KR20180065804A - Optical fiber in-line temperature sensor and apparatus for measuring temperature using the sensor - Google Patents

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이세형
강현서
이병탁
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한국전자통신연구원
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Abstract

A temperature sensor integrated with an optical fiber and a temperature measurement apparatus using the same are provided. The temperature sensor is formed by connecting a second optical fiber unit having a hollow unit being empty to a first optical fiber unit having a core formed therein wherein a photofluorescent material is inserted into the hollow unit.

Description

광섬유 일체형 온도 센서 및 이를 이용한 온도 측정 장치{Optical fiber in-line temperature sensor and apparatus for measuring temperature using the sensor}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an optical fiber in-line temperature sensor and a temperature measuring device using the same,

본 발명은 온도 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 광섬유 일체형 온도 센서와 이를 이용한 온도 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a temperature sensor, and more particularly, to an optical fiber integrated type temperature sensor and a temperature measuring device using the same.

종래의 전기적 방식의 온도 센서의 경우, 주변의 고전류, 자기장, 여러 장치에서 발생할 수 있는 전자파 등에 의한 영향을 받게 되어 온도를 측정하는데 잡음이 발생하여 정확도가 떨어지게 된다. In the case of a conventional electric temperature sensor, noise is generated in measuring the temperature due to high ambient current, magnetic field, electromagnetic waves generated in various devices, and the like.

이러한 전자파 영향을 받지 않는 광섬유를 이용한 광 온도 센서는, 주로 광섬유에서 나온 광이 발산하여 온도 감지부를 지나고 다시 광섬유로 집속되는 구조를 갖는다. 그러나 이러한 광의 발산과 집속의 과정에서 고정밀의 정렬을 필요로 한다. 또한, 광의 발산과 집속을 위해 물리적인 공간을 필요로 하고, 이러한 공간은 외부의 환경, 즉, 진동 등의 영향으로 광의 발산과 집속에 영향을 미쳐, 정확한 온도 측정이 어렵거나, 이러한 것을 보정하기 위하여 부가적인 장치를 필요로 하게 된다. The optical temperature sensor using the optical fiber which is not affected by the electromagnetic wave has a structure in which mainly the light emitted from the optical fiber diverges and passes through the temperature sensing unit and then is focused by the optical fiber. However, it requires high-precision alignment in the course of light emission and focusing. In addition, a physical space is required for divergence and focusing of light, and this space influences the divergence and focusing of light due to the influence of external environment, that is, vibration, and it is difficult to accurately measure the temperature, It requires additional equipment.

이러한 단점을 제거하기 위하여 광섬유에 광섬유 격자를 새긴 것이 이용되고 있으나, 제조 가격이 높고, 동일한 특성을 가지는 광섬유 격자 제조가 어렵다. 또한, 시간에 따른 열화 특성이 있어, 이러한 것들을 보정하기 위한 부가적인 장치로 인하여 구성이 복잡해 지는 단점이 있다.In order to eliminate such disadvantages, optical fiber gratings have been used in optical fibers, but it is difficult to fabricate optical fiber gratings having high manufacturing costs and the same characteristics. Also, there is a deterioration characteristic with time, and there is a disadvantage that the configuration becomes complicated due to an additional device for correcting these.

본 발명이 해결하려는 과제는 광섬유 일체형 온도 센서와 이를 이용한 온도 측정 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an optical fiber integrated type temperature sensor and a temperature measuring device using the same.

본 발명의 특징에 따른 광섬유 일체형 온도 센서는, 내부에 코어가 형성되어 있는 제1 광섬유부; 및 상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 빈 상태로 되어 있는 중공부를 포함하고, 상기 중공부에 광 형광물질이 삽입되어 있는 제2 광섬유부를 포함한다. The optical fiber integrated type temperature sensor according to an aspect of the present invention includes: a first optical fiber unit having a core formed therein; And a second optical fiber part connected to the first side of the first optical fiber part and including a hollow part in an empty state, wherein the hollow part has the optical fluorescent material inserted therein.

상기 제2 광섬유부가 상기 제1 광섬유에 연결되지 않은 제1 측면이 막혀 있으며, 상기 제1 측면에 반사 코팅이 되어 있을 수 있다. The first side of the second optical fiber portion not connected to the first optical fiber may be clogged, and the first side may be coated with a reflective coating.

