KR20190085592A - Optical fiber sensor - Google Patents

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KR20190085592A
KR20190085592A KR1020180003641A KR20180003641A KR20190085592A KR 20190085592 A KR20190085592 A KR 20190085592A KR 1020180003641 A KR1020180003641 A KR 1020180003641A KR 20180003641 A KR20180003641 A KR 20180003641A KR 20190085592 A KR20190085592 A KR 20190085592A
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박찬응
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주식회사 디피에스글로벌
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Abstract

The present invention relates to an optical fiber sensor. The optical fiber sensor includes a protection tube which is embedded in or fixed to a place or facility to detect vibration, and protects a support member and an optical fiber; a support member inserted into the protection tube and supporting the optical fiber; an optical fiber which is fixed to the support member and measures a target amount using a change in the intensity of passing light, the refractive index, the length, the mode, and the polarization state of the optical fiber. By this technical configuration, when the vibration occurs, it is possible to accurately detect the vibration part of the place or facility to detect the vibration through the support member and the optical fiber which move up and down.

Description

광섬유센서 { OPTICAL FIBER SENSOR }OPTICAL FIBER SENSOR

본 발명은 광섬유센서에 관한 것으로, 더 자세하게는 특정 설치구간에서 발생되는 진동을 효과적으로 감지할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an optical fiber sensor, and more particularly, to an optical fiber sensor capable of effectively detecting vibration generated in a specific installation section.

광섬유센서는 광섬유를 지나가는 빛의 세기, 광섬유의 굴절률 및 길이, 모드, 그리고 편광상태의 변화 등을 이용하여 피측정량을 측정하는 센서이다.The optical fiber sensor is a sensor that measures the measured quantity using the intensity of light passing through the optical fiber, the refractive index and length of the optical fiber, the mode, and the change of the polarization state.

광섬유센서는 이용되는 효과에 따라 세기형, 위상형, 회절 격자형, 모드 변조형, 편광형, 분포 측정형 등으로 구분되며, 측정량으로는 전압, 전류, 온도, 압력, 스트레인, 회전율, 음향, 가스 농도 등 다양하다.The optical fiber sensor is classified into intensity type, phase type, diffraction grating type, mode modulation type, polarized type and distribution measurement type according to the effect to be used. The measurement amount includes voltage, current, temperature, pressure, strain, , And gas concentration.

광섬유센서는 초정밀 광대역 측정이 가능하고, 전자파의 영향을 받지 않고, 원격 측정이 용이하고, 센서부에서 전기를 사용하지 않고, 실리카 재질의 뛰어난 내부식성으로 사용 환경에 대한 제약이 거의 없는 특성이 있다.The optical fiber sensor is characterized in that the optical fiber sensor is capable of ultra-wideband measurement, is not affected by electromagnetic waves, is easy to perform remote measurement, does not use electricity in the sensor portion, .

하기의 특허문헌 1에는 매설형 광섬유센서가 개시되어 있다.The following Patent Document 1 discloses a buried optical fiber sensor.

특허문헌 1의 매설형 광섬유센서는 상하좌우의 측면에 길이방향으로 광섬유 장착부가 형성된 본체; 광섬유 장착부에 장착된 광섬유 센싱부;를 포함하고, 광섬유 센싱부는 광섬유; 광섬유와 함께 거동하도록 상기 광섬유의 외면을 둘러 장착되는 광섬유 보호부;를 구비하고, 광섬유 보호부는 본체와 함께 거동하도록, 탄성 및 복원력을 가진 합성수지 재질에 의해 형성된 보강재를 포함하고, 광섬유 보호부는 금속성 재질에 의해 형성됨과 아울러, 광섬유와 함께 거동하도록, 보강재와 광섬유의 사이에 장착되는 금속성 보호재를 포함하고, 금속성 보호재는 굽힘 발생시에도 일정한 형상의 단면을 유지하도록 하는 구조에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.The embedded optical fiber sensor of Patent Document 1 has a main body in which optical fiber mounting portions are formed on the upper, lower, right, and left side surfaces in the longitudinal direction; And an optical fiber sensing part mounted on the optical fiber mounting part, wherein the optical fiber sensing part comprises: an optical fiber; And an optical fiber protector mounted around the outer surface of the optical fiber so as to move together with the optical fiber, wherein the optical fiber protector includes a reinforcing material formed of a synthetic resin material having elasticity and restoring force so as to act together with the main body, And a metallic protection member mounted between the stiffener and the optical fiber so as to be movable together with the optical fiber. The metallic protection member is formed by a structure for maintaining a constant cross-sectional shape even when bending occurs.

