzing a sample using an apparatus for measuring a vibration of an object using a light quantity change, the method comprising: generating vibration in a sample by a vibration generating means and a vibration amplifying means; A step in which the incident light is reflected by the sample, a change in the light reflected by the sample is detected by a photodetector, a calculation device connected to the photodetector based on the change in light detected by the photodetector, Measuring a vibration characteristic, and calculating a Young's modulus and a loss coefficient based on the frequency vibration characteristic.

본 발명의 실시형태에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치 및 방법은 측정하고자 하는 대상에 직접적으로 부착되지 않아 사용의 편리성이 높다.The apparatus and method for measuring the vibration of an object using the change in the amount of light according to the embodiment of the present invention are not directly attached to the object to be measured,

대상에 직접적으로 부착되지 않는 점에서 더욱 작은 측정대상에도 사용가능하며, 간단한 장치들로 인해 적은 비용으로 높은 신뢰성을 가질 수 있다.
It can be used for smaller measurement objects because it is not directly attached to the object, and can be highly reliable at low cost due to simple devices.

도 1은 선행기술인 레이저 진동계를 이용한 진동측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법에서 광량의 변화를 측정하는 원리를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 선행기술과 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법을 이용한 샘플분석시스템에서 측정된 샘플의 진동주파수를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법을 이용한 샘플분석시스템에서 다섯번째 공진주파수를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법을 이용한 샘플분석시스템에서 주파수에 따른 손실계수를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법을 이용한 샘플분석시스템에서 주파수에 따른 영율을 나타내는 그래프이다.1 is a view showing a vibration measuring apparatus using a laser vibrometer as a prior art.
2 is a view showing an apparatus for measuring vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for measuring vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a principle of measuring a change in light amount in a method for measuring vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a sample analysis system using an apparatus for measuring vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a vibration frequency of a sample measured in a sample analysis system using a method of measuring a vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing a fifth resonance frequency in a sample analysis system using a method for measuring vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph illustrating frequency-dependent loss coefficients in a sample analysis system using a method for measuring vibration of an object using a light amount change according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing a Young's modulus according to a frequency in a sample analysis system using a method for measuring vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치 및 방법에 대해 상세하게 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
Hereinafter, an apparatus and method for measuring vibration of an object using a change in light amount according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The structure and operation of the present invention shown in the drawings and described by the drawings are described as at least one embodiment, and the technical ideas and the core structure and operation of the present invention are not limited thereby.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당해 기술분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 함을 밝혀두고자 한다.
Although the terms used in the present invention have been selected in consideration of the functions of the present invention, it is possible to use general terms that are currently widely used, but this may vary depending on the intention or custom of a person skilled in the art or the emergence of new technology. Also, in certain cases, there may be a term selected arbitrarily by the applicant, in which case the meaning thereof will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, it is to be understood that the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term rather than the name of the term, and on the contents of the present invention throughout.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치(200)를 나타낸 도면이다. 2 is a view showing an apparatus 200 for measuring vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치(200)는 발광부(210), 반사체(220), 수광부(230) 및 연산장치(240)를 포함할 수 있다. 2, an apparatus 200 for measuring a vibration of an object using a light amount change may include a light emitting unit 210, a reflector 220, a light receiving unit 230, and a computing device 240.

발광부(210)는 광을 발생시키기 위한 장치일 수 있으며, 예를 들어, 레이저 또는 LED 중 어느 하나일 수 있다. 발광부(210)는 진동을 측정하기 위한 시편(10) 또는 시편(10)의 일부에 부착된 반사체(220)을 향해 투광될 수 있으며, 반사체(220)을 향해 투광되기 위한 입사각(θ)은 5°~ 85°의 범위 일 수 있으며, 바람직하게는 25°~ 65°일 수 있다. 상기 입사각(θ)가 5° 미만일 경우 오차가 심해져 측정의 오차가 심해지며, 상기 입사각(θ)가 85°를 초과할 경우 광량의 변화가 미약하여 측정의 오차가 생길 수 있다.
The light emitting portion 210 may be a device for generating light, for example, a laser or an LED. The light emitting portion 210 can be projected toward the specimen 10 for measuring vibration or the reflector 220 attached to a part of the specimen 10 and the incident angle θ for projecting toward the reflector 220 is May range from 5 DEG to 85 DEG, and preferably from 25 DEG to 65 DEG. When the incident angle (?) Is less than 5 degrees, the error increases and the measurement error becomes worse. When the incident angle (?) Exceeds 85 degrees, the change of the amount of light is weak and measurement error may occur.

