KR20200134559A - 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치 - Google Patents

광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200134559A
KR20200134559A KR1020190060174A KR20190060174A KR20200134559A KR 20200134559 A KR20200134559 A KR 20200134559A KR 1020190060174 A KR1020190060174 A KR 1020190060174A KR 20190060174 A KR20190060174 A KR 20190060174A KR 20200134559 A KR20200134559 A KR 20200134559A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical fiber
substrate
sensing optical
hydrogen
hydrogen sensor
Prior art date
Application number
KR1020190060174A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102218102B1 (ko
Inventor
김광택
Original Assignee
호남대학교 산학협력단
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 호남대학교 산학협력단 filed Critical 호남대학교 산학협력단
Priority to KR1020190060174A priority Critical patent/KR102218102B1/ko
Publication of KR20200134559A publication Critical patent/KR20200134559A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102218102B1 publication Critical patent/KR102218102B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/4133Refractometers, e.g. differential
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
    • G01N21/43Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length by measuring critical angle
    • G01N21/431Dip refractometers, e.g. using optical fibres
    • G01N2021/432Dip refractometers, e.g. using optical fibres comprising optical fibres
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06Illumination; Optics
    • G01N2201/061Sources
    • G01N2201/06113Coherent sources; lasers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/08Optical fibres; light guides
    • G01N2201/088Using a sensor fibre

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

본 발명은 광섬유 수소센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치에 관한 것으로서, 상기 광섬유 수소센서는 기판과, 길이방향으로 연장된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지되, 상기 클래드층에 길이방향을 따라 일부 연마된 연마부분이 마련되며, 상기 연마부분이 상기 기판의 상면에 노출되게 상기 기판에 굴곡지게 삽입된 센싱 광섬유와, 상기 센싱 광섬유의 연마부분에 대응되는 상기 기판의 상면에, 상기 센싱 광섬유의 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성되며, 수소에 감응하여 외형이 변형되게 형성된 다수의 감응 코팅층을 구비한다.
본 발명에 따른 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치는 수소에 감응하는 감응 코팅층이 적용된 센싱 광섬유를 이용하여 구조가 비교적 단순하고, 우수한 센싱 감도를 제공할 수 있다.

