Development of Optical Frequency Modulated Fiber Optic Interferometric Sensor

광주파수 변조 광섬유 간섭형 센서의 개발

Optical frequency modulated fiber optic interferometric sensor was developed to sense the mechanical quantities, such as displacement, strain, force etc. It has been difficult to distinguish whether the increase of the mechanical quantities or the decrease of the quantities measured by the conventional fiber optic interferometric sensors because their signals only have a sinusoidal wave pattern related to the change of mechanical quantities. In this study, in order to measure the mechanical quantifies with the distinction of the changing direction of the quantities, the fiber of optic Michelson interferometric sensor was simply constructed by the laser light modulated with saw tooth wave pattern. The output signal of the sensor was controlled as the sinusoidal wave. The signal processing was based on the counting of the wave number of the output signal during constant time duration. The strain was determined by the cumulative value of the wave number producted by the gage factor. In order to verify the strain measurement capability of this sensor, the strain increase-decrease test was performed by universal testing machine installed with the aluminum specimen bonded with the fiber optic sensor and electrical strain gage. In the result of the test, the strain from the fiber optic sensor had a good agreement with the values from the electrical strain gage.

광주파수 변조 광섬유 간섭형 센서가 변위, 변형률 및 힘 등의 물리량을 측정하기 위하여 개발되어졌다. 일반적인 광섬유 간섭형 센서는 물리량에 따라 단지 정현파 형태의 신호를 보이기 때문에 물리량의 증감을 구별하는 것이 매우 어렵다. 본 연구에서는 물리량의 증감 방향을 구별하면서 물리량을 측정하기 위하여 단지 톱니파형으로 변조시킨 광원만을 사용하는 광섬유 마이켈슨 센서를 성하였다. 센서 출력은 일정한 정현파가 출력되도록 조절되어졌다. 출력신호는 일정 시간 간격동안 파형의 개수를 계수함에 의하여 처리되어졌다. 변형률은 파형 개수 변화량에 변형률을 구하기 위한 게이지 상수만을 곱함에 의하여 계산되었다. 이 센서의 변형률 측정 성능을 검토하기 위하여 광섬유 센서와 전기저항형 변형률 게이지가 부착된 알루미늄 시험편을 사용하여 만능시험기로 반복하중을 가하여 변형률의 증감을 측정하는 실험을 수행하였다. 이 실험으로부터 광섬유 센서에 의하여 측정된 변형률 변화량이 전기저항형 변형률 게이지의 변화량과 잘 일치하고 있음을 확인할 수 있었다.