반사체(220)는 시편(10)의 일부에 부착되어 발광부(210)에서 발생된 광을 수광부(230)로 반사시킬 수 있으며, 반사체(220)는 50%이상의 반사율을 기지는 것이 바람직하지만 이에 제한되지 않는다. 반사체(220)는 시편(10)의 반사율이 현저하게 낮아 시편(10)에서 반사된 광을 수광부(230)에서 검출하기 어렵거나, 시편(10)의 표면이 일정하기 않아 광의 반사에 왜곡이 생길 경우 설치될 수 있다. 반사체(220)는 시편(10)의 일부에 부착되어 시편(10)과 같은 진동이 발생 될 수 있다.
The reflector 220 may be attached to a part of the specimen 10 to reflect the light generated by the light emitting unit 210 to the light receiving unit 230 and the reflector 220 may have a reflectance of 50% It is not limited. The reflector 220 may be configured such that the reflectance of the specimen 10 is remarkably low so that the light reflected by the specimen 10 is difficult to be detected by the light receiving portion 230 or the surface of the specimen 10 is not constant, Can be installed. The reflector 220 may be attached to a part of the specimen 10 to generate vibration such as the specimen 10.

수광부(230)는 렌즈(231), 광검출부(232) 및 광여과유닛(233)을 포함할 수 있다. 반사체(220) 또는 시편(10)에서 반사된 광은 공기 또는 다른 환경요인에 의해 산란될 수 있다. 상기 광의 산란에 의해 검출되는 광의 오차가 생길 수 있으므로, 렌즈(231)를 이용하여 반사된 빛을 광검출부(232)로 집중시킬 수 있다. 렌즈(231)는 볼록렌즈일 수 있다.The light receiving unit 230 may include a lens 231, a light detecting unit 232, and a light filtering unit 233. [ The light reflected from the reflector 220 or the specimen 10 may be scattered by air or other environmental factors. The light reflected by the lens 231 can be focused on the optical detector 232 since an error of the light detected by the light scattering may occur. The lens 231 may be a convex lens.

광검출부(232)는 광을 검출하기 위한 장치로 반사체(220) 또는 시편(10)에서 반사된 광을 검출하여 광의 변화를 측정할 수 있다. 광검출부(232)는 반사체(220) 또는 시편(10)에서 반사된 광을 검출할 수 있는 위치에 고정되고, 상기 광을 검출하기 위해 기존에 사용된 모든 광검출기 중 어느 하나를 사용할 수 있다.The photodetector 232 is a device for detecting light and can detect the light reflected by the reflector 220 or the specimen 10 to measure the change of light. The optical detector 232 is fixed at a position where it can detect the light reflected from the reflector 220 or the specimen 10 and can use any one of the conventional optical detectors for detecting the light.

광여과유닛(233)은 반사체(220) 또는 시편(10)에서 반사된 광의 일부를 차단하기 위한 장치일 수 있다. 예를 들어, 일측이 예각으로 형성된 금속부재를 사용할 수 있으며, 상기 금속부재는 칼날과 같은 금속부재일 수 있다. 광여과유닛(233)은 반사체(220) 또는 시편(10)에서 반사된 광의 변화를 광검출부(232)에서 더 좋은 효율로 검출하기 위한 장치일 수 있다. 광여과유닛(233)에 의해 광의 일부가 차단될 경우 광여과유닛(233)에 의해 광의 회절이 발생할 수 있으며, 이를 최소화 하기 위해 날카로운 광여과유닛(233)이 사용되는 것이 바람직하다.
The light filtering unit 233 may be a reflector 220 or a device for blocking a part of the light reflected from the specimen 10. For example, a metal member whose one side is formed at an acute angle may be used, and the metal member may be a metal member such as a blade. The light filtering unit 233 may be a device for detecting a change in the light reflected by the reflector 220 or the specimen 10 with a better efficiency in the optical detecting unit 232. [ Diffraction of light may be caused by the light filtering unit 233 when a part of light is blocked by the light filtering unit 233, and a sharp light filtering unit 233 is preferably used to minimize this.

