Kim, Ju Ha;Jung, Eun Joo;Kim, Myoung Jin;Hwang, Sung Hwan;Lee, Woo Jin;Kim, Gye Won;An, Jong Bae;Choi, Eun Seo;Rho, Byung Sup
Journal of Sensor Science and Technology
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v.23
no.2
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pp.110-113
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2014
In this paper, we propose and demonstrate a Fabry-Perot interferometer (FPI) optical fiber tip sensor fabricated by a blade-sawing technique using a fiber optic patch cord for high-resolution temperature measurement. The sensor head consists of a short air FP cavity near the tip of a single-mode fiber patch cord tip. The temperature which we can measure is determined through a phase variation of the interference fringes in the reflective spectrum of the sensor. The fiber optic FPI sensor in this work can monitor the environmental temperature very accurately from 40 to $120^{\circ}C$. As a result, the temperature sensitivity is obtained as $38.2pm/^{\circ}C$.
We report a Fabry-Perot interferometer (FPI)-based multi-channel micro-spectrometer used for multi-gas measurement in the spectral range of $3-5{\mu}m$ and its gas sensing performance. The fabricated infrared (IR) spectrometer consists of two parts: an FPI on the top side for selective IR filtering and a $V_2O_5$-based IR detector array on the bottom side for the detection of the filtered IR. Experimental results show that the FPI-based multi-channel gas sensor has reliability and selectivity for simultaneously detecting environmentally harmful gases such as $CH_4$, $CO_2$, $N_2O$ and CO in the spectral range of $3-5{\mu}m$. The fabricated FPI-based multi-channel gas sensor also demonstrated that a reliable and selective detection of gas concentrations ranging from 0 to 500 ppm is feasible. In addition, the electrical characteristics demonstrate a superior response performance in regards to the selectivity in the multi-target gases.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.12
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pp.2891-2898
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2000
The objective of this paper is to develop a fiber-optic acoustic emission(AE) sensor applicable to on-line monitoring systems which is suitable for long-distance signal transmission. An AE sensor was developed by use of a fiber-optic cantilever and an extrinsic Fabry-Perot interferometer(EEPI). The efficiency of signal processing was improved by driving the high frequency AE signals into the low frequency ones. In order to verify the developed sensor, the tensile and the pencil lead fracture(PLF) tests were performed including the experiment showing the Kaiser effect. Form tests, AE signals were successfully detected in the elastic-plastic deformation range, especially higher signals at the crack propagation. The developed sensor was expected to be used for an on-line monitoring of crack propagation in mechanical system.
In this study, we developed a FFPI (fiber optic Fabry-Perot interferometer) pressure sensor using the Si diaphragm which measures pressure in vivo. The diaphragm and its supporting structure were etched in KOH solution and were fabricated with micromachining technology. For the configuration of the sensor, the length of the cavity of the Fabry-Perot etalon is 15 mm and one end of the etalon was bonded to a Si diaphragm with 507m thickness. When the area of the Si diaphragm was 2$\times$2 mm2 (cavity length 15 mm), it turns out that the pressure sensitivity was about 1.5 degree/kPa. The pressure sensor developed in this study showed that the phase change was linearly proportional to the increasing pressure in the range of 80 kPa.
Do, Nam Gon;Lee, Junyeop;Jung, Dong Geon;Kong, Seong Ho;Jung, Daewoong
Journal of Sensor Science and Technology
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v.30
no.4
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pp.250-254
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2021
A highly sensitive and selective non-dispersive infrared (NDIR) carbon dioxide gas sensor requires achieving high transmittance and narrow full width at half maximum (FWHM), which depends on the interface of the optical filter for precise measurement of carbon dioxide concentration. This paper presents the design, simulation, and fabrication of a Fabry-Perot filter based on a distributed Bragg reflector (DBR) for a low-cost NDIR carbon dioxide sensor. The Fabry-Perot filter consists of upper and lower DBR pairs, which comprise multilayered stacks of alternating high- and low-index thin films, and a cavity layer for the resonance of incident light. As the number of DBR pairs inside the reflector increases, the FWHM of the transmitted light becomes narrower, but the transmittance of light decreases substantially. Therefore, it is essential to analyze the relationship between the FWHM and transmittance according to the number of DBR pairs. The DBR is made of silicon and silicon dioxide by RF magnetron sputtering on a glass wafer. After the optimal conditions based on simulation results were realized, the DBR exhibited a light transmittance of 38.5% at 4.26 ㎛ and an FWHM of 158 nm. The improved results substantiate the advantages of the low-cost and minimized process compared to expensive commercial filters.
Yin, Xiao Lei;Wang, Ning;Yu, Xiao Dan;Li, Yu Hao;Zhang, Bo;Li, Dai Lin
Current Optics and Photonics
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v.5
no.6
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pp.652-659
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2021
The theoretical analysis and optimization of extrinsic Fabry-Perot interferometer (EFPI) opticalfiber humidity sensors are deeply investigated. For a typical dual-cavity structure composed of an optical fiber and a humidity-sensitive membrane (HSM), the changes in refractive index (RI) and initial length are discussed for polymer materials and porous oxide materials when relative humidity (RH) increases. The typical interference spectrum is simulated at different RH using MATLAB. The spectral change caused by changing HSM RI and initial length are simulated simutineously, showing different influences on humidity response. To deeply investigate the influence on RH sensitivity, the typical response sensitivity curves for different HSM lengths and air-cavity lengths are simulated. The results show that the HSM is the vital factor. Short HSM length can improve the sensitivity, but for HSM RI and length the influences on sensitivity are opposite, because of the opposite spectral-shift trend. Deep discussion and an optimization method are provided to solve this problem. According to analysis, an opaque HSM is helpful to improve sensitivity. Furthermore, if using an opaque HSM, a short air cavity and long HSM length can improve the sensor's sensitivity These results provide deep understanding and some ideas for designing and optimizing highly sensitive EFPI fiber humidity sensors.
The purpose of this study is to measure the lathe tool vibration and verify its usefulness using the fiber optic interferometeric sensor instead of using common accelerometer. To compare two vibration signals a Fabry-Perot fiber optic sensor(FOS) is directly attached to the left-side surface of the lathe tool and an accelerometer is attached near to the fiber optic sensor. Measurement signals from the FOS and theoretical results of receptance simulation are compared. When the amplitude of tool vibration increased the frequency shift phenomena was occurred. This means that mass effect occurred and vibration spectrum moved to the low frequency region. Generally this results is agreement to the regenerative chatter. The chatter frequency is not same as the natural frequency of the tool itself. The FOS can also applied to laboratory experiments for students. This experimental technique is perhaps the first attempts because of directly attachment technique. Therefore, suggested Fabry-Perot fiber optic sensor can be used to monitoring the tool wear and vibration.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.31
no.8
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pp.44-49
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2003
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.
Kim, Ki-Soo;Yoo, Jae-Wook;Lee, Seung-jae;Choi, Long;Lee, Woong-Jong;Kim, Jong-Woo
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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1996.04a
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pp.295-299
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1996
Intrinsic Fabry-Perot Optical fiber sensors were embedded to tensile side of the 20cm$\times$20cm$\times$150cm cement concrete structures. The sensors were attached to the reinforcing steels and then, the cement concretes were applied. It took 30 days for curing the specimens. After that, the specimens were tested with 4-point bending method by universal testing machine. Strains were measured and recorded by the strain gauges embedded near optical fiber sensors. Output data of fiber sensor showed good linearity to the strain data from the strain gauges up 2000microstrain. The optical fiber sensors showed good response after yielding of structure while embedded metal film strain gauges did not show any response. We also specimens were broken down. In conclusion, the optical fiber sensors can be used as elements of health monitoring systems for cement concrete infra-structures.
Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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2003.07a
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pp.194-195
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2003
가속도 센서는 물체의 움직임, 속도의 변화, 충격, 진동 등의 동적힘을 순시적으로 감지하여 유용한 정보로 변환시키는 장치이다. 본 논문에서는 실리콘 기계 구조물과 광섬유형 Fabry - Perot 센서(FFPI)를 사용하여 광섬유 간섭계형 가속도 센서를 제작하였으며 실리콘 구조물의 구조를 변경하여 용도에 적합한 다양한 센서를 제작할 수 있음을 보였다. 광 간섭계는 그 구조에 따라 Fabry - Perot$^{[2]}$ , Mach-Zender$^{[3]}$ , Michelson$^{[4]}$ , Sagnac$^{[5]}$ 등으로 구분되면 이러한 간섭계 중에서 Fabry - Perot 간섭계는 측정영역이 두 반사막의 거리로 정확하게 정의되며 반사막의 거리를 조절하여 좁은 영역에서의 측정이 가능하고 고감도를 갖는다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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