KR20180009612A - Sensing system using optical fiber sensor for without error induced by installation or circumstance - Google Patents

Sensing system using optical fiber sensor for without error induced by installation or circumstance Download PDF

Info

Publication number
KR20180009612A
KR20180009612A KR1020160091553A KR20160091553A KR20180009612A KR 20180009612 A KR20180009612 A KR 20180009612A KR 1020160091553 A KR1020160091553 A KR 1020160091553A KR 20160091553 A KR20160091553 A KR 20160091553A KR 20180009612 A KR20180009612 A KR 20180009612A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
wavelength
optical
optical signal
sensor
Prior art date
Application number
KR1020160091553A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101953281B1 (en
Inventor
최영복
Original Assignee
(주)파이버피아
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 (주)파이버피아 filed Critical (주)파이버피아
Priority to KR1020160091553A priority Critical patent/KR101953281B1/en
Publication of KR20180009612A publication Critical patent/KR20180009612A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101953281B1 publication Critical patent/KR101953281B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3801—Permanent connections, i.e. wherein fibres are kept aligned by mechanical means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/46—Processes or apparatus adapted for installing or repairing optical fibres or optical cables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4446—Type of detector
    • G01J2001/446—Photodiode

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The present invention relates to a sensing system using an optical fiber-based optical sensor. The sensing system comprises: a light source unit to selectively or simultaneously transmit optical signals having a first and a second wavelength; a filter unit to reflect an optical signal of the first wavelength, and allow an optical signal of the second wavelength to pass therethrough; an optical cable unit positioned between the filter unit and the light source unit; a sensor unit which reflects the optical signal of the second wavelength, and is coupled to an end of the filter unit; a receiving unit including a photodiode to select or separate the reflected optical signals of the first and the second wavelength to receive the optical signals; and a control unit to control the light source unit and the receiving unit and analyze strength of the optical signals. The strength of the reflected optical signal of the second wavelength changes in accordance with a sensed event. The prevent invention excludes an external influence received by the optical cable unit, and acquires only accurate sensing information.

Description

설치 및 환경에 의한 오차가 없는 광섬유 센서를 이용한 센싱시스템{SENSING SYSTEM USING OPTICAL FIBER SENSOR FOR WITHOUT ERROR INDUCED BY INSTALLATION OR CIRCUMSTANCE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a sensing system using an optical fiber sensor,

본 발명은 광섬유를 이용한 센싱 분야에 관한 것으로, 상세하게는, 광섬유를 이용한 센서를 설치할 때, 발생하는 오차 및 외부환경영향에 의한 오차를 없애는 센싱시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a sensing field using an optical fiber, and more particularly, to a sensing system for eliminating an error caused by an error or an external environment when a sensor using an optical fiber is installed.

광섬유를 이용한 센서는 센서 주변에 전기가 없어도 되고, 정밀도 등의 장점때문에 온도, 비틀림, 지진 등 다양한 분야에서 널리 사용되어지고 있다. The sensor using optical fiber does not need electricity around the sensor, and it is widely used in various fields such as temperature, torsion and earthquake due to its advantages such as precision.

광섬유를 이용한 센서는 센서를 설치하는 지역까지 광섬유가 연결된 센서를 가지고 가서, 통상 설치를 하게 된다. 센서를 연결하는 상기 광섬유를 통상 매설을 하게 된다.The sensor using the optical fiber takes the sensor connected with the optical fiber to the area where the sensor is installed, and installs it normally. The optical fiber connecting the sensor is normally buried.

광섬유를 이용하는 센서는 광신호를 보내서, 센서에 의해서 반사되는 신호의 크기, 위상, 주파수 등의 정보를 이용해서, 센싱을 하게 된다.A sensor using an optical fiber sends an optical signal and senses it by using information such as the size, phase, and frequency of a signal reflected by the sensor.

광섬유는 특성상 벤딩, 수분 등의 외적 요인에 의해서 광섬유를 지나가는 빛의 크기 또는 파장의 특성이 변하게 된다. 이런 외적 요인은 광섬유를 이용한 센서의 상용화에 큰 제약이 왼다.Due to the nature of the optical fiber, due to external factors such as bending and moisture, the size or wavelength characteristics of the light passing through the optical fiber are changed. These extrinsic factors limit the commercialization of sensors using optical fibers.

광섬유는 전선과 다르게 굉장히 민감한 미디엄이다. 물론, 상용화된 제품들은 철심 또는 두꺼운 피복으로 보호를 하고 있지만, 여전히 위에서 언급한 벤딩 등에 외적 요인에 굉장히 민감하고, 외부 충격에도 민감하다.Unlike wires, fiber optics are extremely sensitive mediums. Of course, commercially available products are protected by iron cores or thick sheathing, but are still very susceptible to external factors, such as those mentioned above, and are sensitive to external impacts.