연산장치(240)는 수광부(230)에서 검출된 광의 변화를 기초로 시편의 진동을 연산하기 위한 장치로, 운영체제와 함께 프로그램 코드를 실행하고 데이터를 생성 및 사용하는 동작을 한다. 운영 체제는 일반적으로 공지되어 있으며 이에 대해 보다 상세히 기술하지 않는다. 예로서, 운영 체제는 Window 계열 OS, Unix, LINUX, Palm OS, DOS, 안드로이드 및 매킨토시 등일 수 있다. 예를 들어, 연산장치(240)는 스마트폰, 데스크탑, 노트북 및 태블릿 PC 중 어느 하나일 수 있다. 상기 연산장치에서의 연산과정은 후술한다.
The computing device 240 is an apparatus for computing the vibration of a specimen based on a change in light detected by the light-receiving unit 230, and performs an operation of executing a program code together with an operating system and generating and using data. The operating system is generally known and will not be described in more detail. By way of example, the operating system may be a Windows-based OS, Unix, LINUX, Palm OS, DOS, Android and Macintosh. For example, the computing device 240 may be any one of a smartphone, a desktop, a notebook, and a tablet PC. The calculation process in the arithmetic unit will be described later.

본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치에 따라 간단한 장치로 시편의 진동을 측정할 수 있으며, 높은 정확도를 가질 수 있다.
According to an apparatus for measuring vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention, vibration of a specimen can be measured with a simple device and high accuracy can be obtained.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법을 도 3을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method for measuring vibration of an object using a change in light amount using an apparatus for measuring vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법을 도시한 순서도이다.
3 is a flowchart illustrating a method of measuring vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention.

먼저, 발광부(210)에서 발생된 광을 시편(10) 또는 반사체(220)에 입사된다(S100). 상기 광이 시편(10) 또는 반사체(220)에 입사될 때 입사각은 5°~ 85°의 범위 일 수 있으며, 바람직하게는 25°~ 65°일 수 있다. 상기 입사각이 5° 미만일 경우 오차가 심해져 측정의 오차가 심해지며, 상기 입사각이 85°를 초과할 경우 광량의 변화가 미약하여 측정의 오차가 생길 수 있다.
First, the light generated by the light emitting unit 210 is incident on the specimen 10 or the reflector 220 (S100). When the light is incident on the specimen 10 or the reflector 220, the incident angle may be in a range of 5 ° to 85 °, and preferably 25 ° to 65 °. If the angle of incidence is less than 5 °, the error increases and the measurement error becomes worse. When the angle of incidence exceeds 85 °, the change of the quantity of light is slight, and measurement error may occur.

다음으로, 시편(10) 또는 반사체(220)에 발광부(210)에서 발생된 광이 반사된다(S110). 반사체(220)는 50%이상의 반사율을 기지는 것이 바람직하지만 이에 제한되지 않는다. 반사체(220)는 시편(10)의 반사율이 현저하게 낮아 시편(10)에서 반사된 광을 수광부(230)에서 검출하기 어렵거나, 시편(10)의 표면이 일정하기 않아 광의 반사에 왜곡이 생길 경우 설치될 수 있다.
Next, light generated in the light emitting portion 210 is reflected to the specimen 10 or the reflector 220 (S110). The reflector 220 desirably has a reflectance of 50% or more, but is not limited thereto. The reflector 220 may be configured such that the reflectance of the specimen 10 is remarkably low so that the light reflected by the specimen 10 is difficult to be detected by the light receiving portion 230 or the surface of the specimen 10 is not constant, Can be installed.

다음으로, 수광부(230)는 시편(10) 또는 반사체(220)에 반사된 광의 변화를 검출한다(S120). 상기 광의 변화는 도 4를 참조하여 설명한다. 진동이 일어나지 않을 때의 광(410)과 진동시의 광(420)은 수광부(230)의 광검출부(232)에서 검출되고, 이때의 변화는 도 4와 같이 진동이 일어나지 않을 때의 광(410)을 중심으로 변화한다. 진동이 일어나지 않을 때의 광(410)의 광량을 기준으로 하여, 진동시의 광(420)의 광량은 진동이 일어나지 않을 때의 광(410)의 광량에 비해 상대적으로 적거나 많아지며, 이를 통해 광량의 변화에 의한 진동신호 (430)을 측정할 수 있다.
Next, the light receiving unit 230 detects a change in the light reflected on the specimen 10 or the reflector 220 (S120). The change of the light will be described with reference to Fig. The light 410 when no vibration occurs and the light 420 when vibrating are detected by the light detecting unit 232 of the light receiving unit 230. The change of the light 410 when the light is not oscillated ). The light amount of the light 420 at the time of oscillation is relatively smaller or larger than the light amount of the light 410 at the time when the vibration does not occur on the basis of the light amount of the light 410 when no vibration occurs, It is possible to measure the vibration signal 430 due to the change in the amount of light.

