Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing (비파괴검사학회지)

The Korean Society for Nondestructive Testing (한국비파괴검사학회)
권호 표지

A Study on the Security of Infrastructure using fiber Optic Scattering Sensors

광섬유 산란형 센서를 이용한 사회기반시설물의 보안에 관한 연구

  • Kwon, Il-Bum (Center for Environment and Safety Measurement, Korea Research Institute of Standards & Science) ;
  • Yoon, Dong-Jin (Center for Environment and Safety Measurement, Korea Research Institute of Standards & Science) ;
  • Lee, Seung-Seok (Center for Environment and Safety Measurement, Korea Research Institute of Standards & Science)
  • 권일범 (한국표준과학연구원 환경안전계측센터 스마트계측그룹) ;
  • 윤동진 (한국표준과학연구원 환경안전계측센터 스마트계측그룹) ;
  • 이승석 (한국표준과학연구원 환경안전계측센터 스마트계측그룹)
  • Published : 2004.10.30
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Abstract

We have studied tile detection techniques, which can determine the location and the weight of an intruder into infrastructure, by using fiber-optic ROTDR (Rayleigh optical time domain reflectometry) sensor and fiber-optic BOTDA (Brillouin Optical time domain analysis) sensor, which can use an optical fiber longer than that of ROTDR sensor Fiber-optic sensing plates of ROTDR sensor, which arc buried in sand, were prepared to respond the intruder effects. The signal of ROTDR was analyzed to confirm the detection performance. The constructed ROTDR could be used up to 10km at the pulse width of 30ns. The location error was less than 2 m and the weight could be detected as 4 grades, such as 20kgf, 40kgf, 60kgf and 80kgf. Also, fiber optic BOTDA sensor was developed to be able to detect intrusion effect through an optical fiber of tells of kilometers longer than ROTDR sensor. fiber-optic BOTDA sensor was constructed with 1 laser diode and 2 electro-optic modulators. The intrusion detection experiment was peformed by the strain inducing set-up installed on an optical table to simulate all intrusion effect. In the result of this experiment, the intrusion effort was well detected as the distance resolution of 3m through the fiber length of about 4.81km during 1.5 seconds.

광섬유 ROTDR (Rayleigh optical time domain reflectometry) 센서와 보디 긴 광섬유를 감지광섬유로 사용할 수 있는 광섬유 BOTDA (Brillouin optical time domain analysis) 센서를 구성하고, 이들 각각을 이용하여 중요보안 대상체인 사회기반시설물에 침투하는 침입자를 탐지할 수 있는 기포 연구를 수행하였다 ROTDR 센서의 감지부로는 넓은 면적을 감지할 수 있는 매설형 광섬유 센서 탐지판을 제작하고, 인가된 침입물체의 위치와 무게에 따른 신호특성을 고찰하였다. ROTDR 센서는 펄스 폭이 30ns이고, 광섬유의 길이는 10km 이상이다. 위치탐지오차는 약 2m 이내였으며, 무게에 따른 탐지능력은 20kgf, 40kgf, 60kgf, 80 kgf의 네 단계를 구분할 수 있음을 알 수 있었다. 넓은 지역에 걸친 침입자의 침투를 감시하기 위하며 수십 km의 광섬유 길이 전제를 감지부로 사용할 수 있는 광섬유 BOTDA 센서를 개발하였다. BOTDA 센서는 한 개의 레이저 다이오드와 두 개의 광전 변조기(electro-optic modulator)를 사용하여 간단하게 구성하였다. 침입자에 의한 광섬유의 변형률 벽화를 탐지하는 실험을 수행하기 위하여 광학테이블 위에 광섬유에 변형률을 인가하기 위한 실험 장치를 설치하여 실험을 수행하였다. 이 실험으로부터 시간간격 1.5 초동안 광섬유 약 4.81km의 길이를 거리분해능 3m로 침입자를 탐지할 수 있음을 확인하였다.

Keywords

References

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