그러나, 광섬유를 이용한 센서를 설치하시는 분들이 광섬유의 전문가가 아닌 경우가 대부분이고, 광섬유를 다루는 법에 대해서도 숙지가 안된 경우가 많다.However, most of the people who install the sensor using optical fiber are not experts in optical fiber, and there are many cases where it is not understood how to handle the optical fiber.

필드에서는 광섬유를 이용하는 센서에서 센싱되는 값이 센서에 의한 것인지, 매설된 광섬유의 외부환경에 의한 것인지 판단하기 힘들다. 보통 이런경우 OTDR과 같은 장비를 이용해서 매설된 광섬유의 상태를 확인하게 된다.Field, it is difficult to judge whether the value sensed by the sensor using the optical fiber is due to the sensor or the external environment of the buried optical fiber. In this case, the state of the embedded optical fiber is checked using an equipment such as an OTDR.

OTDR을 사용하기 위해서는 센싱을 위한 광신호를 멈추고, OTDR 장비를 이용하게 된다. OTDR 장비를 이용하면 장비가 고가이기도 하지만, 센싱되는 정보에 대하 실시간 정보가 아니어서, 반사된 광신호가 센싱된 이벤트에 대한 문제인지, 아니면 매설된 광섬유의 외부의 영향에 대한 문제인지 정확히 판단이 안되는 경우가 대부분이다.To use the OTDR, the optical signal for sensing is stopped and the OTDR device is used. Although OTDR equipment is expensive, it is not real-time information about the information being sensed, so it is not possible to determine exactly whether the reflected optical signal is a problem with the sensed event or with the external influence of the embedded optical fiber. Most cases.

광섬유를 이용한 센서를 이용하는 센싱시스템에서, 센싱되는 이벤트 외에 센서까지 연결된 광섬유의 외부 영향 및 설치시 오류 등에 영향 없이 정확히 센싱는 것이 본 발명의 해결하고자 하는 과제이다.In a sensing system using a sensor using an optical fiber, it is a problem to be solved by the present invention to accurately sense the external event of an optical fiber connected to a sensor and an error during installation in addition to an event to be sensed.

또한, 이런 센싱시스템에 적합한 광섬유를 이용한 진동 광섬유 센서를 제공하는 것이 본 발명의 해결하고자 하는 과제이다.It is also an object of the present invention to provide a vibration optical fiber sensor using an optical fiber suitable for such a sensing system.

상기 과제를 해결하기 위한 광섬유를 이용한 센싱시스템은 제1파장 및 제2파장을 가지는 광원을 송출하는 광원부(400), 제1파장은 반사시키고, 제2파장은 통과시키는 필터부(200), 상기 필터부와 상기 광원부(400) 사이에 위치하는 광선로부(600), 상기 제2파장의 광원을 반사시키는 센서부(100), 상기 제1파장 및 제2파장의 광원을 선택 또는 분리하여 수신하는 포토다이오드를 포함하는 수신부(400), 상기 광원부(400) 및 수신부를 제어하는 제어부(700)를 포함하고, 상기 반사되는 제2파장의 광원은 센싱되는 이벤트에 따라서, 광원의 세기 또는 파장이 변하는 것을 특징으로 한다.A sensing system using an optical fiber for solving the above problems includes a light source unit 400 for emitting a light source having a first wavelength and a second wavelength, a filter unit 200 for reflecting the first wavelength and passing the second wavelength, A light path part 600 positioned between the filter part and the light source part 400, a sensor part 100 reflecting the light source of the second wavelength, a light source of the first wavelength and the second wavelength, And a control unit 700 for controlling the light source unit 400 and the receiver unit. The light source of the second wavelength to be reflected may be a light source that changes intensity or wavelength of the light source according to the sensed event .

또한, 상기 광원부(400)에서 송출하는 광원과 상기 필터부와 센서부로부터 반사되는 광원을 분리하는 분리부(500)를 더 포함할 수 있다.The light source 400 may further include a light source 500 and a separator 500 for separating the filter unit from the light source reflected from the sensor unit.

또한, 상기 필터부(200)는 상기 광선로부(600)의 종단에 위치하는 제1연결부재(210), 상기 센서부(100)의 시단에 위치하는 제2연결부재(220), 상기 제1연결부(210)재와 제2연결부(220)재사이에 위치하는 필터(230)를 포함할 수 있다.The filter unit 200 includes a first connection member 210 positioned at the end of the optical path unit 600, a second connection member 220 positioned at the front end of the sensor unit 100, And a filter 230 positioned between the connection part 210 and the second connection part 220.

또한, 상기 센서부는 지진 또는 진동을 감지하는 센서이고, 상기 센서부는 통형상의 구조를 가지며, 내부에는 중심광섬유(110), 무게추(120), 반사부(140)을 포함할 수 있다.The sensor unit may be a sensor for detecting an earthquake or vibration. The sensor unit may have a cylindrical structure. The sensor unit may include a central optical fiber 110, a weight 120, and a reflection unit 140.