마지막으로, 연산장치(240)는 도 6에서처럼 상기 단계(S120)에서 검출된 광량의 변화와 시편에 진동을 발생시키는 입력부(620)에 가해주는 전기적 신호크기와의 비인 응답함수 H를 측정하여 시편의 진동을 연산한다(S130).
Finally, the arithmetic unit 240 measures the response function H, which is the ratio of the change in the amount of light detected in the step S120 and the magnitude of the electrical signal applied to the input unit 620 that generates vibration to the specimen, as shown in FIG. 6, (S130).

시편의 손실계수(η)는 도 6의 응답함수 H에 대해 도 7처럼 각각의 공진주파수에서의 H의 피크 값으로부터 3dB 감소되는 좌우의 두 지점간의 주파수 차이를 측정하여 간단하게 검출할 수 있다. 상기 공진주파수와 3dB 감소지점들 사이의 주파수 차이는 본 발명에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 통해 측정할 수 있다.
The loss coefficient (η) of the specimen can be detected simply by measuring the frequency difference between the left and right points of the response function H of FIG. 6, which is reduced by 3 dB from the peak value of H at each resonance frequency as shown in FIG. The frequency difference between the resonance frequency and the 3 dB reduction points can be measured through the apparatus for measuring the vibration of an object using the light amount variation according to the present invention.

고정단과 자유단을 가지는 외팔보 형태의 시편에 대해 영율(Young's modulus, E)은 [수학식 1]과 같이 공진주파수와 시편의 제원과 밀도에 관련된다.
The Young's modulus (E) for a cantilever-shaped specimen having a fixed end and a free end is related to the resonance frequency and the specification and density of the specimen as shown in Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

[수학식 1]에서 L은 시편의 길이, ρ는 질량밀도, t 는 빔의 두께, frn 은 n 번째 공진주파수이고, an은 n 번째 공진 주파수에서의 특성 값으로, a1=0.5596, a2=3.5069, a3=9.8194, a4=19.242, a5=31.809...등의 상수값이다.
In Equation (1), L is the length of the specimen, p is the mass density, t is the thickness of the beam, f rn A n is a characteristic value at the nth resonance frequency and a constant such as a 1 = 0.5596, a 2 = 3.5069, a 3 = 9.8194, a 4 = 19.242, a 5 = 31.809, Value.

상기 [수학식 1]을 통해 영율(Young's modulus, E)을 도 6의 공진주파수 값을 이용하여 연산할 수 있다. 상기와 같은 방법으로 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치에 의해 광량 변화를 통해 물체의 진동특성을 측정할 수 있고, 이에 따른 손실계수(η) 및 영율(E)를 산출할 수 있다.
The Young's modulus (E) can be calculated using the resonance frequency value of FIG. 6 through Equation (1). The vibration characteristic of the object can be measured through the change of the amount of light by the apparatus for measuring the vibration of the object using the light amount change according to the embodiment of the present invention, Can be calculated.

이하, 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석시스템과 선행기술인 레이저 진동계를 이용한 진동측정 시스템을 이용하여 시편의 진동 측정을 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the vibration analysis of the specimen using the sample analysis system using the apparatus for measuring the vibration of the object using the light amount variation according to the embodiment of the present invention and the vibration measurement system using the laser beam system as the prior art will be described with reference to FIGS. 5 to 9 Will be described in detail with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치(200)를 이용한 샘플분석시스템을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a sample analysis system using an apparatus 200 for measuring a vibration of an object using a change in light amount according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치(200)를 이용한 샘플분석시스템은 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치(200), 진동발생장치(610) 및 진동증폭장치(620)를 포함할 수 있다.5, a sample analysis system using an apparatus 200 for measuring a vibration of an object using a light amount change includes an apparatus 200 for measuring a vibration of an object, a vibration generator 610, and a vibration amplifier 620, . ≪ / RTI >