상기 온도 센서는, 상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 코어가 없는 제3광섬유를 더 포함할 수 있다. The temperature sensor may further include a third optical fiber connected to the first side of the second optical fiber unit and having no core.

이 경우, 상기 제1 광섬유부의 길이인 제1 길이와, 상기 제2 광섬유의 길이인 제2 길이 그리고 상기 제3 광섬유의 길이인 제3 길이는, 제1 길이 > 제2 길이 > 제3 길이의 관계를 만족할 수 있다. 상기 제2 광섬유부의 제1 측면 또는 상기 제3 광섬유가 상기 제2 광섬유에 연결되는 상기 제3 광섬유의 측면에 반사 코팅이 되어 있을 수 있다. 또는, 상기 제2 광섬유에 연결되는 상기 제3 광섬유의 측면의 반대 측면에 반사 코팅이 되어 있을 수 있다. In this case, the first length, which is the length of the first optical fiber part, the second length which is the length of the second optical fiber, and the third length which is the length of the third optical fiber, The relationship can be satisfied. The first side of the second optical fiber unit or the third optical fiber may be coated with a reflective coating on the side of the third optical fiber connected to the second optical fiber. Alternatively, a reflective coating may be applied to the opposite side of the side of the third optical fiber connected to the second optical fiber.

상기 제2 광섬유부는 상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 융착 접속되어 있으며, 상기 제3 광섬유부는 상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 융착 접속되어 있을 수 있다. The second optical fiber unit may be fused to the first side surface of the first optical fiber unit and the third optical fiber unit may be fused to the first side surface of the second optical fiber unit.

본 발명의 다른 특징에 따른 온도 측정 장치는, 광원; 상기 광원으로부터 입력되는 제1 파장의 빛에 따라 제2 파장의 빛을 방출하는 광섬유 일체형 온도 센서; 및 상기 광섬유 일체형 온도 센서로부터 방출되는 제2 파장의 빛을 검출하여 온도를 측정하는 광 검출부를 포함하며, 상기 광섬유 일체형 온도 센서는, 내부에 코어가 형성되어 있는 제1 광섬유부; 및 상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 빈 상태로 되어 있는 중공부를 포함하고, 상기 중공부에 광 형광물질이 삽입되어 있는 제2 광섬유부를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a temperature measuring apparatus comprising: a light source; An optical fiber integrated type temperature sensor which emits light of a second wavelength in accordance with light of a first wavelength inputted from the light source; And a photodetector for detecting light of a second wavelength emitted from the optical fiber integrated temperature sensor and measuring the temperature of the optical fiber integrated temperature sensor, wherein the optical fiber integrated temperature sensor comprises: a first optical fiber unit having a core formed therein; And a second optical fiber part connected to the first side of the first optical fiber part and including a hollow part in an empty state, wherein the hollow part has the optical fluorescent material inserted therein.

상기 제1 파장의 빛에 상기 제2 광섬유부의 중공부의 광 형광 물질로 입사됨에 따라 상기 제2 파장의 빛이 방출되며, 주변 온도에 따라 상기 제2 파장의 빛의 세기 또는 스펙트럼이 변할 수 있다. The light of the second wavelength is emitted as the light of the first wavelength is incident on the fluorescent material of the hollow portion of the second optical fiber portion, and the intensity or spectrum of the light of the second wavelength may be changed according to the ambient temperature.

상기 광섬유 일체형 온도 센서는, 상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 코어 없이 클래딩으로 이루어지는 제3 광섬유를 더 포함할 수 있다. The optical fiber integrated type temperature sensor may further include a third optical fiber connected to the first side of the second optical fiber unit and made of cladding without a core.

이 경우, 상기 제1 광섬유부의 길이인 제1 길이와, 상기 제2 광섬유의 길이인 제2 길이 그리고 상기 제3 광섬유의 길이인 제3 길이는, 제1 길이 > 제2 길이 > 제3 길이의 관계를 만족할 수 있다. In this case, the first length, which is the length of the first optical fiber part, the second length which is the length of the second optical fiber, and the third length which is the length of the third optical fiber, The relationship can be satisfied.

상기 제2 광섬유부의 제1 측면 또는 상기 제3 광섬유가 상기 제2 광섬유에 연결되는 상기 제3 광섬유의 측면에 반사 코팅이 되어 있으며, 상기 제2 파장의 빛이 상기 반사 코팅에 의해 반사되어 상기 광 검출부로 출력될 수 있다. Wherein the first side of the second optical fiber unit or the side of the third optical fiber connected to the second optical fiber is reflective coated and the light of the second wavelength is reflected by the reflective coating, And can be output to the detection unit.

또는, 상기 제3 광섬유부의 제1 측면에 반사 코팅이 되어 있으며, 상기 제2 파장의 빛이 상기 반사 코팅에 의해 반사되어 상기 광 검출부로 출력될 수 있다. Alternatively, the first side of the third optical fiber unit may be coated with a reflective coating, and the light of the second wavelength may be reflected by the reflective coating and output to the optical detection unit.

상기 온도 측정 장치는, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 광섬유 일체형 온도 센서로 진행시키고, 상기 광섬유 일체형 온도 센서로부터의 빛을 상기 광 검출부로 진행시키는, 광 서큘레이터를 더 포함할 수 있다. The temperature measuring apparatus may further include an optical circulator for advancing light from the light source to the optical fiber integrated temperature sensor and for advancing light from the optical fiber integrated temperature sensor to the optical detection unit.

본 발명의 실시 예에 따르면, 광섬유 일체형 온도 센서에 의하여 다음과 같은 효과가 제공된다. According to the embodiment of the present invention, the following effects are provided by the optical fiber integrated temperature sensor.

첫째, 광섬유 인라인 형태의 온도 센서로 구성됨에 따라, 하나의 광섬유 내부에서 광의 전송(파장 A), 온도 측정, 광의 송신(파장 B)이 가능하다. First, since the optical fiber is constituted by an in-line type temperature sensor, transmission of light (wavelength A), temperature measurement, and transmission of light (wavelength B) are possible within one optical fiber.

둘째, 외부의 전자기적 환경 및 물리적 진동 환경에 영향을 받지 않는다.Second, it is not affected by external electromagnetic and physical vibration environments.

셋째, 광 형광 물질의 안정적인 물질 특성을 이용한 온도 센서로써, 온도 센서부가 외부에 노출이 되어 있지 않아서 센서의 열화가 없고, 영구적인 사용이 가능하다. Third, as a temperature sensor using stable material properties of a fluorescent material, there is no deterioration of the sensor because the temperature sensor is not exposed to the outside, and it is possible to use it permanently.

이외에도, 광섬유 인라인 형태의 온도 센서로 구성됨에 따라, 광의 발산, 집속에 따른 고정밀 광 정렬 문제를 해결할 수 있으며, 하나의 광섬유로 광의 전송 및 수신을 함으로써, 간단한 구조로 온도센서 제작이 가능하다. In addition, since the optical fiber is constituted by an in-line type temperature sensor, it is possible to solve the problem of high-precision optical alignment due to divergence and focusing of light, and a temperature sensor can be manufactured with a simple structure by transmitting and receiving light with one optical fiber.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서의 구조를 나타낸 도이다.
도 2에 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서의 코팅 상태를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서를 이용한 온도 측정 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서를 제작하는 과정을 나타낸 도이다. 1 is a view illustrating the structure of an optical fiber integrated type temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a coating state of an optical fiber integrated type temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a structure of a temperature measuring apparatus using an optical fiber integrated type temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are views illustrating a process of manufacturing an integrated optical fiber type temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서에 대하여 설명한다. Hereinafter, an optical fiber integrated type temperature sensor according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서의 구조를 나타낸도이다. 1 is a view illustrating the structure of an optical fiber integrated type temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서(1)는 제1 광섬유부(10), 제2 광섬유부(20)와 제3 광섬유부(30)를 포함한다. 1, the optical fiber integrated type temperature sensor 1 according to the embodiment of the present invention includes a first optical fiber unit 10, a second optical fiber unit 20, and a third optical fiber unit 30. As shown in FIG.

제1 광섬유부(10)는 내부에 코어(core)(11)가 형성되어 있는 광섬유를 포함하며, 코어(11)를 클래딩(cladding)이 둘러싸고 있는 형태의 광섬유이다.The first optical fiber unit 10 includes an optical fiber in which a core 11 is formed and an optical fiber in which a cladding surrounds the core 11.