하기의 특허문헌 2에는 제거형 광섬유센서가 개시되어 있다.The following Patent Document 2 discloses a removable optical fiber sensor.

특허문헌 2의 제거형 광섬유센서는 양단이 인접하여 설치되는 인접 제거형 광섬유 센서의 본체와 결합함과 아울러, 측면에 길이방향으로 광섬유 장착부가 형성된 본체; 양단이 광섬유 결합부재에 의해 인접 제거형 광섬유 센서의 광섬유 장착부에 장착된 광섬유에 결합한 광섬유 결합부재와 각각 결합함과 아울러, 광섬유 장착부에 일체로 거동하도록 장착된 광섬유;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The removal type optical fiber sensor of Patent Document 2 is composed of a main body having an optical fiber mounting portion coupled to a main body of an adjacent removable optical fiber sensor provided at both ends adjacent to each other, And an optical fiber coupled to the optical fiber coupling member coupled to the optical fiber mounted on the optical fiber mounting portion of the adjacent removal type optical fiber sensor by the optical fiber coupling member at both ends thereof and mounted integrally with the optical fiber mounting portion.

하기의 특허문헌 3에는 광섬유 센싱부; 광섬유 센싱부가 삽입되는 내부통로를 갖는 복수개의 파이프; 복수개의 파이프들 사이에 설치되어 상기 복수개의 파이프들을 서로 상대 움직임 가능토록 이음하고, 광섬유 센싱부가 관통될 수 있도록 파이프의 내부통로와 연통되는 내부통로를 갖는 이음부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서가 개시되어 있다.The following Patent Document 3 describes an optical fiber sensing unit; A plurality of pipes having internal passages into which the optical fiber sensing portions are inserted; And a joint part provided between the plurality of pipes and adapted to move the plurality of pipes relative to each other so as to be movable relative to each other and to have an internal passage communicating with the internal passage of the pipe so that the optical fiber sensing part can pass therethrough. Sensor is disclosed.

대한민국 등록특허공보 제10-0969971호 (2010년 07월 06일 등록)Korean Registered Patent No. 10-0969971 (registered on July 06, 2010) 대한민국 등록특허공보 제10-1129667호 (2012년 03월 16일 등록)Korean Registered Patent No. 10-1129667 (registered on March 16, 2012) 대한민국 등록특허공보 제10-1106553호 (2012년 01월 16일 등록)Korean Registered Patent No. 10-1106553 (registered on Jan. 16, 2012)

특허문헌 1 내지 특허문헌 3을 포함한 종래 기술에 따른 광섬유센서는 광섬유의 지지수단의 구조가 복잡하여 제작이 번거로울 뿐 아니라 보호관에 광섬유가 고정되는 형태를 가진 것이 많아 특히 진동을 효과적으로 감지하지 못하게 되는 문제가 있었다.The optical fiber sensor according to the related art including the Patent Documents 1 to 3 has a complicated structure of the optical fiber supporting means and is not only troublesome to manufacture but also has a form in which the optical fiber is fixed to the protective tube, .

본 발명은 상기 종래 기술에 따른 광섬유센서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 광섬유를 간편하게 지지할 수 있도록 하는 것에 의해 제작을 용이하게 할 수 있도록 함은 물론 보호관을 고정한 상태에서 광섬유가 요동할 수 있도록 하는 것에 의해 진동을 효과적으로 감지할 수 있도록 하는 있도록 하는 광섬유센서를를 제공하는 데에 있는 것이다.The object of the present invention is to solve the problems of the conventional optical fiber sensor. The object of the present invention is to facilitate the manufacture of the optical fiber by facilitating the supporting of the optical fiber, So that the vibration can be effectively sensed by the optical fiber sensor.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광섬유센서는 진동을 감지하고자 하는 장소나 시설물에 매립되거나 고정 설치되고, 지지부재 및 광섬유를 보호하는 보호관; 보호관의 내부에 삽입 설치되고, 광섬유를 지지하는 지지부재; 지지부재에 고정 설치되고, 지나가는 빛의 세기, 광섬유의 굴절률 및 길이, 모드, 그리고 편광상태의 변화를 이용하여 피측정량을 측정하는 광섬유;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an optical fiber sensor comprising: a protection tube embedded in or fixed to a place or facility for detecting vibration, for protecting a support member and an optical fiber; A support member inserted into the protective tube and supporting the optical fiber; And an optical fiber fixed to the support member and measuring an object to be measured by using intensity of passing light, refractive index and length of the optical fiber, mode, and change of polarization state.

본 발명에 따른 광섬유센서는 보호관의 내부 양측 중앙에 지지부재의 하단을 받쳐줄 수 있도록 하는 받침돌기와 지지부재의 상승을 제한할 수 있도록 하는 상승제한돌기가 마련되고, 지지부재 받침돌기와 상승제한돌기의 사이에 지지부재 끼움공간이 마련된 것을 특징으로 한다.The optical fiber sensor according to the present invention is characterized in that in the center of both sides of the inside of the protective pipe, there are provided a supporting protrusion for supporting the lower end of the supporting member and a rising limiting protrusion for restricting the lifting of the supporting member, In which a support member fitting space is provided.

본 발명에 따른 광섬유센서는 지지부재가 보호관의 내부 직경과 대응되는 폭과 긴 길이를 가지는 띠 형태로 구성되고, 지지부재의 상단 중앙 또는 하단 중앙에 한 개이상의 광섬유가 고정 설치된 것을 특징으로 한다.The optical fiber sensor according to the present invention is characterized in that the support member is formed in the shape of a band having a width and a length corresponding to the inner diameter of the protective pipe and one or more optical fibers are fixed to the center of the upper or lower end of the support member.

본 발명에 따른 광섬유센서는 지지부재의 상단 중앙에 마련된 한 쌍의 돌출부에 각각 광섬유가 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.The optical fiber sensor according to the present invention is characterized in that optical fibers are respectively inserted into a pair of projections provided at the upper center of the support member.

본 발명에 따른 광섬유센서는 지지부재의 상단 중앙에 마련된 반원형 돌출부와 지지부재의 하단 중앙에 마련된 반원형 돌출부에 각각 광섬유가 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.The optical fiber sensor according to the present invention is characterized in that an optical fiber is inserted into a semicircular protrusion provided at the upper center of the support member and a semicircular protrusion provided at the center of the lower end of the support member.

본 발명에 따른 광섬유센서에 의하면, 보호관 내부에 광섬유가 일체로 설치된 지지부재를 삽입 설치하는 것에 의해 간편하게 광섬유센서를 조립할 수 있게 되므로 광섬유센서의 제작성 향상 및 원가절감을 도모할 수 있게 된다.According to the optical fiber sensor of the present invention, since the optical fiber sensor can be easily assembled by inserting the supporting member integrally provided with the optical fiber inside the protective tube, it is possible to improve the fabrication of the optical fiber sensor and reduce the cost.

본 발명에 따른 광섬유센서에 의하면, 보호관이 고정된 상태에서 보호관 내부의 지지부재 및 광섬유가 상하로 요동하면서 진동을 감지하기 때문에 보다 정확하고 안정적으로 진동을 감지할 수 있게 된다.According to the optical fiber sensor of the present invention, since the support member and the optical fiber inside the protective tube swing upward and downward in a state where the protective tube is fixed, the vibration is sensed while more accurately and stably detecting the vibration.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유센서의 분해사시도,
도 2는 동 바람직한 실시 예에 따른 광섬유센서의 종단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광섬유센서의 종단면도.1 is an exploded perspective view of an optical fiber sensor according to a preferred embodiment of the present invention,
2 is a longitudinal sectional view of the optical fiber sensor according to the preferred embodiment,
3 is a longitudinal sectional view of an optical fiber sensor according to another embodiment of the present invention.

이하 본 발명에 따른 광섬유센서를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an optical fiber sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.In the following, the terms "upward", "downward", "forward" and "rearward" and other directional terms are defined with reference to the states shown in the drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유센서의 분해사시도이고, 도 2는 동 바람직한 실시 예에 따른 광섬유센서의 종단면도이다.FIG. 1 is an exploded perspective view of an optical fiber sensor according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the optical fiber sensor according to the preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유센서(100)는 보호관(110), 지지부재(120), 광섬유(130)를 포함한다.An optical fiber sensor 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a protective tube 110, a support member 120, and an optical fiber 130.

보호관(110)은 지지부재(120) 및 광섬유(130)를 보호하는 것으로, 진동을 감지하고자 하는 장소나 시설물에 매립되거나 고정 설치된다.The protection tube 110 protects the supporting member 120 and the optical fiber 130 and is embedded or fixed in a place or a facility where vibration is to be sensed.

보호관(110)의 내부 양측 중앙에는 지지부재(120)의 하단을 받쳐줄 수 있도록 하는 받침돌기(111)와 지지부재(120)의 상승을 제한할 수 있도록 하는 상승제한돌기(112)가 마련되고, 지지부재 받침돌기(111)와 상승제한돌기(112)의 사이에는 지지부재 끼움공간(113)이 마련된다.A pair of support protrusions 111 for supporting the lower end of the support member 120 and an upwardly protruding protrusion 112 for restricting the upward movement of the support member 120 are provided at both sides of the inside of the protective pipe 110, A supporting member fitting space 113 is provided between the supporting member receiving protrusion 111 and the rising limiting protrusion 112.

지지부재 끼움공간(113)의 높이는 후술할 지지부재(120)의 두께보다 크게 형성되고, 그에 따라 보호관(110)을 통해 지지부재(120)에 외부 하중이 가해지는 경우 지지부재(120)가 상하방향으로 요동할 수 있게 된다.The height of the support member fitting space 113 is greater than the thickness of the support member 120 to be described later so that when the support member 120 is subjected to an external load through the protective pipe 110, As shown in Fig.

보호관(110)의 외주면 상단 중앙에는 길이방향으로 방향표시라인(114)이 마련된다.A direction indicating line 114 is provided at the upper center of the outer circumference of the protective pipe 110 in the longitudinal direction.

지지부재(120)는 광섬유(130)를 지지하는 것으로, 보호관(110)의 지지부재 끼움공간(113)에 삽입 설치된다.The support member 120 supports the optical fiber 130 and is inserted into the support member fitting space 113 of the protection tube 110.

지지부재(120)는 보호관(110)의 내부 직경과 대응되는 폭과 긴 길이를 가지는 띠 형태로 구성되고, 상단 중앙 또는 하단 중앙에 한 개이상의 광섬유(130)가 고정 설치된다.The support member 120 is formed in a band shape having a width and a length corresponding to the inner diameter of the protective pipe 110, and at least one optical fiber 130 is fixedly installed at the center of the upper end or the lower end.

광섬유(130)는 지나가는 빛의 세기, 광섬유의 굴절률 및 길이, 모드, 그리고 편광상태의 변화 등을 이용하여 피측정량을 측정하는 것으로, 지지부재(120)의 상단 중앙 또는 하단 중앙에 고정 설치된다.The optical fiber 130 measures an object to be measured using intensity of passing light, a refractive index and length of the optical fiber, a mode, and a change in polarization state, and is fixed to the center of the upper end or the lower end of the support member 120 .

도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 실시 예에서 광섬유(130)는 지지부재(120)의 상단 중앙에 마련된 한 쌍의 돌출부에 각각 삽입 설치된 형태를 가진다.In the preferred embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, the optical fiber 130 is inserted into a pair of protrusions provided at the upper center of the support member 120, respectively.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광섬유센서의 종단면도이다.3 is a longitudinal sectional view of an optical fiber sensor according to another embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광섬유센서(100)는 지지부재(120)의 상단 중앙에 마련된 반원형 돌출부와 지지부재(120)의 하단 중앙에 마련된 반원형 돌출부에 광섬유(130)가 각각 삽입 설치된 형태를 가진다.The optical fiber sensor 100 according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 3 includes a semi-circular protrusion provided at the upper center of the support member 120 and a semi-circular protrusion provided at the center of the lower end of the support member 120, Respectively.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유센서(100)의 보호관(110)은 진동을 감지하고자 하는 장소나 시설물에 매립되거나 고정 설치된다.The protective tube 110 of the optical fiber sensor 100 according to the preferred embodiment of the present invention is embedded or fixed in a place or facility where vibration is to be sensed.

광섬유센서(100)를 설치할 때에는 보호관(110)의 외주면 상단 중앙에 마련된 방향표시라인(114)을 통해 지지부재(120)가 수평상태로 위치되도록 한다.When the optical fiber sensor 100 is installed, the support member 120 is positioned in a horizontal state through a direction indication line 114 provided at the upper center of the outer circumferential surface of the protective pipe 110.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유센서(100)가 설치된 감지장소나 시설물의 특정위치에 진동이 가해지는 경우 보호관(110)을 통해 지지부재(120)에 하중이 가해지게 되어 지지부재(120) 및 광섬유(130)가 상하방향으로 요동하게 되고, 그에 따라 진동 발생위치를 정확하게 감지할 수 있게 된다.A load is applied to the support member 120 through the protective pipe 110 when vibration is applied to a specific location of the detection site or the facility where the optical fiber sensor 100 according to the preferred embodiment of the present invention is installed, And the optical fiber 130 are pivoted in the vertical direction, so that the vibration generating position can be precisely detected.

즉, 외력이 가해지지 않은 상태에서 지지부재(120)는 보호관(110)의 받침돌기(111)에 착지된 상태를 유지하게 되지만, 보호관(110)을 통해 외부 하중이 전달되는 경우 지지부재(120) 및 광섬유(130)가 상승 및 하강을 반복하게 되면서 진동을 감지하게 된다.That is, when the external force is not applied, the support member 120 maintains the state where it is landed on the support protrusion 111 of the protection pipe 110. However, when the external force is transmitted through the protection pipe 110, And the optical fiber 130 repeatedly ascend and descend to sense the vibration.

상기 진동 감지과정에서 보호관(110)의 상승제한돌기(112)는 지지부재(120)의 상승을 제한하여 지지부재(120)가 지지부재 끼움공간(113)에서 이탈되지 않도록 한다.The upward protrusion 112 of the protection tube 110 restricts the lifting of the support member 120 so that the support member 120 is not separated from the support member fitting space 113 in the vibration sensing process.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유센서(100)는 보호관(110)의 내부에 광섬유(130)가 설치된 지지부재(120)를 삽입하는 것만으로 간편하게 조립할 수 있게 되어 제작이 간편하게 된다.The optical fiber sensor 100 according to the preferred embodiment of the present invention can be easily assembled simply by inserting the support member 120 provided with the optical fiber 130 inside the protective tube 110,

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광섬유센서(100)는 보호관(110)이 고정된 상태에서도 보호관(110) 내부의 광섬유(130)가 상하로 요동하면서 진동을 감지하기 때문에 보다 정확하고 안정적으로 진동을 감지할 수 있게 된다.The optical fiber sensor 100 according to the preferred embodiment of the present invention detects the vibration while the optical fiber 130 inside the protective tube 110 swings up and down even when the protective tube 110 is fixed, The vibration can be detected.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

100 : 광섬유센서
110 : 보호관
120 : 지지부재
130 : 광섬유100: Fiber optic sensor
110: Protector
120: support member
130: Optical fiber

Claims (5)

진동을 감지하고자 하는 장소나 시설물에 매립되거나 고정 설치되고, 지지부재(120) 및 광섬유(130)를 보호하는 보호관(110);
보호관(110)의 내부에 삽입 설치되고, 광섬유(130)를 지지하는 지지부재(120);
지지부재(120)에 고정 설치되고, 지나가는 빛의 세기, 광섬유의 굴절률 및 길이, 모드, 그리고 편광상태의 변화를 이용하여 피측정량을 측정하는 광섬유(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유센서.A protective pipe 110 embedded in or fixed to a place or facility where vibration is to be sensed and protecting the support member 120 and the optical fiber 130;
A support member 120 inserted into the protective tube 110 and supporting the optical fiber 130;
And an optical fiber (130) fixed to the support member (120) and measuring an object to be measured using the intensity of passing light, the refractive index and length of the optical fiber, the mode, and the change of the polarization state sensor. 제1항에 있어서,
보호관(110)의 내부 양측 중앙에 지지부재(120)의 하단을 받쳐줄 수 있도록 하는 받침돌기(111)와 지지부재(120)의 상승을 제한할 수 있도록 하는 상승제한돌기(112)가 마련되고, 지지부재 받침돌기(111)와 상승제한돌기(112)의 사이에 지지부재 끼움공간(113)이 마련된 것을 특징으로 하는 광섬유센서.The method according to claim 1,
A support protrusion 111 for supporting the lower end of the support member 120 is provided at both inner sides of the inner side of the protective pipe 110 and an upward protrusion protrusion 112 for restricting the upward movement of the support member 120, Wherein a supporting member fitting space (113) is provided between the supporting member receiving projections (111) and the rising restricting projections (112). 제1항 또는 제2항에 있어서,
지지부재(120)는 보호관(110)의 내부 직경과 대응되는 폭과 긴 길이를 가지는 띠 형태로 구성되고, 상단 중앙 또는 하단 중앙에 한 개이상의 광섬유(130)가 고정 설치된 것을 특징으로 하는 광섬유센서.3. The method according to claim 1 or 2,
The support member 120 is formed in a band shape having a width and a length corresponding to the inner diameter of the protective pipe 110 and one or more optical fibers 130 are fixed to the center of the upper end or the lower end. . 제3항에 있어서,
광섬유(130)는 지지부재(120)의 상단 중앙에 마련된 한 쌍의 돌출부에 각각 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 광섬유센서.The method of claim 3,
Wherein the optical fiber (130) is inserted into a pair of protrusions provided at the upper center of the support member (120). 제3항에 있어서,
광섬유(130)는 지지부재(120)의 상단 중앙에 마련된 반원형 돌출부와 지지부재(120)의 하단 중앙에 마련된 반원형 돌출부에 각각 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 광섬유센서.The method of claim 3,
Wherein the optical fiber 130 is inserted into a semicircular protrusion provided at the upper center of the support member 120 and a semicircular protrusion provided at the center of the lower end of the support member 120, respectively.
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