Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences (한국항공우주학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Phase Stabilization System of EFPI for Damage Detection of Composite

복합재료 파손 검출을 위한 EFPI 센서 위상 안정화 시스템

  • 김대현 (한국과학기술원 항공우주공학과) ;
  • 구본용 (한진중공업 연구소) ;
  • 방형준 (한국과학기술원 항공우주공학과) ;
  • 김천곤 (한국과학기술원 항공우주공학과) ;
  • 홍창선 (한국과학기술원 항공우주공학과)
  • Published : 2003.10.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In case of an extrinsic Fabry-Perot interferometric sensor, the phase compensating technique is particularly necessary in applying the interferometer to detecting acoustic emission signals because of signal-fading problems. The technique makes it possible to maintain the phase at the quadrature point. In this paper, we developed the stabilization control sensor system that is composed of a broadband light source, a tunable Fabry-Perot (F-P) filter and a control-circuit board. A tension test of a composite specimen was performed to verify if the developed system could compensate the phase change induced from the tension strain and keep the phase at the quadrature point.

EFPI (extrinsic Fabry-Perot interferometer) 센서를 이용해 복합재료의 파손 신호를 취득하기 위해서는 파손 신호에 비해 상대적으로 낮은 주파수의 열적, 기계적 준정적 변형에 의해 발생하는 위상 변화를 보상해 주는 기술이 필요하다. 또한 센서의 민감도를 최적화하기 위해 출력 신호의 위상을 쿼드러쳐 (quadrature) 지점에 유지시켜야 한다. 본 논문에서는 EFPI 센서 시스템의 출력 신호 위상을 일정하게 유지시킬 수 있는 안정화 제어 시스템을 개발하였다. 안정화 제어 시스템은 광대역 파장 레이저 광원, 가변 F-P (Fabry-Perot) 필터 그리고 필터를 제어할 수 있는 전자 회로 시스템으로 구성하였다. 개발된 시스템의 위상 제어 성능을 평가하기 위해 복합재료 시편의 인장 실험을 수행하여 인장 변형에 의해 발생하는 위상 변화를 개발된 시스템을 이용해 쿼드러쳐 지점에 일정하게 유지할 수 있음을 보였다.

Keywords

References

  1. R. M. Measures and K. Liu, "Fiber optic sensors focus on smart systems," IEEE Circuits Devices Mag., vol. 8, no. 4, July 1992, pp.37-46. https://doi.org/10.1109/101.146302
  2. Murphy, K. A., Claus, R. O., Greene, J. A. and Tran, T. A. "Acoustic Wave Response of the Extrinsic Fabry-Perot Interferometric (EFPI) Optical Fiber Sensor," ASME-PUBLICATIONS-AD, vol. 35, 1993
  3. Furstenau, N., Schmidt, M., Horack, H., Goetze, W. and Schmidt, W. "Extrinsic Fabry-Perot interferometer vibration and acoustic sensor systems for airport ground traffic monitoring," IEEE proceedings: Optoelectronics, vol.144, no.3, 1997, pp.134-14 https://doi.org/10.1049/ip-opt:19971268
  4. J. J. Alcoz, C. E. Lee and H. F. Tayler, "Embedded Fiber-Optic Fabry-Perot Ultrasound sensor," IEEE Tran. Ulrason. Ferroelectr., Freq. Control UFFC-37, 302, 1990
  5. Ian Read, Peter Foote and Stuart Murray, "Optical fibre acoustic emission sensor for damage detection in carbon fibre composite structures," Measurement Science and Technology, 13, 2002, N5-N9. https://doi.org/10.1088/0957-0233/13/1/402
  6. John F. Dorighi, Sridhar Krishnaswamy, and Jan D. Achenbach, "Stabilization of an Embedded Fiber Optic Fabry-Perot Sensor for Ultrasound Detection," IEEE Trans. Ultrason., Ferroelectron., Freq. Contr., vol. 42, no. 5, September 1990, pp. 820-824.
  7. D. H. Kim, H. K. Kang, J. W. Park, C. S. Hong and C. G. Kim, "Measuring Dynamic Strain of Structures Using a Gold-Deposited EFPI," Smart Materials and Structures, Vol. 12. No. 1. 2003, pp. 1-5. https://doi.org/10.1088/0964-1726/12/1/301