제2 광섬유부(20)는 내부에 코어 없이 빈 상태로 되어 있는 중공부(21)를 포함하는 중공 광섬유(hollow optical fiber)이며, 중공부(21)를 클래딩이 감싸고 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 제2 광섬유부(20)는 내부의 중공부(21)에 온도 측정을 위한 광 형광물질이 삽입되어 있다. 광 형광물질은 가루 형태일 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. The second optical fiber portion 20 is a hollow optical fiber including a hollow portion 21 which is empty without a core therein and a cladding surrounds the hollow portion 21. [ Particularly, in the second optical fiber unit 20 according to the embodiment of the present invention, a fluorescent material for temperature measurement is inserted into the hollow part 21 inside. The fluorescent material may be in powder form, but is not limited thereto.

제3 광섬유부(30)는 코어가 막힌 상태의 광섬유(예를 들어, 무 코어 광섬유)를 포함한다. The third optical fiber unit 30 includes an optical fiber (for example, core-free optical fiber) in a state where the core is clogged.

제1 광섬유(10)의 제1 측면(예를 들어, 우측면)에 제2 광섬유부(20)가 연결되어 있으며, 제2 광섬유부(20)의 제1 측면에 제3 광섬유부(30)가 연결되어 있다. The second optical fiber unit 20 is connected to the first side surface (for example, the right side surface) of the first optical fiber 10 and the third optical fiber unit 30 is connected to the first side surface of the second optical fiber unit 20 It is connected.

제1 광섬유부(10)의 길이(제1 길이)에 비하여, 제2 광섬유(20)의 길이(제2 길이)가 짧으며, 제2 광섬유(20)의 길이에 비하여 제3 광섬유(30)의 길이(제3 길이)가 짧다. 즉, 제1 길이 > 제2 길이 > 제3 길이의 관계가 만족된다.The length of the second optical fiber 20 is shorter than the length of the first optical fiber 10 and the length of the third optical fiber 30 is shorter than the length of the second optical fiber 20, (Third length) is short. That is, the relationship of the first length> the second length> the third length is satisfied.

이러한 구조로 이루어지는 광섬유 일체형 온도 센서(1)에서, 광의 반사 특성을 향상 시키기 위하여. 광섬유부의 일부면에 반사 코팅이 되어 있다. In the optical fiber integrated type temperature sensor 1 having such a structure, in order to improve the reflection characteristic of light. There is a reflective coating on a part of the surface of the optical fiber.

도 2에 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서의 코팅 상태를 나타낸 도이다. FIG. 2 is a view illustrating a coating state of an optical fiber integrated type temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도 2에 도시되어 있듯이, 제2 광섬유부(20)의 제1 측면(또는 제3 광섬유가 제2 광섬유와 연결되는 제3 광섬유의 제2 측면)에 반사 코팅(c)이 되어 있을 수 있으며(도 2의 (a)), 또는 제3 광섬유부(30)의 제1 측면에 반사 코팅(c)이 되어 있을 수 있다(도 2의 (b)). 2, a reflective coating (c) may be applied to the first side of the second optical fiber portion 20 (or the second side of the third optical fiber where the third optical fiber is connected to the second optical fiber) (FIG. 2 (a)), or the first side of the third optical fiber portion 30 may have a reflective coating c (FIG. 2 (b)).

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서(1)는 제1 광섬유부(10)와 제2 광섬유부(20)만을 포함하는 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우, 제2 광섬유부(20)의 제1 측면(끝단)이 막힌 형태로 구성될 수 있다. 제2 광섬유부(20)의 끝단에 아크 방전을 가하여, 끝단이 막히도록 할 수 있다. 또한, 제2 광섬유부(20)의 끝단에 반사 코팅을 할 수 있다. 제2 광섬유부(20)의 끝단이 광섬유 렌즈 형태로 모양이 형성되는데, 여기에 직접 반사코팅을 할 수도 있다. Meanwhile, the optical fiber integrated type temperature sensor 1 according to the embodiment of the present invention may be configured to include only the first optical fiber unit 10 and the second optical fiber unit 20. In this case, the first side (end) of the second optical fiber unit 20 may be configured as clogged. An arc discharge may be applied to the end of the second optical fiber unit 20 to close the end. Also, the end of the second optical fiber unit 20 can be coated with a reflective coating. The end of the second optical fiber unit 20 is formed in the form of an optical fiber lens, and may be directly coated with a reflective coating.

다음에는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서의 동작에 대하여 설명한다. Next, the operation of the optical fiber integrated type temperature sensor according to the embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서를 이용한 온도 측정 장치의 구조를 나타낸 도이다. 3 is a view illustrating a structure of a temperature measuring apparatus using an optical fiber integrated type temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

온도 측정을 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 따른 광섬유 일체형 온도 센서(1)를 이용하는 온도 측정 장치(100)는, 도 3에서와 같이, 광섬유 일체형 온도 센서(1)와, 광원(2) 그리고 광 검출부(3)를 포함한다. 3, the temperature measuring apparatus 100 using the optical fiber integrated type temperature sensor 1 according to the embodiment of the present invention for temperature measurement comprises an optical fiber integrated type temperature sensor 1, a light source 2, And a detection unit 3.

온도 측정 장치(100)의 제1 방향(예를 들어, 도 3에서와 같이, 좌측 방향)에 광원(2)이 위치되며, 광 검출부(3)가 광섬유 일체형 온도 센서(1)로부터 출력되는 빛을 검출한다. 이를 위해, 온도 측정 장치(100)는 광 서큘레이터(4)를 더 포함할 수 있다. 광 서큘레이터(4)는 3개의 포트를 포함하며, 제1 포트를 통하여 입사되는 빛을 제3 포트를 통하여 진행시키고, 제2 포트를 통하여 입사되는 빛은 제1 포트를 통하여 진행시킨다. 예를 들어, 제2 포트를 통하여 광원(2)으로부터 입사되는 빛을 제1 포트로 진행시켜 광섬유 일체형 온도 센서(1)로 진행되도록 하고, 제1 포트를 통하여 광섬유 일체형 온도 센서(1)로부터 입사되는 빛을 제3 포트로 진행시켜 광 검출부(3)로 출력되도록 한다. The light source 2 is positioned in the first direction (e.g., the left direction as in Fig. 3) of the temperature measuring apparatus 100 and the light detecting unit 3 detects the light output from the optical fiber integrated temperature sensor 1 . To this end, the temperature measuring apparatus 100 may further include an optical circulator 4. The optical circulator 4 includes three ports. Light traveling through the first port is propagated through the third port, and light incident through the second port is propagated through the first port. For example, the light incident from the light source 2 through the second port may be advanced to the first port to proceed to the optical fiber integrated type temperature sensor 1, and the incident light may be incident from the optical fiber integrated type temperature sensor 1 through the first port The light is guided to the third port and outputted to the photodetector unit 3.

이러한 상태에서, 광원(2)으로부터의 광이 광섬유 일체형 온도 센서(1)로 입력되면, 광섬유 일체형 온도 센서(1)의 제2 광섬유부(20)의 광 형광 물질에 특정 A 파장의 광이 쪼이게 된다. 이에 따라 광섬유 일체형 온도 센서(1)의 광 형광 물질에 의해 다른 특정 B 파장의 빛이 방출된다. 즉, 특정 B 파장의 빛은 제2 광섬유부(20)의 제1 측면이나 제3 광섬유부(30)의 제1 측면의 반사 코팅에 의해 반사되어 광 검출부(3)로 출력된다. 이와 같이 광섬유 일체형 온도 센서(1)에 의해 방출되는 빛의 세기 또는 스펙트럼이 온도에 따라 일정하게 변하는데, 이를 이용하여 온도를 측정할 수 있다. In this state, when the light from the light source 2 is input to the optical fiber integrated type temperature sensor 1, the light of the specific A wavelength is applied to the optical fluorescent substance of the second optical fiber portion 20 of the optical fiber integrated type temperature sensor 1 That's it. As a result, light of another specific B wavelength is emitted by the optical fluorescent substance of the optical fiber integrated type temperature sensor (1). That is, the light of the specific B wavelength is reflected by the first side of the second optical fiber unit 20 or the first side of the third optical fiber unit 30, and is output to the optical detection unit 3. As described above, the intensity or spectrum of light emitted by the optical fiber integrated type temperature sensor 1 is constantly changed according to the temperature, and the temperature can be measured using the same.

이와 같이, 광섬유 일체형 온도 센서(1)에서, 광섬유를 통해서 특정 A 파장의 광을 광섬유에 내장되도록(Embedded) 제작된 형광물질로 보내고, 이때 방출된 특정 파장 B의 빛이 다시 반사되어 광섬유를 통해서 출력되는 것을 검출하여, 온도를 판별한다. 광 검출부(3)는 광섬유 일체형 온도 센서(1)에서 방출되는 파장 B만 선별하여 검출하여, 온도를 측정한다. In this way, in the optical fiber integrated type temperature sensor 1, the light of the specific A wavelength is transmitted through the optical fiber to the fluorescent material embedded in the optical fiber, and the emitted light of the specific wavelength B is reflected again, Detects the output, and discriminates the temperature. The photodetector 3 selectively detects only the wavelength B emitted from the optical fiber integrated type temperature sensor 1 and measures the temperature.

다음에는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서를 제작하는 방법에 대해서 설명한다. Next, a method of fabricating an integrated optical fiber type temperature sensor according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서를 제작하는 과정을 나타낸 도이다. 4 and 5 are views illustrating a process of manufacturing an integrated optical fiber type temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

먼저, 첨부한 도 4에 도시되어 있듯이, 코어(11)를 포함하는 클래딩으로 이루어지는 제1 광섬유부(10)(도 4의(a))와, 코어 없이 빈 중공부(21)를 포함하는 클래딩으로 이루어지는 제2 광섬유부(20)(도 4의 (b))를 접속한다. 제1 광섬유부(10)와 제2 광섬유부(20)를 접속하기 위하여, 융착접속(Fusion splicing)을 할 수 있다 (도 4의 (c)). 이후, 제2 광섬유부(20)의 일부분을 절단하며, 예를 들어, 제2 광섬유부(20)의 길이를 수 mm 자른다(도 4의 (d)). 4, a first optical fiber portion 10 (FIG. 4 (a)) made of a cladding including the core 11 and a second optical fiber portion 10 (See FIG. 4 (b)). Fusion splicing can be performed to connect the first optical fiber unit 10 and the second optical fiber unit 20 (FIG. 4 (c)). Then, a part of the second optical fiber portion 20 is cut, for example, the length of the second optical fiber portion 20 is cut by several mm (Fig. 4 (d)).

다음, 도 5에 도시되어 있듯이, 제1 광섬유부(10)와 접속되어 있는 제2 광섬유부(20)의 중공부(21)에 광 형광물질을 삽입한다(도 5의 (a)). 형광물질이 삽입된 제2 광섬유부(20)의 제1 측면에, 코어가 없는 무코어 형태의 광섬유인 제3 광섬유부(30)(도 5의 (b))를 접속시킨다(도 5의 (c)). 이 경우에도, 제2 광섬유부(20)에 제3 광섬유부(30)를 접속하기 위하여, 융착접속을 할 수 있다. 이후, 제3 광섬유부(30)의 일부를 절단하여 제3 광섬유부(30)가 소정 길이가 되도록 한다(도 5의 (d)). 예를 들어, 제3 광섬유부(30)의 길이를 수 mm 자른다. 5, the optical fluorescent substance is inserted into the hollow portion 21 of the second optical fiber portion 20 connected to the first optical fiber portion 10 (Fig. 5 (a)). A third optical fiber unit 30 (FIG. 5 (b)), which is a coreless optical fiber in the form of a core, is connected to the first side of the second optical fiber unit 20 in which the fluorescent material is inserted c)). Also in this case, fusion splicing can be performed to connect the third optical fiber unit 30 to the second optical fiber unit 20. Then, a part of the third optical fiber unit 30 is cut so that the third optical fiber unit 30 has a predetermined length (Fig. 5 (d)). For example, the length of the third optical fiber portion 30 is cut by several millimeters.

이러한 과정을 통하여, 제1 광섬유부(10)와 형광물질이 삽입된 제2 광섬유부(20) 그리고 제3 광섬유부(30)가 접속된, 광섬유 일체형 온도 센서가 제작된다. Through this process, an optical fiber integrated type temperature sensor is formed in which the first optical fiber unit 10, the second optical fiber unit 20 inserted with the fluorescent material, and the third optical fiber unit 30 are connected.

한편, 이러한 제작 과정에서, 순서를 변경할 수도 있다. 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 도 4에서와 같은 과정을 거쳐서 제1 광섬유부(10)와 제2 광섬유부(20)가 서로 접속된 다음에 2 광섬유부(20)에 광 형광물질을 삽입할 수도 있고, 이와는 달리, 제2 광섬유부(20)에 광 형광물질을 먼저 삽입한 다음에 제1 광섬유부(10)와 2 광섬유부(20)를 접속시킬 수 있다. 또는, 광 형광 물질이 삽입된 제2 광섬유부(20)와 코어가 없는 제3 광섬유부(300를 먼저 접속시킨 다음에, 제2 광섬유부(20)의 제2 측면에 제1 광섬유부(10)를 접속시킬 수도 있다. 다양한 제조 과정을 통하여 도 1과 같은 형태의 광섬유 일체형 온도 센서를 생성할 수 있다. On the other hand, in this manufacturing process, the order may be changed. For example, as described above, the first optical fiber unit 10 and the second optical fiber unit 20 are connected to each other through a process as shown in FIG. 4, and then the optical fiber is inserted into the two optical fiber units 20 Alternatively, the first optical fiber unit 10 and the two optical fiber units 20 may be connected after the optical fiber is first inserted into the second optical fiber unit 20. [ Alternatively, the second optical fiber unit 20 having the optical fiber embedded therein and the third optical fiber unit 300 having no core may be connected first, and then the second optical fiber unit 20 may be connected to the first optical fiber unit 10 ) Can be connected to the optical fiber integrated type temperature sensor of FIG. 1 through various manufacturing processes.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (14)

광섬유 일체형 온도 센서로서,
내부에 코어가 형성되어 있는 제1 광섬유부; 및
상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 빈 상태로 되어 있는 중공부를 포함하고, 상기 중공부에 광 형광물질이 삽입되어 있는 제2 광섬유부
를 포함하는, 온도 센서.As an optical fiber integrated temperature sensor,
A first optical fiber unit having a core formed therein; And
A second optical fiber part connected to the first side of the first optical fiber part and including a hollow part in an empty state,
And a temperature sensor. 제1항에 있어서,
상기 제2 광섬유부가 상기 제1 광섬유에 연결되지 않은 제1 측면이 막혀 있으며, 상기 제1 측면에 반사 코팅이 되어 있는, 온도 센서.The method according to claim 1,
Wherein the first side of the second optical fiber portion not connected to the first optical fiber is clogged and the first side is reflective coated. 제1항에 있어서,
상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 코어가 없는 제3광섬유
를 더 포함하는, 온도 센서.The method according to claim 1,
A third optical fiber connected to the first side of the second optical fiber part,
Further comprising a temperature sensor. 제3항에 있어서,
상기 제1 광섬유부의 길이인 제1 길이와, 상기 제2 광섬유의 길이인 제2 길이 그리고 상기 제3 광섬유의 길이인 제3 길이는, 제1 길이 > 제2 길이 > 제3 길이의 관계를 만족하는, 온도 센서.The method of claim 3,
The first length being the length of the first optical fiber portion, the second length being the length of the second optical fiber, and the third length being the length of the third optical fiber satisfy the relationship of the first length> second length> third length Temperature sensor. 제3항에 있어서,
상기 제2 광섬유부의 제1 측면 또는 상기 제3 광섬유가 상기 제2 광섬유에 연결되는 상기 제3 광섬유의 측면에 반사 코팅이 되어 있는, 온도 센서.The method of claim 3,
Wherein the first side of the second optical fiber portion or the third optical fiber is reflective coated on the side of the third optical fiber connected to the second optical fiber. 제3항에 있어서,
상기 제2 광섬유에 연결되는 상기 제3 광섬유의 측면의 반대 측면에 반사 코팅이 되어 있는, 온도 센서.The method of claim 3,
And a reflective coating is applied to the opposite side of the side of the third optical fiber connected to the second optical fiber. 제3항에 있어서,
상기 제2 광섬유부는 상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 융착 접속되어 있으며, 상기 제3 광섬유부는 상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 융착 접속되어 있는, 온도 센서.The method of claim 3,
Wherein the second optical fiber portion is fused to the first side face of the first optical fiber portion and the third optical fiber portion is fused to the first side face of the second optical fiber portion. 광원;
상기 광원으로부터 입력되는 제1 파장의 빛에 따라 제2 파장의 빛을 방출하는 광섬유 일체형 온도 센서; 및
상기 광섬유 일체형 온도 센서로부터 방출되는 제2 파장의 빛을 검출하여 온도를 측정하는 광 검출부
를 포함하며,
상기 광섬유 일체형 온도 센서는,
내부에 코어가 형성되어 있는 제1 광섬유부; 및
상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 빈 상태로 되어 있는 중공부를 포함하고, 상기 중공부에 광 형광물질이 삽입되어 있는 제2 광섬유부
를 포함하는, 온도 측정 장치.Light source;
An optical fiber integrated type temperature sensor which emits light of a second wavelength in accordance with light of a first wavelength inputted from the light source; And
An optical fiber integrated type temperature sensor for detecting light of a second wavelength emitted from the optical fiber integrated temperature sensor,
/ RTI >
In the optical fiber integrated type temperature sensor,
A first optical fiber unit having a core formed therein; And
A second optical fiber part connected to the first side of the first optical fiber part and including a hollow part in an empty state,
And a temperature measuring device. 제8항에 있어서
상기 제1 파장의 빛에 상기 제2 광섬유부의 중공부의 광 형광 물질로 입사됨에 따라 상기 제2 파장의 빛이 방출되며, 주변 온도에 따라 상기 제2 파장의 빛의 세기 또는 스펙트럼이 변하는, 온도 측정 장치.The method of claim 8, wherein
Wherein the light of the second wavelength is emitted as the light of the first wavelength is incident on the fluorescent material of the hollow portion of the second optical fiber portion and the intensity or spectrum of the light of the second wavelength is changed according to the ambient temperature Device. 제8항에 있어서
상기 광섬유 일체형 온도 센서는,
상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 코어 없이 클래딩으로 이루어지는 제3 광섬유
를 더 포함하는, 온도 측정 장치.The method of claim 8, wherein
In the optical fiber integrated type temperature sensor,
And a third optical fiber connected to the first side of the second optical fiber unit,
Further comprising a temperature sensor. 제10항에 있어서
상기 제1 광섬유부의 길이인 제1 길이와, 상기 제2 광섬유의 길이인 제2 길이 그리고 상기 제3 광섬유의 길이인 제3 길이는, 제1 길이 > 제2 길이 > 제3 길이의 관계를 만족하는, 온도 측정 장치.The method of claim 10, wherein
The first length being the length of the first optical fiber portion, the second length being the length of the second optical fiber, and the third length being the length of the third optical fiber satisfy the relationship of the first length> second length> third length Temperature measuring device. 제10항에 있어서,
상기 제2 광섬유부의 제1 측면 또는 상기 제3 광섬유가 상기 제2 광섬유에 연결되는 상기 제3 광섬유의 측면에 반사 코팅이 되어 있으며, 상기 제2 파장의 빛이 상기 반사 코팅에 의해 반사되어 상기 광 검출부로 출력되는, 온도 측정 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the first side of the second optical fiber unit or the side of the third optical fiber connected to the second optical fiber is reflective coated and the light of the second wavelength is reflected by the reflective coating, And is output to the detection unit. 제10항에 있어서,
상기 제3 광섬유부의 제1 측면에 반사 코팅이 되어 있으며, 상기 제2 파장의 빛이 상기 반사 코팅에 의해 반사되어 상기 광 검출부로 출력되는, 온도 측정 장치.11. The method of claim 10,
Wherein a reflective coating is applied to the first side of the third optical fiber unit and light of the second wavelength is reflected by the reflective coating and output to the optical detection unit. 제8항에 있어서,
상기 광원으로부터의 빛을 상기 광섬유 일체형 온도 센서로 진행시키고, 상기 광섬유 일체형 온도 센서로부터의 빛을 상기 광 검출부로 진행시키는, 광 서큘레이터
를 더 포함하는, 온도 측정 장치.9. The method of claim 8,
An optical circulator for advancing the light from the light source to the optical fiber integrated temperature sensor and for advancing the light from the optical fiber integrated temperature sensor to the optical detector,
Further comprising a temperature sensor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210106218A (en) * 2020-02-20 2021-08-30 한국광기술원 optical fiber temperature sensor and temperature measurement apparatus using the same
KR20230059243A (en) * 2021-10-26 2023-05-03 한국과학기술연구원 Optical sensor for hydrogen which is independent of pressure and temperature and hydrogen gas detection system including the same

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