본 논문에서는 Wollaston 프리즘을 이용한 스펙클패턴 전단간섭법(shearography)에서 수동소자인 두 개의 파장판과 편광판의 조합을 통해 각각 90도의 위상천이를 가지는 4개의 스펙클 패턴을 얻고, 이로부터 스펙클패턴의 각 지점에서의 위상을 얻을 수 있는 방법을 제시하였다. 제안된 방법에 사용되는 파장판에 의한 위상오차를 Jones 행렬을 이용하여 분석하였다.
In this paper, we report a new scheme of multimode fiber sensor which uses pattern matching method. Fiber speckle pattern allows the wide dynamic range of the intensity based sensor. The proposed method uses pre-built specklegram database which is made by image processing techniques of wavelet transform and edge detection for the sake of compact data storage and fast sensing time. We demonstrate our proposed sensor and the experimental results will do presented.
본 논문에서는 편광소자를 이용하는 스펙클패턴 전단간섭법(shearography)에서 각각 90도의 위상천이를 가지는 4개의 스펙클 패턴을 얻고, 이로부터 스펙클패턴의 각 지점에서의 위상을 얻을 수 있는 방법을 설명하고, 제안된 방법에 사용되는 파장판의 방위각에 의한 위상오차를 Jones 행렬을 이용하여 분석하였다.
스페클 패턴은 다중모드 광섬유 내를 전파하는 모드 사이의 간섭현상 때문에 발생하는 검은 무늬로서, 외부 섭동 (perturbation)의 크기에 따라 패턴이 바뀌게 된다. 이 현상을 이용하여 본 연구에서는 스페클 센서를 제작하여 실험을 통해 시설물을 원거리, 실시간 원격 감시가 가능하고 매우 민감한 침입자 센서로 응용 가능함을 확인하였다. 본 연구에서는 감도를 높이고 구조를 간단하게 하기 위해, 공간필터를 사용하는 대신 광검출기 홀더를 길이 가변이 가능하도록 지그를 제작하여 사용하였으며, 정류기와 FVC를 사용하여 외부 섭동의 지속시간과 크기를 알 수 있었다.
잔류응력은 공학적 구조물에 결함을 야기하는 유해한 응력이므로 산업현장에서는 이를 측정하기 위한 많은 관심을 가지고 있다. 현재 잔류응력 측정은 일반적인 방법을 사용하고 있지만 이러한 방법들은 어느정도 문제점을 내포하고 있다. 그러므로 레이저 스페클 간섭법에 유한요소법과 점 가열법을 혼합하여 산업 현장에 유해한 잔류응력을 측정할 수 있는 새로운 기법을 개발하였다. 이 기법에서 사용된 레이저 스페클 간섭계는 측정 시편의 응력이 풀릴 때의 면내 변형을 측정하기 위해서 사용되어 졌으며, 유한요소법은 응력 풀림을 위한 가열부의 온도와 그 밖의 변수들을 결정하기 위해서 사용되어 졌다. 잔류응력은 측정하고자 하는 부위의 가열 냉각에 의한 변형률에 의해 결정되어지며, 이에 대한 간단한 모델링을 제시하였다. 또한 본 실험은 변형의 3차원 정량화를 수행하기 위해서 레이저 스페클 간섭계의 전자 광학적 기법 중의 하나인 위상이동법을 이용하여 수행되어졌다.
The ESPI(Electronic Speckle Pattern Interferometry) is a real time, full-field, non-destructive optical measurement technique. In this study, ESPI is proposed for the purpose of vibration analysis for new material, composite material. Composite materials have various complicated characteristics according to the ply materials, ply orientations, ply stacking sequences and boundary conditions. Therefore, it is difficult to analysis composite materials. For efficient use of composite materials in engineering applications the dynamic behavior, that is, natural frequencies, nodal patterns should be informed. If use Time-Average ESPI, can analyze vibration characteristic of composite material by real time easily. This study manufactured laminated composite of symmetry, asymmetry two kinds that is consisted of CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) and shape of test piece is rectangular form.
홀로그래피 간섭법과 스펙클 사진법을 결합한 홀로스펙클 간섭법을 이용하여 3차원 변형을 측정하였다. 이 방법은 이중노출된 하나의 사진건판으로부터 종변위와 횡변위를 모두 알아낼 수 있어 3차원 변형측정에 매우 유용하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 물체의 일부분에 밀집되어 일어나는 변형을 측정하기 위하여 image holography에 기초를 둔 광학시스템을 구성하였다. 시스템의 배율을 적절히 증가시키고 기준파의 세기를 감소시킴으로써 보통의 홀로그램에 비해 스펙클의 효과를 증대시켰다. 이로써 가시도가 높은 Young의 무늬 뿐만 아니라 확대되고 명확한 홀로 그래피 간섭무늬를 얻을 수 있어 indentor에 의한 3차원 접촉변형을 측정하였다.
In the present study, an interferometer system, which integrates the laser sensitivity control technique based on the theory of electronic speckle pattern interferometry, one of non-contact non-destructive analysis methods, was developed. This interferometry system receives an image from CCD cameras for each reference and object, and compares the photosensitivity of the object and reference images from imagification. For the purpose of this study, the photosensitivity of object and reference light is measured with power meters, and the amount of light was controlled with an ND filter with a reference light port matching photosensitivity. Using the plate specimen as the object, 0.6, 0.9, 1.2, and $1.5{\mu}m$ of out-plane deformation was made, and images were compared according to the difference in photosensitivity. After analysis, larger object deformations showed larger numbers of stripe patterns. Images became clearer and data error was reduced when the photosensitivity of object and reference light matched.
$M{\times}1$의 다중모드 도파로와 N개의 홀로그램 필터를 이용하여 M개 입력단자와 N개 출력단자 사이에 광신호 교환을 수행할 수 있는 방법을 제안한다. 광신호 경로는 $M{\times}1$의 다중모드 도파로를 사용하고, 이것으로부터 발생하는 스페클 패턴들을 연결 목적지를 결정하는 목적코드로 이용한다. 제안한 시스템에 대해 광신호 교환이 가능함을 실험적으로 보였다.
This study discusses a non-contact optical technique, phase shifting electronic speckle pattern interferometry, that is well suited for a deformation measurement. However, the phase shifting method has difficulties for determinating a deformation quantitatively beacuse of the characteristics of arctan function. In order to solve this problem, phase unwrapping methods has been studied during the last few years. In this study, using phase unwrapping based on line by line scanning phase shifted fringe patterns are studied to determinate a deformation quantitatively. Also least square fitting method is applied to reduce noise and improve image resolution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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