또한, 상기 센서부는 상기 중심광섬유(110)의 종단에 위치하는 콜리메이터(130) 및 중심광섬유(110)을 지지하는 지지하는 지지부(150)을 더 포함할 수 있다.The sensor unit may further include a collimator 130 positioned at a terminating end of the central optical fiber 110 and a supporting unit 150 supporting the central optical fiber 110.

본 발명의 효과는 외부 영향 및 설치 시 생기는 오차 등을 없애고, 실제 원하는 센싱 이벤트 정보를 정확히 획득할 수 있다.The effect of the present invention can eliminate the external influences and the errors caused in the installation, and can accurately obtain desired sensing event information.

또한, OTDR과 같은 별도의 장비 없이도, 선로의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.In addition, the state of the line can be monitored in real time without any additional equipment such as an OTDR.

도 1 본 발명의 일 실시예
도 2 본 발명의 필터부와 센서부의 일 실시예
도 3 본 발명의 수신부와 광원부의 일 실시예
도 4 본 발명의 필터부의 일 실시예BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Fig. 2 shows a filter unit and a sensor unit according to an embodiment of the present invention
FIG. 3 is a block diagram of a receiving unit and a light source unit according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 shows an embodiment of the filter unit of the present invention

본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자,단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.And is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It is to be understood that the term "comprises" or "having" in the present application does not preclude the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification .

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

광섬유를 이용하는 센싱시스템은 광원부(400), 필터부(200), 광선로부(600), 광선로부(600), 센서부(100), 수신부, 제어부(700)를 포함한다.The sensing system using the optical fiber includes a light source unit 400, a filter unit 200, an optical path unit 600, a light path unit 600, a sensor unit 100, a receiver unit, and a control unit 700.

상기 광원부(400)는 제1파장 및 제2파장을 가지는 두 개의 광원을 송출할 수 있는 제1 레이저다이오드(410) 및 제2 레이저다이오드(420)와 레이저 다이오드를 구동하고 제어할 수 있는 제어회로들로 구성이 된다. 제1파장 및 제2파장은 소정의 파장 간격을 두고 있다. 여기서 소정의 파장 간격은 시스템 설계자가 필요 시 선택할 수 있고, 이는 필터부(200)의 특성에 따라서 결정되어 질 것이다.The light source unit 400 includes a first laser diode 410 and a second laser diode 420 capable of emitting two light sources having a first wavelength and a second wavelength, and a control circuit . The first wavelength and the second wavelength have a predetermined wavelength interval. Here, the predetermined wavelength interval can be selected by the system designer if necessary, which will be determined according to the characteristics of the filter unit 200.

제1파장 및 제2파장의 광원을 가지는 레이저 다이오드는 일정한 파워가 유지되는 CW광신호를 보낼 수도 있고, 변조된 광신호를 보낼 수도 있고, 펄스 타입의 광신호를 보낼 수도 있다. The laser diode having the light source of the first wavelength and the second wavelength may send a CW optical signal in which a constant power is maintained, may transmit a modulated optical signal, or may send a pulse type optical signal.

제1파장의 광원은 기준신호이고, 제2파장의 광원은 센싱신호이다. 따라서, 제2파장의 광원은 센싱을 하기 위해서는 센싱하는 동안에는 계속적으로 송출을 해야하고, 제1파장의 광원은 계속적, 주기적, 선택적으로 송출할 수 있다. 즉, 제1파장 광원을 송출하는 동안에는 제2파장 광원을 잠시 송출하지 않고, 제1파장의 광원의 송출을 멈추면, 제2파장 광원을 송출하는 식으로 운용할 수 있다.The light source of the first wavelength is the reference signal and the light source of the second wavelength is the sensing signal. Accordingly, the light source of the second wavelength is required to continuously transmit while sensing, and the light source of the first wavelength can be continuously, periodically, and selectively transmitted. That is, while the first wavelength light source is being transmitted, the second wavelength light source may not be transmitted for a while, and when the light source of the first wavelength is stopped, the second wavelength light source may be transmitted.

또한, 제1파장 및 제2파장의 광원을 별도의 레이저 다이오드를 사용하지 않고, 파장가변 레이저 다이오드를 이용하여, 기준신호를 송출하여, 상태를 확인하고, 센싱신호에 맞는 레이저를 송출하여 센싱을 할 수 있다.In addition, it is also possible to transmit a reference signal by using a wavelength tunable laser diode without using a separate laser diode as the light source of the first wavelength and the second wavelength, confirm the state, transmit a laser matching the sensing signal, can do.

제1 레이저 다이오드 및 제2 레이저 다이오드의 출력은 결합부(430)에 의해서 결합되고, 결합부(430)는 2:1 커플러 또는 파장다중화기 등을 사용할 수 있다. 결합부(430)의 출력은 광선로부(600)에 커플링되어진다. The outputs of the first laser diode and the second laser diode are coupled by a coupling unit 430 and the coupling unit 430 may be a 2: 1 coupler or a wavelength multiplexer. The output of the coupling portion 430 is coupled to the optical path portion 600.

