• 센서학회지
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• 제9권4호
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• pp.281-287
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• 2000

FBG (Fiber Bragg Grating)를 이용한 광섬유 수중 음향센서의 주파수 특성을 개선하기 위하여, 새롭게 고안된 음향- 광변환기(acoustic-optic converter)에 진동판과 FBG의 일체형을 개발하므로써, 1.4 KHz대 까지의 주파수와 음파 지향성 검출이 가능하였다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제17권12호
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• pp.1195-1200
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• 2007

Torque of a rotating shaft has been mostly measured by strain gages combined with either a slip ring or telemetry. However, these methods have severe inherent problems like low S/N ratio, high cost, limited number of channels and difficult installation. In this paper, a new method using FBG(fiber bragg grating) sensors and a rotary optical coupler for online non-contact torque monitoring is suggested. FBG sensor can measure both strain and temperature, and has much batter characteristics than those of a strain gage. A rotary optical coupler is a optical connecting device between a rotating shaft and stationary side without any physical contact. It has been devised for transmitting light between a rotating optical fiber and a stationary optical fiber. The proposed method uses this rotary optical coupler to connect FBG sensors on the rotating shaft to instruments at stationary side. And a reference FBG sensor is also applied to compensate the insertion loss change of the rotary optical coupler due to rotation. Three FBG sensors have been fabricated in a single optical fiber. Two FBG sensors are attached on the shaft surface to measure torque and one sensor is installed at the shaft center to compensate the insertion loss change. The torque of a rotating shaft has been successfully measured by the suggested method proving its superior performance potential.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.712-717
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• 2003

지능 재료를 이용한 디바이스는 자연계에 존재하는 생명체와 같이 내.외부 환경 변화에 대응하여 스스로 변하는 능동적 기능을 갖고 있기 때문에 시스템 성능의 극대화 및 유지비용의 최소화를 가져오게 된다. 이러한 지능재료 기술은 지난 10여년 전부터 연구되었는데 대표적인 웅용을 보면, 산업, 항공, 교통, 운송 분야의 능동 소음 및 반능동 진동제어; 복합 재료 손상위치 탐지시스템, 손상구조 건전성 평가시스템, 교량, 저장탱크, 건물, 유조선, 대형 구조물의 건전성 평가 시스템; 초정밀 직진 안내기구, 나노 스테이지, 절삭오차 보정용 엑츄에이터, 초음파 회전모터, 지능유압 서보밸브, 변형 거울 등의 모터/엑츄에이터; 자동차 엔진 성능제어, 흡배기구 압력측정, 가속도 센서, 자이로센서, 에어백 센서, 타이어 센서 등의 지능 MEMS/NEMS 센서; electronic article 정찰, 도서태그, 비접촉 항공 운송물 분류 및 보안시스템, 전자 운전자 식별시스템, 광섬유 건물 보안 시스템, 지능 신경망 형상 인식 시스템 등의 보안 시스템; 지능항공기 구조물, 인공위성안테나, 헬리콥터 회전익 등의 형상제어가 있다. 본 논문에서는 지능재료 기술을 정리하고 차세대 철도차량 기술에 지금까지 적용한 예를 소개하며 향후 적용할 수 있는 분야들을 가능성 및 실용성 면에서 소개하고자 한다.

• 한국광학회지
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• 제2권3호
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• pp.139-148
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• 1991

광섬유를 사용하여 미소 교류자기장 (200Hz-2kHz) 감지를 위한 광섬유 간섭계 자기센서시스템을 구성하였다. 자왜효과(magnetostriction effect)가 큰 비정질 metallic glass(2605SC)를 광섬유에 부착하여 자기장 감지부를 제작하고 방향성 결합기 metallic glass(2605SC)를 광섬유에 부착하여 자기장 감지부를 제작하고 방향성 결합기(directional coupler)를 사용한 광섬유 일체식(all-fiber type)으로 Mach-Zehnder 간섭계를 구성하여 외부 자기장의 변화를 간섭계의 위상변화로 변환시켜 그 크기를 측정하였다. 온도변화, 진동 등 주위환경에서 오는 불규칙한 신호에 의한 간섭계의 신호소멸(signal fading) 문제는 능동 위상추적방법(active phase tracking method)으로 간섭계의 기준 광통로(reference arm)에 위치한 위상 변조기에 보상신호를 되먹임으로써, 직각조건(quadrature condition)을 이루어 안정시켰다. 측정 결과 metallic glass의 주파수 반응특성은 900Hz-2kHz 대역에서 거의 비슷한 경향을 보였으며 최대 감도를 나타내는 직류 바이어스 자기장은 3.5 Oe 였다. 미소 교류자기장에 대한 간섭계의 출력은 $\pm$0.5 Oe 범위 안에서 좋은 선형성을 보였다. 1 kHz 교류자기장에 대한 scale factor S는 8.0 rad/Oe 이었으며 최소감지자기장은 $3X10^{-6} Oe/\sqrt{Hz}$(1Hz detection bandwidth)이었다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 추계학술대회논문집
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• pp.212-213
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• 2008

Ultrasonic fiber sensor is more cost-effective than optical fiber sensor using light. However, optical fiber lines are separately used for sensing. Thus, if it is applied for huge system, it is need many lines of the sensor systems. To overcome this point, novel ultrasonic sensor systems considering wave cancellation and modulation were newly developed. By using this schema, reference-free sensor system can be developed. By using ultrasonic waves of different excitation frequencies, multiple input-signal output sensor system was also developed by applying spectrum analyses. Using the array type sensor system, the leakage of liquid and its evaporation can be monitored successfully.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.320-325
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• 2009

In this study, a method to estimate the suspension bridge deflection is developed using mode decomposition technique. In order to examine the suspension bridge stability against these dynamic loadings, the prediction of displacement response is very important to evaluate bridge stability. However, it is recognized that any measurement of movement for suspension bridges may be difficult for the absence of proper methods to measure the displacement response on site. This study aims at suggesting a method to estimate the displacement response from the measured strain signals in an indirect way to predict the displacement response, not a direct way to measure the displacement response. Additionally, by applying the FBG sensors with multi-point measurements not influenced by electric noise, it can be expected that the technique would be applicable to infrastructures.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.747-752
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• 2008

Fiber-guided sensor system using a generator and a receiver can detect the amplitude of load or pressure. However, this type of sensor can show some difficulties in detecting the location of damages and pressure loadings. To overcome this weakness of this type, the ultrasonic active fiber sensor, which has an integrated ultrasonic generator and sensing part, was developed in this study. By using this sensor system, the location of mechanical loads can be exactly detected. Moreover, the ultrasonic active fiber sensor is more cost-effective than an ultrasonic fiber sensor using two piezoelectric transducers which are used as a generator and a receiver, respectively. Two applications of the ultrasonic active fiber sensor are demonstrated: cure monitoring of lead and measurement of liquid level. Present results showed that the active fiber sensor can be applied for various environmental sensing.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제22권11호
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• pp.1089-1098
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• 2012

A faulting could be occurred at the end of deck by unexpected loads to bridge bearing after a bridge completion. Serviceability of bridges could be impaired by the faulting which is caused structural damage. Therefore, smart bridge bearing which can continuously observe the supporting points is needed. Some of bridge bearings have been developed for measuring vertical load and vertical displacement by installing sensors in the bearing. In those systems, however it is not easy to be replaced with new sensors when repairs are needed. In this study, the smart bridge bearing of which sensors can be replaced has been developed to overcome such a problem. In this study, strain signals were used for measuring both of vertical displacements and loads. FBG sensors(fiber optic Bragg-grating sensors) have been used for measurement of the strain signals since it is prevented from electronic noise by mediating light, enables the simplification of the measuring cable by multiple measurement, and is easy to place by lightweight and small size. The possibility of use was reviewed for smart bridge bearing based on FBG sensors through tests.

• 한국광학회지
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• 제19권1호
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• pp.68-72
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• 2008

광섬유 브래그 격자(fiber Bragg grating: FBG)를 이용한 스트레인 센서는 출력 값으로 브래그 반사 파장의 변화를 제공하게 된다. 본 논문에서는 브래그 격자 스트레인 센서에서 출력되는 빛을 도파로 어레이 격자(arrayed waveguide grating: AWG)에 입력시켜서 파장의 변화를 측정하는 방법을 제안한다. FBG에 스트레인이 가해지게 되면 브래그 반사 파장이 이동하게 되어 AWG를 지나서 출력되는 채널별 광 파워가 변하게 되며, 이 값들의 조합으로 구해지는 centroid 값을 계산하면 브래그 반사 파장과 인가된 스트레인 값을 얻을 수 있다. 브래그 격자의 반사 스펙트럼의 대역폭이 centroid 값에 미치는 영향을 고려하여 3-dB 대역폭이 5.4 nm인 chirped FBG를 사용하였으며, 저항 측정방식의 기존 스트레인 센서와 비교하여 오차범위가 2% 이내인 결과를 확인 하였다. FBG 센서를 외팔보에 부착하여 진동에 따른 스트레인 값을 실시간으로 측정한 결과 진동 주파수 17.8 Hz, damping 시상수 0.96 초를 얻을 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제30권6호
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• pp.249-254
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• 2019

광섬유가 지니는 패러데이 효과를 이용하여 전류의 세기를 측정하는 광전류 센서 소자를 설계 및 제작하였다. 센서 소자의 동작 안정성을 향상시키기 위하여 편광회전 반사 간섭계와 사분 파장 위상 간섭계 구조를 도입하였다. 이 복잡한 구조를 구성하는 다양한 광소자들은 하나의 폴리머 광집적회로로 구성하여 작은 크기로 제작되었다. 본 구조를 이용하면 외부에서 별도의 바이어스 피드백 제어가 필요 없는 상태에서 전류를 측정하는 센싱 동작을 수행할 수 있다. 또한 온도변화나 외부진동으로 인한 광센서 특성 변화를 제거하여 안정적인 특성을 유지하는 광전류센서를 구현할 수 있다. 그러나 패러데이 효과를 결정짓는 베르데상수는 온도에 따라 미소한 값의 변화를 가지고 있다. 본 연구에서는 이 변화로 인한 광전류센서의 온도의존성을 극복하기 위한 연구를 수행하였다. 편광회전 반사 간섭계의 부품인 광섬유 사분 파장판의 길이를 최적값으로부터 벗어나는 상태로 맞추어 줌으로써 베르데 상수의 온도의존성에 의해 나타나는 광전류센서의 스케일 팩터 변화를 보상해줄 수 있었다. 온도변화를 보상한 광전류센서는 주변 온도를 상온에서 85℃로 올리는 동안, 센서 측정 신호의 온도 의존성이 0.2% 이내로 유지되는 것을 확인했다.