Description

광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치{fiber-optic hydrogen sensor and hydrogen concentration measuring apparatus employing the same}
본 발명은 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수소에 감응하는 감응 코팅층을 이용하여 측정대상 지역의 수소 농도를 측정할 수 있는 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치에 관한 것이다.
최근 환경오염과 화석에너지의 고갈에 따라 수소를 대체에너지로 이용할 수 있는 연구가 자동차, 로켓 등 다양한 분야에서 다양하게 이루어지고 있다. 대체 에너지로 이용하기 위해 연구 중인 수소는 누출시 대기 중에 존재하는 산소와 착화에 의해 폭발할 수 있는 위험성을 안고 있어 안전성을 충분히 확보할 수 있는 기술의 확보가무엇보다 필요하다.
수소가스의 누출을 검출하기 위한 수소 센서는 전기 화학적 방법이 알려져 있다.
그런데, 화학적 방법에 의해 수소의 농도를 검출하는 방식은 구조가 너무 복잡한 단점이 있고, 전기적으로 수소의 농도를 검출하는 방식은 누설 전류에 의해 폭발을 야기할 수 있는 안전성의 문제점이 있다.
한편, 광섬유의 코어층에 수소와 반응할 수 있는 물질로 피막한 클래드층 부분을 갖는 광학적 수소센서가 알려져 있으나, 수소 농도 변화에 대한 광전송 손실율이 작아 감도가 떨어지고, 입력광의 파워 편동시 이를 보상하기 위한 구조가 복잡한 단점이 있다.
등록특허공보 제10-1742173호: 마찰전기 기반 수소센서 및 그의 제조방법
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 광도파구조를 이용하여 구조가 간단하면서도 우수한 감도를 제공할 수 있는 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소농도 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 수소 센서는 기판과, 길이방향으로 연장된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지되, 상기 클래드층에 길이방향을 따라 일부 연마된 연마부분이 마련되며, 상기 연마부분이 상기 기판의 상면에 노출되게 상기 기판에 굴곡지게 삽입된 센싱 광섬유와, 상기 센싱 광섬유의 연마부분에 대응되는 상기 기판의 상면에, 상기 센싱 광섬유의 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성되며, 수소에 감응하여 외형이 변형되게 형성된 다수의 감응 코팅층을 구비한다.
상기 감응 코팅층은 팔라듐 소재로 형성된다.
상기 감응 코팅층은 상기 기판의 상면에 상방으로 돌출되게 형성되고, 외기에 포함된 수소와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상기 센싱 광섬유의 연마부분으로부터 멀어질수록 폭이 감소하도록 외측면이 경사지게 형성된 것이 바람직하다.
상기 감응 코팅층은 상기 기판의 상면에 상방으로 돌출되게 형성되고, 외기에 포함된 수소와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상면에, 하방으로 소정깊이 오목하게 인입된 인입홈이 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 광섬유 수소센서는 상기 센싱 광섬유에 인접된 상기 기판에 설치되는 것으로서, 상기 기판에 인가되는 외력에 의해 상기 기판과 함께 상기 센싱 광섬유가 변형되는 것을 방지할 수 있도록 상기 센싱 광섬유의 길이방향을 따라 연장되며, 상기 기판보다 더 큰 강도를 갖는 소재로 형성된 보강로드를 더 구비할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 광섬유 수소센서는 상기 기판의 상면을 제외한 나머지 외측면을 감싸도록 설치되며, 외부로부터 인가되는 충격이 상기 센싱 광섬유로 전달되는 것을 방지하기 위해 소정의 탄성을 갖는 완충패드를 더 구비할 수도 있다.
그리고, 본 발명에 따른 광섬유 수소센서는 상기 감응 코팅층이 장애물에 충돌하는 것을 방지하기 위해 상기 연마부분에 인접된 상기 기판의 상면에, 상방으로 돌출되게 형성되되, 상기 기판의 상면에 대한 돌출길이가 상기 감응 코팅층의 두께보다 더 크게 형성되며, 소정의 탄성을 갖는 가드돌기를 더 구비할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 수소 농도 측정장치는 기판과, 길이방향으로 연장된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지되, 상기 클래드층에 길이방향을 따라 일부 연마된 연마부분이 마련되며, 상기 연마부분이 상기 기판의 상면에 노출되게 상기 기판에 굴곡지게 삽입된 센싱 광섬유와, 상기 센싱 광섬유의 연마부분에 대응되는 상기 기판의 상면에, 상기 센싱 광섬유의 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성되며, 수소에 감응하여 외형이 변형되게 형성된 다수의 감응 코팅층과, 상기 기판의 일측면 외측으로 연장된 상기 센싱 광섬유의 입력부에 광을 입사시키는 광원과, 상기 광원으로부터 출사되어 상기 기판의 타측면 외측으로 연장된 상기 센싱 광섬유의 출력부에 출력되는 광의 피크 파장을 분석하여 상기 센싱 광섬유가 설치된 영역의 수소 농도를 검출하는 측정유닛을 구비한다.
본 발명에 따른 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치는 수소에 감응하는 감응 코팅층이 적용된 센싱 광섬유를 이용하여 구조가 비교적 단순하고, 우수한 센싱 감도를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수소 농도 측정장치에 대한 개념도이고,
