광섬유 사냑 간섭계는 음향 및 진동과 같은 물리적 변화량을 탐지하는 센서로 잘 개발되어 있다. 본 논문에서는 변압기유가 채워진 원통형 캐비티에 음압이 발생되었을 때 한 개의 루프내에 설치된 광섬유 배열 센서를 이용하여 음향을 탐지하였다. 서로 다른 외부 음향 주파수 $f_1$과 $f_2$를 피에조 재료를 이용하여 발생시키고 주파수는 5 kHz에서 90 kHz까지로 선정하였다. 실험 결과 광섬유 센서는 하모닉 성분인 $f_1$, $f_2$, $2f_1$, $2f_2$, ${\mid}f_1-f_2{\mid}$, ${\mid}f_1+f_2{\mid}$의 주파수를 탐지하였다. 제안된 광섬유 센서 배열은 변압기 내의 부분 방전으로 인한 음압과 진동과 같은 물리량을 모니터링 하는데 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
To detect external acoustic signal, fiber optic sensor array using Fabry-Perot interferometer which had benefit of minimize and light-weight was used. The sensor head has 1cm in length, total length of fiber is 9.5cm, and the sensor supported at both ends, simply. External sound applied in lateral direction and detected two signals were compared each other. It was confirmed that the Fabry-Perot interferometric sensor array detected acoustic signal, effectively.
한국소음진동공학회 1998년도 춘계학술대회논문집; 용평리조트 타워콘도, 21-22 May 1998
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pp.617-621
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1998
Optical sensing techniques have been associated with high sensitivity and precise measurements and attracted considerable attention in recent years. In this paper, two channels TDM(Time Division Multiplexing) fiber-optic hydrophone array for the underwater applications was fabricated and their acoustic characteristics were investigated by using the acoustic water tank. A fiber length of the order of 100m is wounded at the hollow cylinder type aluminum mandrel. An unbalanced interferometer (discrete Mach-Zehnder type) was used. Sound detection performance is tested in the underwater tank with 2kHz continuous sound source. Finally, it is shown that two channels TDM(Time Division Multiplexing) fiber-optic hydrophone array can detect 2kHz sound stably.
사냑간섭계 원리를 이용한 자이로는 연구의 계기가 된 발명 또는 연구시기에 따라서 크게 3세대로 구분되어질 수 있다. 사냑간섭계 원리를 이용한 첫 번째 자이로인 링레이저 자이로는 레이저의 발명에 의해서 1960년대 부터 연구되어 왔으며, 사냑간섭계 원리를 이용한 2세대 자이로인 광섬유 자이로는 통신용 광섬유의 발명에 의해서 1970년대부터 연구되어 왔다. 원자의 파동성이 입증된 1990년대 후반에는 차기세대 자이로 개발을 위한 원자간섭계 연구가 시작되었다. 본 논문은 이러한 세 분류의 사냑간섭계 원리를 이용한 자이로의 동작원리, 응용분야, 그리고 발전전망에 대하여 논의하였다.
Vibration and deformation sensing control of lightweight structures using optical fiber sensor technology is introduced in this presentation. This paper shows several examples of vibration control and deformation estimation for structures using these optical fiber sensor systems. Among various optical fiber sensors, in this paper, two types of optical fiber sensors, Fabry-Perot Interferometer(EFPI) and Fiber Bragg Grating(FBG) sensors, are mainly dealt with. Fiber optic sensors show many advantages over conventional strain gages for the measurement of vibration and deformation of lightweight structures.
In this study, a fiber optic air-backed mandrel hydrophone has been constructed and performance of acoustic signal detection has been measured. The hydrophone is based on a Mach-Zehnder interferometer with 35 m of sensing fiber. The sensitivity is measured up to -128 dB re rad/$\mu$ Pa in range from 1.4 kHz to5 kHz. A system with this design of hydrophone may be applied to detect low frequency underwater acoustic signals.
지능형 구조물에서의 진동 등과 같이 주파수가 1 KHz에 이르는 물리량을 고감도로 측정할 수 있는 광섬유센서를 위한 신호 처리기를 구현하기 위하여 광섬유자이로스코프에 적용되었던 전디지털 위상추적신호처리(ADPT)를 교류량 측정용(다이나믹)으로 변경하여 설계하였다. 구현된 다이나믹 ADPT 신호처리기를 광섬유 Mach-Zehnder간섭계에 적용하여 성능을 평가한 결과 ADPT신호처리방식의 한계인 -50 ㏈에 가까운 전고조파 왜율을 가짐을 확인하였다.
본 논문에서는 우주환경에 사용되는 광섬유자이로(FOG)의 최근 개발동향에 대해 기술하고자 한다. 광섬유자이로는 샤냑효과를 이용하여 각속도를 측정하는 장치로 링레이저자이로(RLG)에 비해 짧은 개발역사를 가지고 있지만, 관련 소자 및 신호처리 방법의 발전으로 인해 고성능의 우주용 관성항법장치로 링레이저자이로를 대체하기에 충분한 것으로 알려져 왔다. 본 논문에서는 광섬유자이로의 개발동향을 현재까지 개발된 광섬유자이로 제품을 바탕으로 각각의 성능과 특징에 대해 알아보고, 앞으로 고성능 우주용 관성항법장치로서의 광섬유자이로의 발전 방향에 대해 살펴보기로 한다.
Park, Hyoung-Jun;Lee, June-Ho;Kim, Hyun-Jin;Song, Min-Ho
Journal of the Optical Society of Korea
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제14권3호
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pp.240-244
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2010
In this work, we used PWM sampling for demodulation of a fiber-optic interferometric current transformer. The interference signal from a fiber-optic CT is sampled with PWM triggers that produce a 90-degree phase difference between two consecutively sampled signals. The current-induced phase is extracted by applying an arctangent demodulation and a phase unwrapping algorithm to the sampled signals. From experiments using the proposed demodulation, we obtained phase measurement accuracy and a linearity error, in AC current measurements, of ~2.35 mrad and 0.18%, respectively. The accuracy of the proposed method was compared with that of a lock-in amplifier demodulation, which showed only 0.36% difference. To compare the birefringence effects of different fiber-optic sensor coils, a flint glass fiber and a standard single-mode fiber were used under the same conditions. The flint glass fiber coil with a Faraday rotator mirror showed the best performance. Because of the simple hardware structure and signal processing, the proposed demodulation would be suitable for low-cost over-current monitoring in high voltage power systems.
A study on the method that can measure the internal strain of composite materials is performed to monitor the health status of composite structures. A fiber optic sensor was constructed using the total reflected extrinsic Fabry-Perot interferometer(TR-EFPI) probe with a broadband light source. Result obtained from electrical strain gage adhered on the aluminum beam specimen was compared with that from the fiber optic TR-EFPI sensor and showed a good agreement. It was found that fiber optic TR-EFPI sensor system was adequate for monitoring the strain and thus failure processes in the interior of composite materials.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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