자유단과 고정단을 구비한 외팔보의 형태로 구조용 강재 샘플(12)이 고정수단(11)에 고정된다. 손실계수의 경우, 관심 주파수대역은 1,000Hz보다 낮다. 따라서 진동 신호들을 진동발생장치(610)을 이용하여 1,000Hz 이상의 주파수를 발생시키고, 진동증폭장치(620)를 사용하여 상기 진동발생장치(610)의 신호를 증폭시킨다. 전자기 유도를 통해 힘을 발생하는 장치인 상기 진동발생장치(610)는 진동을 발생시킬 수 있다. 상기 샘플(12)의 자유단의 길이, 넓이, 및 두께는 각각 200 mm, 9.6 mm, 및 0.8 mm이다. 상기 샘플(12)의 측정된 부피밀도는 8,144 kg/m3. 상기 구조용 강재의 음파속도는 시편에 배치된 두개의 가속도계(미도시) 사이의 펄스 지연시간을 측정하였고, 4,990 m/s로 측정되었다. 상기 테스트시의 온도는 23 ℃± 3 ℃ 였다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치와 종래기술인 레이저 진동계를(100) 통해 상기 샘플(12)의 진동을 동시에 측정하였다.
The structural steel sample 12 is fixed to the fixing means 11 in the form of a cantilever with a free end and a fixed end. For the loss factor, the frequency band of interest is lower than 1,000Hz. Accordingly, the vibration signals are generated at a frequency of 1,000 Hz or more by using the vibration generator 610, and the signals of the vibration generator 610 are amplified by using the vibration amplifier 620. The vibration generating device 610, which is a device generating a force through electromagnetic induction, can generate vibration. The length, width, and thickness of the free end of the sample 12 are 200 mm, 9.6 mm, and 0.8 mm, respectively. The measured bulk density of the sample (12) was 8,144 kg / m 3. The sound wave velocity of the structural steel measured the pulse delay time between two accelerometers (not shown) placed on the specimen and measured at 4,990 m / s . The temperature at the time of the test was 23 ° C ± 3 ° C. At this time, the vibration of the sample 12 was simultaneously measured through the apparatus for measuring the vibration of the object using the light amount change according to the embodiment of the present invention and the laser vibration system 100 according to the prior art.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석시스템과 종래기술인 레이저 진동계를 이용한 진동측정 시스템의 결과 그래프이다.6 is a graph showing a result of a sample analysis system using an apparatus for measuring vibration of an object using a light amount change according to an embodiment of the present invention and a vibration measurement system using a laser vibration system of the prior art.

도 6을 참조하면, 종래기술의 진동측정 시스템인 레이저 진동계를 사용하여 샘플(12)의 공진주파수를 측정한 결과 16.1Hz, 101.1Hz, 283.1Hz, 554.7Hz 및 916.5Hz의 값이 측정되었고, 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석시스템을 통해 시편의 공진 주파수를 측정한 결과 15.6Hz, 98.5Hz, 275.6Hz, 545.9Hz 및 898.7Hz의 값이 측정되었음을 알 수 있다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석시스템이 최대 3.5%의 오차를 가지며, 간단한 방법으로 적은 오차를 가짐을 알 수 있다.
Referring to FIG. 6, the resonance frequency of the sample 12 was measured using a laser vibration meter, which is a conventional vibration measurement system. As a result, values of 16.1 Hz, 101.1 Hz, 283.1 Hz, 554.7 Hz and 916.5 Hz were measured. The resonance frequency of the sample was measured through the sample analysis system using the apparatus for measuring the vibration of the object using the light amount change according to the embodiment of the present invention, and the values of 15.6Hz, 98.5Hz, 275.6Hz, 545.9Hz and 898.7Hz were measured Able to know. It can be seen that the sample analyzing system using the apparatus for measuring the vibration of the object using the light amount variation according to the embodiment of the present invention has an error of maximum 3.5% and has a small error with a simple method.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석시스템과 종래기술인 레이저 진동계를 이용한 진동측정 시스템의 비교 값을 도 7 내지 도9를 통해 더욱 상세하게 설명한다.
7 to 9, comparison values of a sample analysis system using an apparatus for measuring a vibration of an object using a light amount change according to an embodiment of the present invention and a vibration measurement system using a laser vibration system of the related art are described in detail .

도 7을 참조하면, 앞서 언급한 바와 같이 손실계수(η)는 공진주파수(ωr)와 3dB 감소지점(△f) 사이의 주파수 차이를 측정하여 간단하게 연산할 수 있다. 상기 3dB 감소지점(△f)의 값을 더욱 정확하게 측정하기 위하여 상기 3dB 감소지점(△f)의 값을 2000회 실시하여 평균하였다. 도 7은 다섯 번째 공진 주파수(898.7Hz)대역을 확대한 주파수 응답함수의 곡선이다.
Referring to FIG. 7, as described above, the loss coefficient? Can be calculated simply by measuring the frequency difference between the resonance frequency? R and the 3 dB reduction point? F. In order to more accurately measure the value of the 3 dB reduction point (? F), the value of the 3 dB reduction point (? F) was 2000 times and averaged. 7 is a curve of the frequency response function in which the fifth resonant frequency (898.7 Hz) band is enlarged.