도 2는 본 발명에 따른 수소 농도 측정장치의 광섬유 수소 센서에 대한 확대도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 수소 센서에 대한 개념도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 수소 센서에 대한 개념도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 수소 센서에 대한 개념도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 수소 센서에 대한 개념도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 수소 센서에 대한 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 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.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 수소 농도 측정장치(100)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 수소 농도 측정장치(100)는 광원(110), 광섬유 수소 센서(120) 및 측정유닛(130)을 구비한다.
광원(110)은 광섬유 수소 센서(120)의 센싱 광섬유(122)의 입력부(127)가 되는 일단의 코어층(124)을 통해 광을 출사할 수 있도록 설치되어 있다. 상기 광원(110)은 레이저 다이오드가 적용된다.
광섬유 수소 센서(120)는 기판(121), 센싱 광섬유(122) 및 감응 코팅층(123)을 구비한다.
기판(121)은 투명한 사각 구조물로 형성되며, 가공성이 우수하고, 소정의 강도를 갖는 실리카 소재로 형성된 것이 바람직하다.
센싱 광섬유(122)는 길이방향을 따라 연장된 코어층(124)과, 상기 코어층(124)을 감싸는 클래드층(125)으로 이루어진다. 여기서, 센싱 광섬유(122)는 연마에 의해 클래드층(125) 일부가 제거된 연마부분(126)이 마련된 구조로 기판(121)에 굴곡지게 결합되어 있다.
연마에 의해 일부가 제거된 클래드층(125)의 연마부분(126)은 연마가 가장 많이 이루어진 중앙부분으로부터 양측으로 길이방향을 따라 점진적으로 연마처리된 부분이 줄어들게 되어 있다. 이러한 클래드층(125)의 연마부분(126)은 기판(121) 사아에 중앙부분의 깊이가 낮고, 양측 가장자리부분의 깊이가 깊도록 곡률을 갖게 형성시킨 홈의 바닥면에 광섬유를 안착시켜 고정시킨 상태에서 수평 연마에 의해 형성된다.
이때, 센싱 광섬유(122)는 일단부가 기판(121)의 일측면 외측으로 돌출되도록 설치되어 입력부(127)를 이루고, 타단부는 기판(121)의 타측면 외측으로 돌출되게 설치되어 출력부(128)를 이룬다. 센싱 광섬유(122)의 입력부(127)에는 광원(110)이 연결되어 광원(110)으로부터 광을 입력받는다.
감응 코팅층(123)은 센싱 광섬유(122)의 클래드층(125)의 연마부분(126)의 노출된 부분을 포함한 기판(121) 상면에 형성된다. 이때, 감응 코팅층(123)은 소정의 폭을 갖는 다수개가, 센싱 광섬유(122)의 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성되어 있다.
여기서, 감응 코팅층(123)은 수소에 감응하여 외형이 변형될 수 있도록 팔라듐(Pd) 소재로 형성되어 있다. 한편, 산소 감응층은 내구성을 높이기 위해 팔라듐에 니켈(Ni) 또는 은(Ag)이 20 중량퍼센트 이하로 첨가되어 형성될 수도 있다. 감응 코팅층(123)의 표면은 외기에 노출될 수 있도록 기판(121)에 설치되는 것이 바람직하다.
측정유닛(130)은 도면에 도시되진 않았지만, 광검출기 및 측정모듈을 구비한다.
광검출기는 센싱 광섬유(122)의 출력부(128)에 연결되어 광원(110)으로부터 출사되어 센싱 광섬유(122)의 출력부(128)에 출력되는 광을 수신하고, 수신된 광에 대응되는 신호를 측정모듈에 전달하다.
측정모듈은 광원(110)의 구동을 제어하고, 광검출기에서 수신된 신호로부터 센싱 광섬유(122)가 설치된 영역의 수소농도를 산출한다. 센싱 광섬유(122)의 연마부분(126)에 다수의 감응 코팅층(123)이 상호 이격되게 배열되어 있으므로 센싱 광섬유(122)를 통과한 광은 소정이 피크 파장을 갖는다. 이때, 감응 코팅층(123)이 수소에 감응하여 신장될 경우, 센싱 광섬유(122)를 통과한 광의 피크 파장이 변경되고, 측정모듈은 변경된 피크 파장에 대한 정보를 토대로 광섬유 수소 센서(120)가 설치된 측정대상 영역의 수소 농도를 산출한다.
여기서, 센싱 광섬유(122)를 통과한 광의 수소 농도에 대응되는 피크 파장 변화는 미리 실험에 의해 산출되어 룩업테이블에 기록되어 있고, 측정모듈은 센싱 광섬유(122)로부터 출력된 광의 피크 파장 변화로부터 수소농도를 산출하여 표시부(미도시)를 통해 출력한다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명의 수소 농도 측정장치(100)의 수소농도 측정방법은 다음과 같다.
먼저, 감응 코팅층(123)들을 이루고 있는 팔라듐은 수소가스와 반응하여 광학상수 즉, 굴절율이 가변된다. 감응 코팅층(123)들을 이루고 있는 팔라듐은 흡수된 수소분자를 두 개의 수소원자로 해리시킨다. 이러한 과정에 의해 팔라듐으로 흡수되어 수소 원자로 해리되는 과정을 통해 감응 코팅층(123)의 부피도 증가된다. 감응 코팅층(123)들의 외형 변화에 의해 센싱 광섬유(122)를 통과하는 광의 피크 파장이 변경되고, 측정유닛(130)는 변경된 피크 파장을 검출하여 해당 센싱 광섬유(122)가 설치된 영역의 수소 농도를 산출한다.
본 발명에 따른 광섬유 수소 센서(120) 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치(100)는 수소에 감응하는 감응 코팅층(123)이 적용된 센싱 광섬유(122)를 이용하여 구조가 비교적 단순하고, 우수한 센싱 감도를 제공할 수 있다. 또한, 상기 수소 농도 측정장치(100)는 제조시 감응 코팅층(123)의 두께 또는 이격거리를 변경할 수 있어 측정대상 지역의 환경에 적합한 센서를 용이하게 제작할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 도 3에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 감응 코팅층(210)이 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 상기 감응 코팅층(210)은 상기 기판(121)의 상면에 상방으로 돌출되게 형성되고, 외기에 포함된 수소와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상기 센싱 광섬유(122)의 연마부분(126)으로부터 멀어질수록 폭이 감소하도록 외측면이 경사지게 형성되어 있다. 이때, 감응 코팅층(210)은 양단부에서 중앙부로 갈수록 기판(121)의 상면으로부터 돌출된 길이가 증가하도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
상술된 바와 같이 감응 코팅층(210)의 외주면이 경사지게 형성되어 있으므로 외기에 포함된 수소에 대한 접촉면적이 확장되어 광섬유 수소센서의 수소 센싱 감도가 향상되는 장점이 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 감응 코팅층(215)은 상기 기판(121)의 상면에 상방으로 돌출되게 형성되고, 외기에 포함된 수소와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상면에, 하방으로 소정깊이 오목하게 인입된 인입홈(211)이 형성될 수도 있다. 상기 인입홈(211)에 의해 수소에 대한 접촉 면적이 확장되어 수소 센싱 감도가 향상된다.
한편, 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 수소 센서(220)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 광섬유 수소 센서(220)는 센싱 광섬유(122)에 인접된 상기 기판(121)에 설치되는 것으로서, 상기 기판(121)에 인가되는 외력에 의해 상기 기판(121)과 함께 상기 센싱 광섬유(122)가 변형되는 것을 방지하는 보강로드(221)를 구비한다.
상기 보강로드(221)는 센싱 광섬유(122)의 길이방향을 따라 연장되며, 센싱 광섬유(122) 하측의 기판(121) 내부에 인입되게 설치된다. 이때, 보강로드(221)는 실리카로 형성된 기판(121)보다 더 큰 강도를 갖는 금속성 소재 또는 합성수지재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 보강로드(221)에 의해 외부에 외력이 기판(121)에 인가되더라도 기판(121)은 견고하게 외형을 유지하여 인가되는 외력에 의해 센싱 광섬유(122)가 변형되는 것을 방지한다. 따라서, 기판(121)에 외력이 인가되더라도 수소 농도 측정장치(100)는 비교적 정확한 측정 값을 제공할 수 있다.
또한, 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 수소 센서(230)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 광섬유 수소 센서(230)는 기판(121)의 상면을 제외한 나머지 외측면을 감싸도록 설치되며, 외부로부터 인가되는 충격이 상기 센싱 광섬유(122)로 전달되는 것을 방지하기 위해 소정의 탄성을 갖는 완충패드(231)를 구비한다. 상기 완충패드(231)는 소정의 두께를 갖도록 형성되며, 소정의 탄성을 갖도록 고무와 같은 탄성소재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 완충패드(231)에 의해 외부로부터 기판(121)에 충격이 인가되더라도 센싱 광섬유(122)에 전달되는 것이 방지되므로 수소 농도 측정장치(100)의 측정 값에 대한 신뢰도가 향상되는 장점이 있다.
한편, 도 7에는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 광섬유 수소 센서(240)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 광섬유 수소 센서(240)는 상기 감응 코팅층(123)이 장애물에 충돌하는 것을 방지하기 위해 상기 연마부분(126)에 인접된 상기 기판(121)의 상면에, 상방으로 돌출되게 형성된 다수의 가드돌기(241)를 구비한다.
이때, 상기 가드돌기(241)는 센싱 광섬유(122)의 연마부분(126) 가장자리를 따라 상호 이격되게 배열되고, 상기 기판(121)의 상면에 대한 돌출길이가 상기 감응 코팅층(123)의 두께보다 더 크게 형성된다. 또한, 가드돌기(241)는 소정의 탄성을 갖는 고무와 같은 탄성소재로 형성되는 것이 바람직하다.
장애물이 기판(121)의 상면에 접근시, 감응 코팅층(123)보다 상측에 위치한 가드돌기(241)의 상단부에 상기 장애물이 접촉하여 감응 코팅층(123)이 장애물과의 충돌에 의해 손상되거나 변형되는 것이 방지된다. 또한, 가드돌기(241)는 소정의 탄성을 갖는 소재로 형성되어 있어, 장애물과의 충돌에 의해 발생된 충격이 센싱 광섬유(122)에 전달되는 것이 방지되어 수소 농도 측정장치(100)의 측정 값에 대한 신뢰도가 향상되는 장점이 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100: 수소 농도 측정장치
110: 광원
120: 광섬유 수소 센서
121: 기판
122: 센싱 광섬유
123: 감응 코팅층
124: 코어층
125: 클래드층
126: 연마부분
127: 입력부
128: 출력부
130: 측정유닛

Claims (8)

  1. 기판;
    길이방향으로 연장된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지되, 상기 클래드층에 길이방향을 따라 일부 연마된 연마부분이 마련되며, 상기 연마부분이 상기 기판의 상면에 노출되게 상기 기판에 굴곡지게 삽입된 센싱 광섬유; 및
    상기 센싱 광섬유의 연마부분에 대응되는 상기 기판의 상면에, 상기 센싱 광섬유의 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성되며, 수소에 감응하여 외형이 변형되게 형성된 다수의 감응 코팅층;을 구비하는,
    광섬유 수소센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감응 코팅층은 팔라듐 소재로 형성된,
    광섬유 수소센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감응 코팅층은 상기 기판의 상면에 상방으로 돌출되게 형성되고, 외기에 포함된 수소와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상기 센싱 광섬유의 연마부분으로부터 멀어질수록 폭이 감소하도록 외측면이 경사지게 형성된,
    광섬유 수소센서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감응 코팅층은 상기 기판의 상면에 상방으로 돌출되게 형성되고, 외기에 포함된 수소와의 접촉면적을 확장시킬 수 있도록 상면에, 하방으로 소정깊이 오목하게 인입된 인입홈이 형성된,
    광섬유 수소센서.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 센싱 광섬유에 인접된 상기 기판에 설치되는 것으로서, 상기 기판에 인가되는 외력에 의해 상기 기판과 함께 상기 센싱 광섬유가 변형되는 것을 방지할 수 있도록 상기 센싱 광섬유의 길이방향을 따라 연장되며, 상기 기판보다 더 큰 강도를 갖는 소재로 형성된 보강로드;를 더 구비하는,
    광섬유 수소센서.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판의 상면을 제외한 나머지 외측면을 감싸도록 설치되며, 외부로부터 인가되는 충격이 상기 센싱 광섬유로 전달되는 것을 방지하기 위해 소정의 탄성을 갖는 완충패드;를 더 구비하는,
    광섬유 수소센서.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 감응 코팅층이 장애물에 충돌하는 것을 방지하기 위해 상기 연마부분에 인접된 상기 기판의 상면에, 상방으로 돌출되게 형성되되, 상기 기판의 상면에 대한 돌출길이가 상기 감응 코팅층의 두께보다 더 크게 형성되며, 소정의 탄성을 갖는 가드돌기;를 더 구비하는,
    광섬유 수소센서.
  8. 기판;
    길이방향으로 연장된 코어층과, 상기 코어층을 감싸는 클래드층으로 이루어지되, 상기 클래드층에 길이방향을 따라 일부 연마된 연마부분이 마련되며, 상기 연마부분이 상기 기판의 상면에 노출되게 상기 기판에 굴곡지게 삽입된 센싱 광섬유;
    상기 센싱 광섬유의 연마부분에 대응되는 상기 기판의 상면에, 상기 센싱 광섬유의 길이방향을 따라 상호 이격되게 형성되며, 수소에 감응하여 외형이 변형되게 형성된 다수의 감응 코팅층;
    상기 기판의 일측면 외측으로 연장된 상기 센싱 광섬유의 입력부에 광을 입사시키는 광원; 및
    상기 광원으로부터 출사되어 상기 기판의 타측면 외측으로 연장된 상기 센싱 광섬유의 출력부에 출력되는 광의 피크 파장을 분석하여 상기 센싱 광섬유가 설치된 영역의 수소 농도를 검출하는 측정유닛;을 구비하는,
    수소 농도 측정장치.
KR1020190060174A 2019-05-22 2019-05-22 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치 KR102218102B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190060174A KR102218102B1 (ko) 2019-05-22 2019-05-22 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190060174A KR102218102B1 (ko) 2019-05-22 2019-05-22 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200134559A true KR20200134559A (ko) 2020-12-02
KR102218102B1 KR102218102B1 (ko) 2021-02-18

Family

ID=73792232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190060174A KR102218102B1 (ko) 2019-05-22 2019-05-22 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102218102B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230047624A (ko) * 2021-10-01 2023-04-10 호남대학교 산학협력단 광섬유 습도 센서

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080050864A (ko) * 2006-12-04 2008-06-10 김광택 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치
JP2009103685A (ja) * 2007-10-22 2009-05-14 Forward Electronics Co Ltd 表面プラズモン共鳴ファイバーセンサー
JP2009236857A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology 雰囲気センサ
KR101642692B1 (ko) * 2016-06-10 2016-07-27 효심 주식회사 광섬유 격자센서 장치 및 이를 이용한 안전진단 시스템
KR101742173B1 (ko) 2015-11-23 2017-06-01 울산대학교 산학협력단 마찰전기 기반 수소센서 및 그의 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080050864A (ko) * 2006-12-04 2008-06-10 김광택 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치
JP2009103685A (ja) * 2007-10-22 2009-05-14 Forward Electronics Co Ltd 表面プラズモン共鳴ファイバーセンサー
JP2009236857A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology 雰囲気センサ
KR101742173B1 (ko) 2015-11-23 2017-06-01 울산대학교 산학협력단 마찰전기 기반 수소센서 및 그의 제조 방법
KR101642692B1 (ko) * 2016-06-10 2016-07-27 효심 주식회사 광섬유 격자센서 장치 및 이를 이용한 안전진단 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230047624A (ko) * 2021-10-01 2023-04-10 호남대학교 산학협력단 광섬유 습도 센서

Also Published As

Publication number Publication date
KR102218102B1 (ko) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7612328B2 (en) Foil-type pressure sensor
KR102122946B1 (ko) 온도 보상형 광섬유 수소센서
US10234344B2 (en) Compact multicore fiberoptic device for sensing components of force
CN108844919B (zh) 包层反射式倾斜光纤光栅折射率传感器及制作、测量方法
KR102218102B1 (ko) 광섬유 수소 센서 및 이를 적용한 수소 농도 측정장치
CN105051512A (zh) 用于非接触压力测量的光学传感器
Ma et al. Temperature-independent refractive index measurement based on Fabry-Perot fiber tip sensor modulated by Fresnel reflection
JP2006047018A (ja) 光ファイバセンサを用いた液位計、水準器、圧力計および温度計
JP5648892B2 (ja) 光ファイバ水素センサ及びそれを備えた光ファイバ水素センサシステム
JP5415376B2 (ja) センサヘッド、および光学式センサ
KR101929537B1 (ko) 수소센서
CN107576369B (zh) 一种基于端面反射耦合的光纤连续液位传感器
JP5433826B2 (ja) 重量計測素子及び重量計
CN209820419U (zh) 电流式双向弯曲传感器
KR102552570B1 (ko) 광섬유 습도 센서
JP7134438B2 (ja) 光ファイバセンサ
CN204374233U (zh) 强度解调型光纤光栅加速度传感器
JP2016133491A (ja) 気体検出装置
WO2015194360A1 (ja) 光学式センサ
KR102499779B1 (ko) 광학식 수소 가스 센서 및 이를 포함한 수소 가스 검출 시스템
CN113280890B (zh) 一种反射式螺旋形光纤液位传感器
KR102320309B1 (ko) 수소 가스를 감지하는 광학식 센서 및 이를 포함한 수소 가스 검출 시스템
CN105717069A (zh) 基于微槽结构的dbr激光器的折射率传感器及微槽结构的dbr激光器的制备方法
KR102405456B1 (ko) 온도보정형 수소 농도 측정 장치
KR102582489B1 (ko) 압력과 온도에 독립적인 광학식 수소 센서 및 이를 포함한 수소 가스 검출 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant