본 논문에서는 원형의 직교편광기를 새로이 제작하여 무선광 차동검출기를 구성하고 잡음광 소거에 활용하였다. 직교편광기는 2개의 반원형 편광기의 통과축이 서로 수직이 되도록 접합하여 1개의 원형을 이루며, 이를 모터로 구동하여 신호광의 편파와 매칭을 시킴으로써 잡음광의 간섭을 소거하였다. 적외선 광필터가 부착된 단일의 포토트랜지스터를 사용할 때에 비하여 직교편광기를 사용한 차동검출기에서 잡음의 세기가 약 20 dB 감소하였다.
KVN 21미터 전파 망원경의 수신시스템은 동시에 좌우 원형편파를 수신할 수 있다. 또한 단일경 전파 분광 관측에 사용되고 있는 전파분광기는 자기상관자료와 함께 교차상관자료도 동시에 처리할 수 있다. 이 전파분광기의 교차상관자료 처리 기능을 이용하여 편광관측을 할 수 있도록 관측 소프트웨어를 개선하였으며 현재 연속파 편광관측을 진행 중이다. 본 발표는 KVN 21미터 망원경을 이용한 단일경 편광 관측에 대해 소개하고 편광 관측 성능 측정 결과를 소개한다.
광섬유전류센서에서 온도변화에 따른 감도변화를 제거하기 위한 연구를 하였다. 센서헤드로는 두개의 원형틀을 수직으로 결합하고 여기에 광섬유를 번갈아 감아서 사용하였다. 이 경우 수직한 원형틀은 광섬유의 고유편광축을 상호수직하게 하므로 감겨진 광섬유에 발생된 선형복굴절량을 상쇄하여 최소화할 수 있었다. 이렇게 제작된 전류센서는 온도에 대해 보다 안정된 성능을 보였다. 센서헤드부의 온도는 약 1시간 40분동안 20-45.deg.C의 느린 변화를 주었다. 이때의 전체적인 센서 오차는 .+-.1.2% 정도였고 500A에서 3시간동안 안정성 측정을 했을 경우 .+-.1%미만의 변화를 보였다. 센서의 헤드부 전후단의 광섬유에 의해서 신호의 요동이 생기는 것을 방지하기 위한 방법으로 센서헤드부에 편광기와 편광분할기를 놓고 리드부와 분리를 했다. 광원으로서는 두개의 레이저 다이오드를 편광이 수직이 되게 배열함으로써 무편광 광원으로서의 효과를 내었다. 신호처리는 각 채널별로 분리를 하여 기계적인 부분에 의한 광손실의 영향을 배제하였다.
본 연구에서는 TV 유리패널의 등색프린지 분포를 광탄성 4단계 위상이동법에 의하여 측정한 실험결과를 제시하였다. 재래식 광탄성법에서는 등색 프린지 차수를 각각의 점에 대해서 수작업으로 측정한다. 4단계 위상이동법을 이용하기 위하여, 원형편광기 요소들은 등색프린지분포가 측정되는 지점 혹은 선상을 따라 등경각 방향에 일치시켜야 한다. 4단계 위상이동법은 원형편광기의 검광판을 $0^{\circ},\;45^{\circ},\;90^{\circ}$ 및 $135^{\circ}$ 회전시켜 얻은 4개의 영상을 이용한다. 4단계 위상이동법을 적용하기 위해서는 등경각이 측정하고자 하는 지점이나 선상에 일치하도록 편광기 요소를 정렬시켜야 한다. 4단계 위상이동법으로부터 얻은 실험결과는 세나르몽보간법에 의해 측정한 값과 비교한 결과 서로 잘 일치하였다. 또한, TV 유리패널의 열처리 전 후에 등색프린지 분포를 비교하였다. 측정 결과, TV 유리패널의 열처리 전 후의 등색프린지 차수는 약 2배정도 차이가 나타났다.
광탄성법은 투명한 물체에 힘을 가하면 복굴절 현상이 나타나며, 편광기에 의해 등색 및 등경프린지가 나타난다. 등색프린지를 이용하여 주응력차이 또는 평면상 전단응력을 계산할 수 있으며, 등경프린지에 의해 주응력 방향을 결정할 수 있다. 재래식 광탄성법에서는 특정한 위치에서 프린지를 개별적으로 측정해야 되는 불편한 점이 있어, 디지털 영상처리에 의해 광탄성 프린지로부터 전체적인 응력장을 해석할 수 있도록 프린지이동에 의한 위상이동법이 개발되었다. 프린지 위상이동법은 원형편광기에서 검광자를 $0^{\circ}$, $45^{\circ}$, $90^{\circ}$ 및 $135^{\circ}$회전시켜 프린지가 이동된 4개의 영상을 얻고, 이들로부터 위상차이로 나타나는 프린지분포를 측정한다. 본 연구에서는 프린지 위상이동법에 관한 광학적인 이론을 이용하여 압축하중을 받는 원형디스크의 프린지분포를 위상이동법으로 측정한 후 이론 값과 비교하였다. 또한, 인장하중을 받는 에지균열판의 응력분포 해석에 프린지 위상이동법을 적용하였다. 실험결과, 프린지 위상이동법으로 측정한 결과는 유한요소 해석 결과와 잘 일치하였다. 광탄성에서 위상이동법은 등경선과 평행하거나 직교하는 선상에서 응력 분포를 용이하게 측정할 수 있으나, 일반적인 프린지 해석시 프린지 위상이동법을 적용하면 오차가 포함될 수 있다.
This paper describes the construction of a circular polariscope. Generally, a circular polariscope contains four optical elements and a light source. The first element following the light source is called the linear polarizer. It converts the ordinary light into plane-polarized light. The second element is a quarter wave plate which converts the plane-polarized light into circularly polarized light. Following the quarter wave plate, a specimen made of transparent photoelastic material is located in a loading device. The second quarter wave plate is set and the last element is the analyzer. These polarizing elements, two quarter wave plates and two linear polarizing filters, were purchased from the USA. Frames and other structures for holding polarizing filters were machined and assembled to be rotated. Light box, which includes four incandescent lamps and two sodium-vapor lamps, was made. In order to proof the function of the newly built polariscope, Tardy compensation test was applied to a rectangular shaped specimen made of poly-carbonate material (PSM 1). The error of the fringe constant, which was measured by the newly built polariscope, was within 4.4 percent compared to the standard value of this material. It is possible to make a good quality of polariscope if accurate polarizing filters will be used.
본 논문에서는 중앙에 경사 균열이 있는 시편을 원형편광기에 설치하여 인장하중을 가한 후 나타나는 등색프린지로부터 디지털 영상처리기법을 사용하여 광탄성 프린지를 2배로 증식하여 세선처리한 후, 이로부터 응력확대계수를 측정하였다. 경사균열 시편으로부터 광탄성 법을 이용하여 응력확대계수를 구한 후 이론식으로 계산한 값과 비교하였다. 실험 결과는 이론값에 근접하였으며 광탄성 법으로 응력확대계수를 정밀하게 측정할 수 있는 가능성을 제시하였다.
Photoelasticity is widely and conveniently used methods for whole field stress analysis. In this paper, 8-step photoelastic phase shifting method was performed by using a multi-purpose polariscope to measure the fringe orders along a specified line on the specimen containing a square hole. The material of the specimen is made of Polycarbonate. The measurement results by 8-step phase shifting method were compared with the those calculated by ABAQUS.
본 연구에서는 폴리카보나이트의 재료로 만들어진 인장시편과 원형시편을 다목적 광탄성 측정기를 사용하여 프린지 차수를 측정한 후 프린지 상수를 도출하였다. 특히, 새로 개발된 다목적 광탄성기를 이용하여 지랫대 형식으로 프린지 차수를 측정하였고, 시편에 직접 응력을 가하는 방식의 직접(DIRECT) 실험법으로 프린지 차수를 측정하였다. 위와 같은 방식은 나타난 결과를 가지고 프린지 상수를 서로 비교할 수 있다는 장점이 있어 다목적 광탄성기에 대한 신뢰도를 얻을 수 있다 아울러 광탄성 4단계 위상 이동법에서는 주응력 방향, 즉 등경선이 일정한 선상에서는 연속적인 응력분포를 얻을 수 있다.(중략)
This paper describes the construction of a circular polariscope. Generally, a circular polariscope contains four optical elements and a light source. The first element following the light source is called the polarizer. It converts the ordinary light into plane-polarized light. The second element is a quarter wave plate which converts the plane-polarized light into circularly polarized light. Following the quarter wave plate, a specimen made of transparent photoelastic material is located in a loading device. The second quarter wave plate is set and the last element is the analyzer. These polarizing elements, two quarter wave plates and two polarizing filters, were purchased from the USA. Frames and other structures for holding polarizing filters were machined and assembled to be rotated. Light box, which include four incandescent lamps and two sodium-vapor lamps, was made. In order to proof the function of the newly built polariscope, Tardy compensation test was applied to a rectangular shaped specimen made of poly-carbonate material (PSM1). The error of the fringe constant, which was measured by the newly built polariscope, was within 4.4 percent compared to the standard value of this material. It is possible to make a good quality of polariscope if accurate polarizing filters will be used.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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