도 8를 참조하면, 상기 공진주파수(ωr)와 3dB 감소지점(△f) 사이의 주파수 차이를 측정하여 손실계수(η)를 연산한 방법으로, 일반적으로 손실계수는 주파수에 따라 바뀌게 된다. 본 발명에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석시스템에서 주파수에 따라 측정된 손실계수는 0.0029(98.5 Hz에서), 0.0019(275.6 Hz에서), 0.0020(5,459Hz) 및 0.0028(898.7Hz)으로, 선행기술인 레이저 진동계를 이용한 진동측정 시스템과 비교하여 거의 일치한다는 점을 알 수 있다.
Referring to FIG. 8, the loss coefficient (?) Is calculated by measuring the frequency difference between the resonance frequency (? R ) and the 3 dB reduction point (? F). In the sample analysis system using the apparatus for measuring the vibration of an object using the light amount change according to the present invention, the loss coefficient measured according to the frequency is 0.0029 (at 98.5 Hz), 0.0019 (at 275.6 Hz), 0.0020 Hz), which is almost the same as the vibration measurement system using the prior art laser vibration system.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석시스템에서 주파수에 따라 측정된 영율은 197GPa(98.5Hz), 197GPa(275.6Hz), 202GPa(5,459Hz), 200GPa(898.7Hz)이다. 이는 평균 199GPa로 200GPa를 기준으로 1.0%의 오차를 가진다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 비 접촉식 방법으로 종래기술인 레이저 진동계를 이용한 진동측정 시스템 대신에 사용 가능하며, 상기 레이저 진동계에 비해 적은 비용으로 높은 효과를 기대할 수 있다.
Referring to FIG. 9, in the sample analysis system using the apparatus for measuring the vibration of an object using the light amount variation according to the present invention, the Young's modulus measured according to the frequency is 197 GPa (98.5 Hz), 197 GPa (275.6 Hz), 202 GPa (5,459 Hz) 200 GPa (898.7 Hz). This means that the average of 199 GPa has an error of 1.0% based on 200 GPa. Accordingly, it can be used in place of the vibration measurement system using the laser vibration system of the prior art in the non-contact method, and a high effect can be expected at a lower cost than the laser vibration system.

주파수 진동특성은 본 발명에 따른 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용하여 측정하고, 이에 따른 손실계수 및 영율을 특정하였고, 이는 선행기술인 레이저 진동계를 이용한 진동측정 장치의 결과와 거의 일치하여, 높은 가격의 레이저 진동계를 이용한 진동측정 장치에 비해 적은 비용으로 신뢰성이 높으며, 편리성이 뛰어난 효과를 가짐을 알 수 있다.
The frequency vibration characteristics were measured using an apparatus for measuring the vibration of an object using the light amount variation according to the present invention and the loss coefficient and the Young's modulus were determined. The results are almost the same as those of the prior art vibration measuring apparatus using a laser vibration meter, It can be seen that the vibration measuring device using the laser oscillator of high price has a high reliability and convenience with less cost.

210: 발광부
220: 반사체
230: 수광부
231: 렌즈
232: 광검출기
233: 광여과유닛
240: 연산장치210:
220: reflector
230:
231: Lens
232: photodetector
233: Optical filtering unit
240:

Claims (12)

