• 비파괴검사학회지
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• 제29권5호
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• pp.436-441
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• 2009

광섬유 센서는 구조 건전성 감시 분야에 적용되는 유망한 센서 시스템이다. 특히 광섬유 브래그 격자(FBG) 센서는 본 분야에 있어 가장 각광받는 센서들 중에 하나이다. 이러한 FBG 센서는 브래그 파장의 이 동량을 알아내는 방법에 따라 다양한 시스템 구성이 가능하다. 또한 센서 시스템의 동특성은 이러한 시스템에 의해 결정된다. 본 논문에서는 FBG 센서의 브래그 파장 스팩트럼 최대 경사부에 단일 파장 레이저의 중심 파장을 맞춰 놓을 경우, 센서의 경사도가 센서 감도로 작용할 수 있다는 측정 원리를 이용하였다. 이러한 원리는 전체 측정 범위의 한계는 있지만 높은 민감도를 보장한다. 본 측정 원리의 적용 예로서, FBG 센서를 삽입한 복합재 평판을 오토클래이브를 이용해 제작하고 앞서 설명한 측정 원리를 적용하였다. 첫째로 삽입된 FBG 센서를 이용해 충격 망치로 가격된 복합재 평판의 고유 진동수를 성공적으로 측정하였다. 둘째로 고출력 스피커를 이용해 앞서 측정된 고유진동수 중 하나의 특정 주파수로 복합재 평판을 강제 가진 시켰다. 이때 발생하는 구조 진동을 FBG 센서로 측정하였고 동시에 ESPI 측정 시스템을 이용해 진동 모드 형상 역시 성공적으로 측정하여 복합재 구조물의 동특성을 파악하였다. 따라서, 이러한 두 실험을 통해 FBG 센서 시스템과 ESPI 측정 시스템이 복합재 구조물의 동특성 측정에 매우 유용한 기술임을 증명하였다.

• 한국음향학회지
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• 제30권1호
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• pp.33-41
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• 2011

음압을 감지할 수 있는 Sagnac 간섭계 센서와 온도 및 스트레인을 측정할 수 있는 FBG센서를 결합한 새로운 형태의 하이브리드 광섬유 센서 시스템을 구축하기 위하여 입력 광원인 CW를 TLS로 대체할 필요가 있어 이에 따라 광원의 변화와 맨드릴 재료의 변화에 따른 광섬유 센서의 응답 특성 연구가 필요하게 되었다. 제작된 맨드릴 재료는 PTFE와 PTFE에 카본을 섞어 만든 두 종류로 선택하여 중공 원통형 맨드릴 겉면에 광섬유를 18 m 감아 광섬유 센서로 제작하였다. CW 광원에 대하여 음원의 입력 주파수를 1 kHz~20 kHz까지 바꾸어 가며 트랜스포머 오일이 채워진 유조에서 실험하였다. 또한 FBG와 맨드릴형 광섬유 센서를 결합한 하이브리드형 광섬유 센서 시스템을 구성하고 TLS 광원을 입사광으로 실험하였다. 실험 결과 PTFE 센서의 탐지 크기는 카본 센서 탐지 크기보다 높게 나타났고 맨드릴 재질의 탄성계수 값이 적을수록 커진다는 이론 결과와 잘 일치함을 보였다. CW 광원과 TLS 광원에서 응답한 PTFE 센서의 특성을 주파수별로 상호 비교하여 보면 광원이 CW일 때 보다 TLS일 때 응답 특성이 우수함을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 TLS를 이용한 광섬유 센서는 FBG와의 하이브리드 시스템에 적용 가능하리라 사료된다.

• 한국광학회지
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• 제23권5호
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• pp.211-216
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• 2012

본 논문은 분광 영역 모드록킹(Fourier domain mode-locking: FDML) 레이저를 기반으로 공진형 광섬유 격자 센서를 구현한 결과를 보고한다. FDML 레이저는 파브리-페롯 가변 필터를 이용하여 링 형태로 구성하며, 레이저 공진기 안에 광섬유 격자 2개를 한 쌍으로 하여 센서부 2개를 삽입한 구조이다. 광섬유 격자는 반사 거울 역할을 하며, 광섬유 격자의 위치에 따라 독립된 FDML 레이저 공진기를 구성한다. 각각 센서부의 공진 주파수는 46.687 kHz 와 44.340 kHz이다. FBG 센서 시스템에 정적 및 동적 스트레인을 가하였으며, 정적 스트레인에 대해 파장 영역과 시간 영역에서 측정된 스트레인에 대한 변화율은 각각 $0.61pm/{\mu}{\epsilon}$, $0.8ns/{\mu}{\epsilon}$ 이다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.635-638
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• 2005

In this paper, we present thermal characteristics of a fiber Bragg grating(FBG) filter, including peak reflectivity, FWHM bandwidth, and wavelength shift by various refractive index change. The reflection spectrum of a FBG filter with refractive index change is affected by its thermal stability.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
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• pp.811-816
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• 2004

The tactile force sensor was studied using Fiber Bragg Grating (FBG). The FBG is able to multiplex easily and is immune to electromagnetic environment. A sensor frame was designed to a cantilever beam type. Strain of a beam is related with the peak shift of a bragg wavelength. Finite Element Method (FEM) was used for getting an appropriate thickness from 0.2 mm to 0.3 mm thick. FEM results showed that 0.3 mm thick was suitable for the force range 10 N. The force resolutions of 0.039 N and 0.113 N were obtained with optical spectrum analyser and tunable Fabry-Perot filter, respectively.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2003년도 가을 학술발표회 논문집
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• pp.519-526
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• 2003

In this paper, a Fiber Bragg Grating (FRG) sensor system is described and FBGs are well-suited for long term and extremely severe experiments, where traditional strain gauges fail. In the system, a reflect wave-length measurement method which employs a tunable light source to find out the center wave-length of FBG sensor is used. We apply the FBG system to nuclear energy Power Plant for structural integrity test to measure the displacement of the structure under designed pressure and to check the elasticity of the structure by measuring the residual strain. The system works very well and it is expected that it can be used for a real-time strain. temperature and vibration detector of smart structure.

• Smart Structures and Systems
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• 제9권5호
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• pp.461-472
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• 2012

This study proposes an optics-based active sensing system for continuous monitoring of underground pipelines in nuclear power plants (NPPs). The proposed system generates and measures guided waves using a single laser source and optical cables. First, a tunable laser is used as a common power source for guided wave generation and sensing. This source laser beam is transmitted through an optical fiber, and the fiber is split into two. One of them is used to actuate macro fiber composite (MFC) transducers for guided wave generation, and the other optical fiber is used with fiber Bragg grating (FBG) sensors to measure guided wave responses. The MFC transducers placed along a circumferential direction of a pipe at one end generate longitudinal and flexural modes, and the corresponding responses are measured using FBG sensors instrumented in the same configuration at the other end. The generated guided waves interact with a defect, and this interaction causes changes in response signals. Then, a damage-sensitive feature is extracted from the response signals using the axi-symmetry nature of the measured pitch-catch signals. The feasibility of the proposed system has been examined through a laboratory experiment.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권5호
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• pp.50-57
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• 2004

본 논문에서는 스마트 구조의 건전성 모니터링에 사용하기 위한 고주파 진동 검출용 브래그 격자 센서시스템의 개발에 대해 설명하였다. 하나의 복조기 (demodulator)를 이용하여 복수의 브래그 격자 센서의 신호를 복조화 하기 위해 좁은 파장간격 (FSR) 을 갖는 가변 패브리-폐로 필터를 이용하였으며, 복조화에 사용되는 협대역 필터의 투과 파장을 능동적으로 제어함으로써 브래그 격자 진동센서의 민감도를 항상 최대로 유지하기 위한 센서시스템 안 정화 장치를 개발하였다. 개발된 브래그 격자 센서시스템의 성능 검증을 위해 민감도 측정 시험을 하였으며, 시험결과 평균 2.56 $n{\in}_{mas}/{\sqrt{Hz}}$의 민감도를 얻었다. 최종적으로 다중화된 브래그 격자 센서의 동시다점 진동취득 시험을 실시하여 본 시스템의 유효성을 확인하였다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2003년도 하계학술발표회
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• pp.198-199
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• 2003

광섬유 브래그 격자(Fiber Bragg Grating, FBG)는 좁은 선폭과 적은 삽입손실 등의 뛰어난 스펙트럼 특성을 가지고 있어, 고밀도 파장분할 다중화 방식을 이용한 광통신 시스템과 여러 종류의 광섬유센서에 응용되고 있다. 브래그 격자의 광학적 스펙트럼을 능동적으로 조절하기 위하여, 광섬유에 열이나 스트레인을 인가하거나, 음파와 빛의 결합을 이용한 방법이 제안되었으며, 특히 음향 광학 브래그 격자 변조기(Acousto-Optic Superlattice Modulator)는 종 방향 음파(Longitudinal Acoustic Wave)를 이용하여 파장과 크기의 조절이 가능한 사이드 밴드(Side Band)를 생성해 내었다. (중략)

• 한국광학회지
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• 제22권2호
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• pp.72-76
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• 2011

반도체 광 증폭기와 파브리-페롯 가변 필터를 이용한 파장 훑음 레이저 기반 광 결맞음 단층 촬영을 구성하고, 이로부터 선명한 이미징을 얻기 위한 파수 영역 선형화를 구현하였다. 파수 영역 선형화는 5 개의 서로다른 공진 파장을 가진 광섬유 격자로 이루어진 어레이를 이용하여 보간법으로 수행하였다. 샘플단의 1 mm 깊이에서 파수 영역 선형화를 수행한 후 점 분포 함수(point spread function)로부터 측정한 SNR(signal-to-noise ratio)은 12 dB 향상된 값을 얻어냈다. 또한 파수 영역 선형화 전과 후에 대해 슬라이드 글라스를 이용하여 OCT 이미징을 얻어낸 결과 파수 영역 선형화가 매우 잘 되었음을 확인할 수 있었다.