광선로부(600)는 센서부(100)와 송신부를 이격하여 사용할 경우, 통상 땅에 매설되거나, 구조물에 삽입이 되어진다. 그러나 광선로부(600)는 매설 또는 삽입과정에서 벤딩을 로스가 발생하고, 운용중에 벤딩이 될 수도 있는 등, 여러가지 외부 영향을 받게 된다. 광섬유는 앞서 설명한 바와 같이 벤딩 등 외부영향에 의해서 센싱신호의 값이 변경되어지기 때문에 센싱데이터의 신뢰도에서 오류를 발생할 수 있다.When the sensor unit 100 and the transmitting unit are used apart from each other, the optical line unit 600 is usually embedded in the ground or inserted into the structure. However, the optical line unit 600 may be subject to various external influences such as a loss of bending during burying or inserting, bending during operation, and the like. As described above, since the value of the sensing signal is changed due to external influences such as bending, the optical fiber may cause an error in the reliability of the sensing data.

이를 방지하기 위해서는 광선로부(600) 종단에 필터부(200)를 결합시키고, 필터부(200) 종단에 센서부(100)를 결합시킨다. 필터부(200)는 제1파장의 광신호를 반사시키고, 제2파장의 광신호는 센서부(100)로 보내게 된다. 이럴 경우 반사되는 제1파장의 광신호의 크기 등의 정보를 이용해서 광선로의 상태를 알 수 있게 된다. 그 이유는 센서부(100) 앞에서 반사가 이루어지기 때문에 센싱되는 이벤트 정보가 들어 있지 않고, 오직 광선로부(600)의 상태만을 체크되어지기 때문이다.To prevent this, the filter unit 200 is coupled to the end of the optical path unit 600, and the sensor unit 100 is coupled to the end of the filter unit 200. The filter unit 200 reflects the optical signal of the first wavelength and the optical signal of the second wavelength to the sensor unit 100. In this case, the state of the optical line can be known by using information such as the magnitude of the optical signal of the first wavelength reflected. The reason for this is that since the reflection occurs in front of the sensor unit 100, there is no event information to be sensed and only the state of the light path unit 600 is checked.

필터부(200)는 센서부(100)와 일체형으로 제작할 수 있다. 하지만, 시공 성능을 높이기 위해서 커넥터 타입으로 제1연결부(210), 제2연결부(220)를 구비하고, 그 사이에 필터(230)가 위치하는 필터부(200)로 구성을 할 수 있다. 제1/2 연결부에는 인입광섬유(240)와 출입광섬유(250)가 각각 내부에 위치되어 있다. 제1/2 연결부는 SC, LC에 사용되는 페룰로 구성을 해도 된다. 또한, 필터(230)는 어댑터에 내장하여, 제1연결부(210)와 제2연결부(220)가 커넥터타입으로 상기 어뎁터를 이용하여 결합되게 구성할 수 있다.The filter unit 200 may be integrally formed with the sensor unit 100. However, in order to increase the installation performance, the filter unit 200 may include a first connection unit 210 and a second connection unit 220 as a connector type, and a filter 230 between the first connection unit 210 and the second connection unit 220. The lead-in optical fiber 240 and the lead-out optical fiber 250 are respectively located in the half-connection portion. The half connecting portion may be constituted by a ferrule used for SC and LC. In addition, the filter 230 is built in the adapter, and the first connection part 210 and the second connection part 220 can be configured as a connector type using the adapter.

필터부(200)를 통과한 제2광원을 갖는 광신호는 광섬유를 이용하는 센서로 들어가서 센서에 의해서 크기가 변화되거나 주파수가 변화된 광신호로 반사되어 다시 광선로부(600)는 통해서 수신부로 향하게 된다.The optical signal having the second light source passing through the filter unit 200 enters the sensor using the optical fiber and is reflected by the optical signal whose size is changed or the frequency is changed by the sensor and is then directed to the receiver through the optical path unit 600 again.

수신부(300) 앞에는 반사되어 오늘 제1파장, 제2파장 광원을 광원부(400)로 가지 않게 하고, 수신부(300)로 오게 하는 분리부(500)가 있다. 분리부(500)는 서큘레이터, 아이솔레이터, 45도 미러를 이용하는 구조 등이 있다. There is a separating unit 500 for reflecting the first wavelength and the second wavelength light to the light source unit 400 in front of the receiving unit 300 and for bringing the light source unit 400 to the receiving unit 300. The separator 500 includes a circulator, an isolator, a structure using a 45-degree mirror, and the like.

수신부(300)에 입력된 반사된 제1파장, 제2파장의 광신호는 두 파장을 분리해야 한다. 두 파장을 분리하는 것은 센서부(100) 앞에 위치한 필터(230)와 같은 필터(230)와 미러를 이용해서 구현할 수 있고, 도 2처럼 렌즈(330), 경사지게 위치하는 수신필터(340), 그린렌즈(350), 듀얼 광성유 지지부, 제1 수신광섬유, 제2 수신광섬유를 이용해서 구현할 수 있다. The optical signals of the first and second wavelengths reflected by the receiving unit 300 should be separated from each other. The separation of the two wavelengths can be realized by using a filter 230 and a mirror such as a filter 230 located in front of the sensor unit 100 and can be realized by using a lens 330, a reception filter 340 positioned at an inclined position, A lens 350, a dual optical fiber support, a first receiving optical fiber, and a second receiving optical fiber.

분리된 제1파장, 제2파장의 광신호는 제1 포토다이오드(310)와 제2 포토다이오드(320)에 의해서 수신되고, 포토다이오드로부터 검출된 전류의 세기를 광신호의 세기로 환산하여, 센서부(100)의 상태, 광선로부(600)의 상태를 감지할 수 있다.The separated optical signals of the first wavelength and the second wavelength are received by the first photodiode 310 and the second photodiode 320. The intensity of the current detected from the photodiode is converted into the intensity of the optical signal, The state of the sensor unit 100 and the state of the light path unit 600 can be detected.

광원부(400)에서 선택적으로 제1파장 광신호와 제2파장 광신호를 송출하는 경우, 즉 광선로부(600)의 상태를 확인하기 위해서 먼저 제1파장의 광신호를 선택해서 보내고, 제1파장의 광신호를 수신한 후에, 제2파장의 광신호를 송출하는 경우에는 수신부(300)에서 제1파장 광신호와 제2파장 광신호를 분리할 필요 없고, 포토다이오드도 1개로 선택적으로 받을 수 있다. 이는 센싱시스템을 어떻게 운용하는지에 따라 결정된다. In order to selectively transmit the first wavelength light signal and the second wavelength light signal from the light source unit 400, that is, to check the state of the light path unit 600, the optical signal of the first wavelength is first selected and sent, It is not necessary to separate the first wavelength light signal and the second wavelength light signal from the receiving unit 300 and the photodiode can also be selectively received by one have. This depends on how you operate the sensing system.

하지만, 정확도를 높이기 위해서는 제1/2 파장 광신호를 상시 송출하는 것이 좋다. 다만, 외부환경에 광선로부(600)가 계속적으로 바뀌지 않고, 처음 설비, 일정 시간동안 관찰하는 경우에는 선택적으로 사용하는 것도 시스템 비용 측면에서는 저렴하다.However, in order to increase the accuracy, it is preferable to transmit the 1/2 wavelength optical signal at all times. However, it is also inexpensive in terms of system cost to selectively use the optical path unit 600 when the optical path unit 600 is not continuously changed to the external environment and is observed for the first time or for a predetermined period of time.

반사된 제1파장의 광신호의 세기 등에 의해서 광선로부(600)의 상태가 확인한 경우, 상태를 고려하여 반사된 제2파장의 광신호의 세기 등을 보정을 해준다. 그러면 광선로부(600)의 상태를 고려하여 정확한 센싱을 할 수 있게 된다.When the state of the optical path unit 600 is confirmed by the intensity of the optical signal of the first wavelength reflected, the optical signal intensity of the reflected second wavelength is corrected in consideration of the state. Accordingly, accurate sensing can be performed in consideration of the state of the optical path unit 600.

또한, 제1파장의 광신호와 제2파장의 광신호를 동시에 수신하고 있는 경우, 제2파장의 광신호의 세기 변화가 있으면 통상 센서에 의한 변화라고 판단될 수도 있지만, 이 경우 제1파장의 광신호의 세기가 같이 변하는 경우에는 반사된 제2파장의 광신호의 세기 변화가 센서에 의한 변화라고 판단을 할 수 없다. 다만, 제1파장의 광신호의 세기 변화와 제2파장의 광신호의 세기 변화가 파장별 세기 변화표(파장 별 벤딩 로스 등은 주지의 정보이다.)에 매핑했을 때 동일한 경우에는 광선로부(600)에 의한 센서라고 판단할 수 있다. If the optical signal of the first wavelength and the optical signal of the second wavelength are received at the same time, the change of the optical signal of the second wavelength may be determined as a change by the normal sensor. In this case, When the intensity of the optical signal varies, it can not be judged that the intensity change of the optical signal of the reflected second wavelength is a change by the sensor. However, if the intensity change of the optical signal of the first wavelength and the change of the intensity of the optical signal of the second wavelength are the same when mapped to the intensity change table (wavelength-dependent bending loss, etc.) It can be determined that the sensor is a sensor based on the sensor.

광섬유를 이용하는 센서는 온도, 진동 등의 센서로 사용이 된다. 특히 진동 센서의 경우에는 거리가 많이 떨어져 있는 산에 설치하여 산사태 등에 사용을 할 수 있는 큰 장점을 보유하고 있다.Sensors using optical fibers are used as temperature and vibration sensors. Especially, in the case of the vibration sensor, it has a great advantage that it can be used in landslides by installing it on a mountain with a large distance.

도 4는 광섬유를 이용한 진동 감지 센서이다. 출입광섬유(250)와 연결되는 중심광섬유(110)는 종단에 무게추(120)가 연결된다. 무게추(120) 내로 중심광섬유(110)가 관통하고, 고정을 하거나, 중심광섬유(110) 주위로 무게추(120)를 결합할 수도 있다. 제2파장 광신호는 무게추(120) 종단의 중심광섬유(110)에 의해서 방사되고, 방사된 제2파장의 광신호는 반사부(140)에 의해서 다시 중심광섬유(110)로 인입되어 수신부(300)로 가게 된다. 이 때 중심광섬유(110)를 반사부(140)와 직각이 되는 것이 바람직하다.4 is a vibration sensor using an optical fiber. A weight 120 is connected to the end of the central optical fiber 110 connected to the outgoing optical fiber 250. The central optical fiber 110 may penetrate into the weight 120 and be fixed or may join the weight 120 around the central optical fiber 110. [ The second wavelength optical signal is emitted by the central optical fiber 110 at the end of the weight 120 and the emitted optical signal of the second wavelength is led back to the central optical fiber 110 by the reflector 140, 300). At this time, it is preferable that the central optical fiber 110 is perpendicular to the reflecting portion 140.

진동이 있을 경우에는 중심광섬유(110)는 흔들리게 되고, 그러면, 반사부(140)에 의해서 반사된 제2파장의 광신호는 중심광섬유(110)로 인입을 하지 못하거나, 일부만 인입을 하게 될 것이다. 그러면, 수신부(300)에서 수신되는 제2파장의 광신호의 세기는 줄어들 것이고, 그 줄어든 신호세기로 현재, 진동이 있다는 것을 감지할 수 있을 것이다.The center optical fiber 110 is shaken when there is vibration and the optical signal of the second wavelength reflected by the reflection unit 140 can not enter the center optical fiber 110 or is only partially introduced will be. Then, the strength of the optical signal of the second wavelength received by the receiver 300 will be reduced, and it will be possible to detect that there is vibration at present due to the decreased signal strength.

무게추(120)에 연결된 중심광섬유(110)의 종단에는 제2파장의 광신호의 방사 및 인입이 용이하게 하기 위해서 콜리메이터(130) 및/또는 렌즈를 더 추가할 수 있다. A collimator 130 and / or a lens may be further added to the end of the central optical fiber 110 connected to the weight 120 to facilitate the emission and reception of the optical signal of the second wavelength.

센서가 진동함에 있어서 중심광섬유(110)가 흔들리는 폭을 조정하기 위해서 지지부(150)를 별도로 구성할 수 있다. 지지부(150)는 도면처럼 중심광섬유(110)와 결합되어 있는 형태가 될 수도 있고, 무게추(120)를 지지하는 형태가 될 수 있다. 또한 센서부(100)의 케이스를 작게 만들어서 움직이는 폭을 제한할 수 있다. 이런한 조정은 센서의 다이나믹 레인지, 감도 등을 고려해서 설정할 수 있다.The supporting portion 150 may be separately formed to adjust the width of the central optical fiber 110 when the sensor vibrates. The supporting part 150 may be coupled to the center optical fiber 110 as shown in the figure, or may support the weight 120. Further, the width of the sensor unit 100 can be limited by making the case smaller. This adjustment can be made by considering the dynamic range and sensitivity of the sensor.

본 발명의 실시를 위한 다른 예는 광섬유 센서를 이용한 센싱방법이다. 센싱방법은 광원부(400)가 제1파장 및 제2파장을 가지는 2 개의 광원을 이용(제1파장 및 제2파장을 송출할 수 있는 파장가변 광원으로 사용도 가능하다.)하여, 제1파장의 광신호를 송출하는 단계, 필터부(200)에서 제1파장의 광신호를 반사하는 단계, 반사된 제1파장의 광신호를 수신하는 단계, 수신된 제1파장의 광신호의 세기를 판단하는 단계, 제2파장의 광신호를 송출하는 단계, 필터부(200)는 제2파장의 광신호를 통과시키고, 센서부(100)에 의해서 제2파장의 광신호를 반사시키는 단계; 반사시킬 때, 센싱되는 정보를 감지하는 단계, 반사된 제2파장의 광신호의 세기를 판단하는 단계, 상기 반사된 제1파장의 광신호로부터 광선로의 정보를 이용하여 제2파장의 광신호의 세기를 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 과정을 반복적으로 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 광신호는 CW, 펄스, 변조된 광신호를 사용할 수 있다.Another embodiment of the present invention is a sensing method using an optical fiber sensor. The sensing method uses the two light sources having the first wavelength and the second wavelength (the wavelength can be used as a variable wavelength light source capable of emitting the first wavelength and the second wavelength) of the light source unit 400, Transmitting the optical signal of the first wavelength, reflecting the optical signal of the first wavelength in the filter unit 200, receiving the optical signal of the reflected first wavelength, determining the intensity of the optical signal of the received first wavelength, Transmitting the optical signal of the second wavelength; passing the optical signal of the second wavelength through the filter unit 200 and reflecting the optical signal of the second wavelength by the sensor unit 100; Detecting the information to be sensed when reflecting the light, determining the intensity of the optical signal of the reflected second wavelength, determining the intensity of the optical signal of the second wavelength using the information of the optical path from the reflected optical signal of the first wavelength, And analyzing the intensity. The method may further include repeating the above process. The optical signal may be a CW, a pulse, or a modulated optical signal.

본 발명의 실시를 위한 다른 센싱방법의 실시예는 제1파장 및 제2파장을 가지는 광신호를 동시에 송출하는 단계, 필터부(200)에 의해서 제1파장 광신호가 반사되는 단계, 센서부(100)에 의해서 제2파장의 광신호가 반사되는 단계, 제1파장의 광신호의 세기를 측정하는 단계, 제2파장의 광신호의 세기를 측정하는 단계, 제1파장의 광신호의 세기를 기초로 제2파장의 광신호의 세기를 분석하는 단계를 포함하고, 상기 과정을 반복적으로 계속 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 광신호는 CW, 펄스, 변조된 광신호를 사용할 수 있다.Another embodiment of the sensing method for carrying out the present invention includes simultaneously transmitting an optical signal having a first wavelength and a second wavelength, reflecting the first wavelength optical signal by the filter unit 200, Measuring the intensity of the optical signal of the first wavelength, measuring the intensity of the optical signal of the second wavelength, measuring the intensity of the optical signal of the second wavelength based on the intensity of the optical signal of the first wavelength, Analyzing the intensity of the optical signal of the second wavelength, and repeating the process repeatedly. The optical signal may be a CW, a pulse, or a modulated optical signal.


100 센서부
200 필터부
300 수신부
400 광원부
500 분리부
600 광선로부
700 제어부
110 중심광섬유
120 무게추
130 콜리메이터
140 반사부
150 지지부
210 제1연결부
220 제2연결부
230 필터
240 인입광섬유
250 출입광섬유
310 제1 포토다이오드
320 제2 포토다이오드
330 렌즈
340 수신필터
350 그린렌즈
360 듀얼 광섬유 지지부
370 제1 수신광섬유
380 제2 수신광섬유
410 제1 레이저다이오드
420 제2 레이저다이오드
430 결합부
100 sensor unit
200 filter section
300 receiver
400 Light source part
500 separator
600 beam section
700 controller
110 central optical fiber
Weight 120
130 collimator
140 reflector
150 support
210 first connection portion
220 second connection portion
230 filter
240 incoming optical fiber
250 outgoing optical fiber
310 first photo diode
320 second photodiode
330 lens
340 Receive filter
350 Green Lens
360 dual fiber optic support
370 First receiving optical fiber
380 second receiving optical fiber
410 first laser diode
420 second laser diode
430 coupling portion

Claims (4)

광섬유를 이용한 센싱시스템에 있어서,
제1파장 및 제2파장을 가지는 광신호를 선택적 또는 동시에 송출하는 광원부;
제1파장의 광신호는 반사시키고, 제2파장의 광신호는 통과시키는 필터부;
상기 필터부와 상기 광원부 사이에 위치하는 광선로부;
상기 제2파장의 광신호를 반사시키고, 상기 필터부의 종단에 결합되는 센서부;
상기 반사된 제1파장 및 제2파장의 광신호를 선택 또는 분리하여 수신하는 포토다이오드를 포함하는 수신부;
상기 광원부 및 수신부를 제어 및 상기 광신호들의 세기를 분석하는 제어부를 포함하고,
상기 반사되는 제2파장의 광신호는 센싱되는 이벤트에 따라서, 광신호의 세기가 변하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 센싱시스템.In a sensing system using an optical fiber,
A light source unit for selectively or simultaneously transmitting an optical signal having a first wavelength and a second wavelength;
A filter unit that reflects the optical signal of the first wavelength and passes the optical signal of the second wavelength;
An optical path portion positioned between the filter portion and the light source portion;
A sensor unit that reflects the optical signal of the second wavelength and is coupled to an end of the filter unit;
A receiving unit including a photodiode for selecting or separating the optical signals of the first and second wavelengths;
And a controller for controlling the light source and the receiver and analyzing the intensity of the optical signals,
Wherein the intensity of the optical signal varies depending on an event in which the optical signal of the second reflected wavelength is sensed. 제1항에 있어서,
상기 광원부에서 송출하는 광신호와 상기 필터부와 센서부로부터 반사되는 광신호를 분리하는 분리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 센싱시스템.The method according to claim 1,
Further comprising a separation unit for separating an optical signal transmitted from the light source unit and an optical signal reflected from the filter unit and the sensor unit. 제1항에 있어서,
상기 필터부는 상기 광선로부의 종단에 위치하는 제1연결부, 상기 센서부의 시단에 위치하는 제2연결부, 상기 제1연결부와 제2연결부 사이에 위치하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 센싱시스템.The method according to claim 1,
Wherein the filter unit includes a first connection unit positioned at the end of the optical path unit, a second connection unit positioned at the front end of the sensor unit, and a filter positioned between the first connection unit and the second connection unit. . 제1항에 있어서,
상기 센서부는 지진 또는 진동을 감지하는 센서이고, 상기 센서부는 통형상의 구조를 가지며, 내부에는 중심광섬유, 무게추, 반사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 센싱시스템.The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit is a sensor for detecting an earthquake or vibration, and the sensor unit has a cylindrical structure, and includes a central optical fiber, a weight, and a reflector inside.
KR1020160091553A 2016-07-19 2016-07-19 Sensing system using optical fiber sensor for without error induced by installation or circumstance KR101953281B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160091553A KR101953281B1 (en) 2016-07-19 2016-07-19 Sensing system using optical fiber sensor for without error induced by installation or circumstance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160091553A KR101953281B1 (en) 2016-07-19 2016-07-19 Sensing system using optical fiber sensor for without error induced by installation or circumstance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180009612A true KR20180009612A (en) 2018-01-29
KR101953281B1 KR101953281B1 (en) 2019-02-28

Family

ID=61028381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160091553A KR101953281B1 (en) 2016-07-19 2016-07-19 Sensing system using optical fiber sensor for without error induced by installation or circumstance

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101953281B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110460374B (en) * 2019-08-07 2021-11-23 高勘(广州)技术有限公司 Optical fiber detection method based on optical cable routing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11326641A (en) * 1998-05-12 1999-11-26 Seiko Giken Kk Optical fiber wavelength filter and its production
KR20060026525A (en) * 2004-09-21 2006-03-24 이금석 Package for fiber bragg grating sensor
KR101280922B1 (en) * 2011-12-29 2013-07-02 전북대학교산학협력단 Fiber optic sensor apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11326641A (en) * 1998-05-12 1999-11-26 Seiko Giken Kk Optical fiber wavelength filter and its production
KR20060026525A (en) * 2004-09-21 2006-03-24 이금석 Package for fiber bragg grating sensor
KR101280922B1 (en) * 2011-12-29 2013-07-02 전북대학교산학협력단 Fiber optic sensor apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR101953281B1 (en) 2019-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9036991B2 (en) Optical transceiver having an OTDR mode, and a method of obtaining test data for testing an optical fiber
US7323678B2 (en) Optical displacement transducer, displacement measurement system and method for displacement detection therefrom
US10634551B2 (en) Reflectometric vibration measurement system and relative method for monitoring multiphase flows
CN103278185B (en) Cavity ring-down fiber grating sensing demodulating device based on calibrated fiber grating
WO2001002824A1 (en) Method and device for fibre-optical measuring systems
EP3384248B1 (en) Optical measuring system with an interrogator and a polymer-based single-mode fibre optic sensor system
CN101706329B (en) Optical fiber temperature sensor
CN102506916B (en) Distributed sensor network using weak reflection fiber Bragg grating (FBG) and precise positioning method of each FBG
JP2013185922A (en) Optical fiber vibration sensor
JP2011515662A (en) Modal metric fiber sensor
US6630992B1 (en) Method and device for executing control and monitoring measurements in optical transmission paths
EP3398002B1 (en) Encircled flux compliant test apparatus
KR101953281B1 (en) Sensing system using optical fiber sensor for without error induced by installation or circumstance
KR101185434B1 (en) Vibration measuring sensor and appratus using the optical fiber
CN102288325A (en) Optical fiber temperature sensor
CN102692268B (en) Distributed optical fiber vibration sensor for structural vibration detection
KR101210465B1 (en) One body type optical power meter having fault position finder
CN211042472U (en) Optical fiber vibration sensor
JPH068724B2 (en) Optical detector
JP5732648B2 (en) Bidirectional optical module and optical pulse tester
JP4802916B2 (en) Bidirectional optical module and optical pulse tester using the same
CN109814214A (en) A kind of optical device and collimated light beam positioning system
KR100386813B1 (en) Free-space optical transmission apparatus with optical alignment function by using the visible optical signal
JP2005062138A (en) Fbg sensing system
US5004911A (en) Time multiplexed fiber optic sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right