시편을 향하여 광을 발생시키는 발광부;
상기 시편에서 반사된 광을 검출하는 수광부; 및
상기 수광부에서 검출된 광의 정보를 연산하는 연산장치;를 포함하며,
상기 연산장치는 상기 검출된 광의 정보를 기초로 주파수 진동특성, 영율 및 손실계수를 연산하는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치.
A light emitting portion for emitting light toward the specimen;
A light receiving unit for detecting light reflected from the specimen; And
And an arithmetic unit for calculating information of the light detected by the light receiving unit,
Wherein the calculating device calculates a frequency vibration characteristic, a Young's modulus and a loss coefficient based on the detected light information.
청구항 1에서,
상기 발광부는,
레이저 또는 LED 중 어느 하나인 것을 포함하는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치.
In claim 1,
The light-
An apparatus for measuring vibration of an object using a change in light amount, the apparatus comprising a laser or an LED.
청구항 1에서,
상기 수광부는,
상기 반사된 광의 일부를 차단하여 상기 반사된 광의 광량 변화의 검출효율을 증가시키기 위한 광여과유닛;
상기 광여과유닛에 의해 일부가 차단된 광을 일 지점으로 집중시키기 위한 렌즈; 및
상기 렌즈에 의해 집중된 광량의 변화를 검출하기 위한 광검출부; 를 포함하는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치.
In claim 1,
The light-
A light filtering unit for blocking a part of the reflected light and increasing the detection efficiency of the light amount change of the reflected light;
A lens for concentrating light partially blocked by the optical filtering unit to one point; And
A photodetector for detecting a change in the amount of light concentrated by the lens; Wherein the light source is a light source.
청구항 3에서,
상기 렌즈는,
볼록렌즈인 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치.
In claim 3,
The lens,
An apparatus for measuring the vibration of an object using a change in light amount, which is a convex lens.
청구항 1에서,
상기 연산장치는,
광량의 변화를 분석하여 주파수 진동특성을 측정하고, 상기 주파수 진동특성을 기초로 영율 및 손실계수를 연산하는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치.
In claim 1,
The computing device includes:
An apparatus for measuring vibration of an object using a change in light quantity for measuring a frequency vibration characteristic by analyzing a change in light quantity and calculating a Young's modulus and a loss coefficient based on the frequency vibration characteristic.
청구항 1에서,
시편의 반사율을 높이기 위해 시편의 일측에 부착되는 반사체를 더 포함하는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치.
In claim 1,
And a reflector attached to one side of the specimen to increase the reflectance of the specimen.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 사용한 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법에 있어서,
발광부에서 발생된 광이 시편 또는 반사체 중 어느 하나에 입사되는 단계;
상기 입사된 광이 반사되는 단계;
상기 반사된 광의 변화가 검출되는 단계;
상기 검출된 광의 변화를 기초로 시편의 진동주파수가 연산되는 단계를 포함하는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법.
A method for measuring vibration of an object using a change in light amount using an apparatus for measuring vibration of an object using a change in light amount according to any one of claims 1 to 6,
A step in which light generated in the light emitting portion is incident on either the specimen or the reflector;
Reflecting the incident light;
Detecting a change in the reflected light;
And calculating a vibration frequency of the test piece based on the detected change of the light.
청구항 7에서,
상기 입사되는 단계는,
상기 시편 또는 반사체 중 어느 하나에 입사되는 입사각이 5°~ 85°인 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법.
In claim 7,
The method of claim 1,
Wherein the specimen or the reflector is incident on one of the specimens or reflectors at an incident angle of 5 ° to 85 °.
청구항 7에서,
상기 시편의 진동이 연산되는 단계는,
상기 검출된 광량의 변화를 기초로 주파수 진동특성을 측정하고, 상기 주파수 진동특성을 기초로 영율 및 손실계수가 연산되는 단계를 포함하는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 방법.
In claim 7,
The step of calculating the vibration of the specimen includes:
Measuring a frequency vibration characteristic on the basis of a change in the detected light amount, and calculating a Young's modulus and a loss coefficient based on the frequency vibration characteristic.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치에 있어서,
자유단과 고정단을 구비한 외팔보 형태로 시편이 고정되는 고정수단;
상기 시편에 진동을 발생시키는 진동발생수단;
상기 발생된 진동을 증폭시키는 진동증폭수단; 을 포함하며,
검출된 광량의 변화 신호를 전송받아 샘플정보를 분석하는 연산장치를 포함하는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석시스템.
An apparatus for measuring vibration of an object using a change in light amount according to any one of claims 1 to 6,
A fixing means for fixing the specimen in the form of a cantilever having a free end and a fixed end;
A vibration generating means for generating vibration in the specimen;
Vibration amplifying means for amplifying the generated vibration; / RTI >
And a calculation device for analyzing the sample information by receiving the change signal of the detected light amount.
청구항 10에서,
상기 연산장치는,
상기 광량의 변화 신호를 분석하여 주파수 진동특성을 측정하고, 상기 주파수 진동특성을 기초로 샘플의 주파수에 따른 각각의 영율 및 중 적어도 어느 하나의 정보를 연산하는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석시스템.
In claim 10,
The computing device includes:
An apparatus for measuring a vibration of an object using a change in light quantity for calculating a frequency vibration characteristic by analyzing a change signal of the quantity of light and calculating at least any one of the information of each of a Young's modulus and a Young's modulus according to the frequency of the sample on the basis of the frequency vibration characteristic, Used sample analysis system.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석방법에 있어서,
진동발생수단 및 진동증폭수단에 의해 샘플에 진동이 발생되는 단계;
발광부에서 발생된 광이 상기 샘플에 입사되는 단계;
상기 샘플에 의해 상기 입사된 광이 반사되는 단계;
상기 샘플에 반사된 광의 변화가 광검출기에 의해 검출되는 단계;
상기 광검출기에 의해 검출된 광의 변화를 기초로 상기 광검출기와 연결된 연산장치에서 분석하여 주파수 진동특성을 측정하고, 상기 주파수 진동특성을 기초로 영율 및 손실계수를 연산하는 단계를 포함하는 광량 변화를 이용한 물체의 진동 측정 장치를 이용한 샘플분석방법.
A method of analyzing a sample using an apparatus for measuring vibration of an object using a change in light amount according to any one of claims 1 to 6,
Generating vibration in the sample by the vibration generating means and the vibration amplifying means;
The light emitted from the light emitting portion is incident on the sample;
Reflecting the incident light by the sample;
Wherein a change in the light reflected by the sample is detected by a photodetector;
Analyzing in a computing device connected to the photodetector based on a change in the light detected by the photodetector to measure a frequency vibration characteristic and calculating a Young's modulus and a loss coefficient based on the frequency vibration characteristic, A method for analyzing a sample using an apparatus for measuring vibration of an object.
KR1020140007084A 2014-01-21 2014-01-21 Apparatus and methods for vibration using change of the amount of light, Analysis system for analyzing sample and Method thereof KR101617729B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140007084A KR101617729B1 (en) 2014-01-21 2014-01-21 Apparatus and methods for vibration using change of the amount of light, Analysis system for analyzing sample and Method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140007084A KR101617729B1 (en) 2014-01-21 2014-01-21 Apparatus and methods for vibration using change of the amount of light, Analysis system for analyzing sample and Method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150086896A true KR20150086896A (en) 2015-07-29
KR101617729B1 KR101617729B1 (en) 2016-05-03

Family

ID=53876337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140007084A KR101617729B1 (en) 2014-01-21 2014-01-21 Apparatus and methods for vibration using change of the amount of light, Analysis system for analyzing sample and Method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101617729B1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100483341B1 (en) 2002-03-12 2005-04-15 (주)세기엔지니어링 Vibration measuring sensor using the optical fiber and appratus using the same
JP4071730B2 (en) 2004-03-26 2008-04-02 株式会社東芝 Vibration analysis apparatus and vibration analysis method
KR100731275B1 (en) 2006-03-07 2007-06-21 주식회사 한랩 Detector for detecting structure vibration using a reflective sensor with non reflective surface

Also Published As

Publication number Publication date
KR101617729B1 (en) 2016-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10151626B2 (en) Fibre optic distributed sensing
Yang et al. A review of recent developed and applications of plastic fiber optic displacement sensors
KR20110075680A (en) Apparatus and method of distributed fiber sensor using brillouin optical time domain analysis based on brillouin dynamic grating
NL2014518B1 (en) A device for measuring fluid parameters, a method for measuring fluid parameters and a computer program product.
US10018646B2 (en) Fiber optic sensor and method for detecting shock wave pressure and mass velocity in solid media
JP4102291B2 (en) OFDR system continuous strain measurement system
CN109945965A (en) The arm-type sensitive diaphragm of optical fiber EFPI ultrasonic sensor supporting beam
CN110940364A (en) Distributed two-arm sensing system based on Michelson interferometer
US20190086243A1 (en) Fiber optic polarization modulated event monitor
CN116772742A (en) Method for measuring vibration mark depth of continuous casting square billet
KR101617729B1 (en) Apparatus and methods for vibration using change of the amount of light, Analysis system for analyzing sample and Method thereof
EP0130337A2 (en) Optical measurement apparatus
Sakai et al. Sensitivity Enhancement of FBG Sensors for Acoustic Emission Using Waveguides
Krisch et al. High-temperature fiber-optic sensor for low-power measurement of wide dynamic strain using interferometric techniques and analog/DSP methods
CN101799548B (en) All-fiber velocity measurement system and phase velocity measurement method
EP3812712B1 (en) Fluid flow analysis
KR100398313B1 (en) Method of signal processing for transmission-type extrinsic Fabry-Perot interferometric optical fiber sensor
KR100588532B1 (en) Apparatus of laser-ultrasonics measurement using reflective photo detector
Siyou et al. Phase Demodulation Method for Low SNR Laser Doppler Signals
KR100324118B1 (en) optical frequency modulated fiber optic interferometric sensor and the strain measurement methods
Jahnert et al. Optical Fiber Coiled Sensors for Acoustic Oblique Wave Detection using Distributed Acoustic Sensing
Borinski et al. Aircraft health monitoring using optical fiber sensors
CN114046868A (en) High-sensitivity microwave interference vibration real-time monitoring system
Hohenstein et al. 2.1-A Method to Remotely Measure Amplitudes of Surface Vibrations with a Conventional Michelson Interferometer
SK289078B6 (en) Sensor of the size and acting location of the external force

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant