A high resolution Laser Doppler Vibrometer(LDV) developed using electronic fringe counting method. The fringe pattern signal obtained via analog signal processing is divided into two. One was converted to a TTL signal with a ZCD(zero-crossing detector) and then counted to calculate the displacement due to the vibration. The other was directed to the A/D converter to get a high resolution of about $\lambda/320$ with the phase comparison method. The data obtained with the A/D converter was used in the displacement calculation and the result was displayed on a LCD pane. In this study, a Laser Doppler Vibrometer with measurement range of $0.32\mum~129\mum$ and displacement resolution of 2nm, about $\lambda/320$ , was developed. And this LDV can be used to measure the dynamic of microsize devices such as MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems) and to diagnose high capacity electric equipment such as circuit breakers and transformers, of which resonant frequencies are changed when they are damaged.
감지부의 PZT tube를 이용한 위상변조기를 연결한 광섬유 Mach-Zehnder 간섭계를 구성하고, 새로운 신호처리 장치를 도입하여 인가교류전압의 주파수에 상관없이 전압의 크기 및 인가전압의 파형을 측정할 수 있는 광섬유 전압센서를 구성하였다. 이 센서에서 전압변화에 따른 간섭무늬 변화갯수의 관계는 선형적 비례관계를 가짐을 관측하였으며, 온도변화에 따른 간섭무늬의 변화갯수를 측정했다. 또한, 간섭계 출력에서 편광변조에 의해 생길 수 있는 간섭무늬의 visibility의 변화를 없애기 위해 편광유지 광섬유를 이용한 간섭계 또는 광섬유 반파장판을 이용할 수 있음을 보였다.
We demonstrate that high-resolution (~60 nm) near-field fluorescence images of fluorescent nanospheres can be obtained by utilizing the tip-induced fluorescence quenching process. A time-stamped photon counting (TSPC) technique employed enables us to efficiently measure the degree of fluorescence quenching caused by the dielectric or metallic atomic force microscopy tip. We find that the degree of quenching is not only determined by the tip-material but also by the local morphology of the tip. The fringe patterns around individual nanospheres observed are explained in terms of the interference between the excitation field that is directly induced by the laser source, and the scattered excitation field from the tip.
Nd:YAG 레이저봉을 이용한 간단한 간섭장치를 구성하여 단일펄스 및 고반복률 펌핑 후 레이저봉의 간섭효과에 의한 간섭무늬의 이동갯수를 이용하여 레이저봉의 온도를 측정하였으며, 간섭무늬의 시간적인 변화와 열확산 방정식을 풀어서 얻은 레이저봉의 온도와 비교하였다. 아울러 레이저봉에 누적된 열에너지의 공간분포와 정도를 측정하여 본 연구에서 사용된 금도금된 섬광관 펌핑 반사체에 의한 레이저봉의 펌핑 균일도 및 열전달률을 평가하였다.
This paper addresses the study on developing the angular vibration calibration system which requires the highly accurate measurement technique of the amplitude and period of an oscillating angular motion. Two developed models for the low and high frequency ranges are introduced and their main features are also compared. In addition to the angular vibration exciters, a new measurement method, referred to the 'equi-angle sampling method', is proposed and its theoretical backgrounds are introduced. The proposed method is shown to provide much less measurement uncertainty, compared the fringe counting method. Experimental results demonstrate what amount of angular vibration amplitude measurement uncertainty is improved by suing the proposed equi-angle sampling method.
간섭형 광섬유 센서의 경우 소자의 구성만 적절히 바꾸어 다른 종류의 측정에도 사용될 수 있다는 점에 착안하여 여러 종류의 센서를 동시에 신호처리할 수 있는 원격 다중화 광섬유 센서 시스템을 구현하였다. 구현된 센서 시스템의 신호처리는 간단한 광학 구성으로 원격 다중화 측정이 가능하도록 광섬유 Fabry-Perot 간섭형 센서배열을 가정하여 피측정량의 변화에 의한 간섭 무늬의 수만 카운트하는 디지털 신호처리로 구성되었다. 광섬유의 광학 효과에 대한 데이터를 종합함으로써 센서 시스템에 부착할 센서를 구현하기 위해 적합한 광학효과를 선택하는 기준을 제시하였으며, 한 예로서 반경 4.3 cm의 원형 다이아프램 중앙에 광섬유 Fabry-Perot 간섭계를 부착하여 광섬유의 스트레인 광학 효과를 이용하게 구성한 압력센서 1개를 센서 시스템에 연결하여 간섭형 광섬유 압력 센서 시스템을 구성하였다. 압력센서의 동작을 수조실험에서 확인함으로써 압력의 원격 측정이 가능함을 보였으며, 수조 실험의 길과 2 m의 측정범위에서 오차는 ${\pm}3.6\;cm$이내인 것으로 나타났다.
인가 전압에 의해 수축 팽창하는 원통형 PZT tube와 단일모드 광섬유를 이용하여 마이켈슨 간섭계형 교류 전류센서를 제작하였다. 본 연구에 사용된 신호처리장치는 측정전류의 주파수에 무관하게 전류의 크기를 측정할 수 있었다. 전류의 크기는 교류 전류의 반주기 내에 생기는 간섭무늬의 개수로 측정하였다. 간섭무늬의 개수는 전류의 크기에 따라 선형적으로 변화하였으며, 온도변화($-20^{\circ}C{\sim}\;80^{\circ}C$)에 따른 오차는 5% 이내였다.
외인성 패브리-페롯 간섭계(EFPI) 광섬유 센서는 민감도와 분해능이 우수하며, 다른 종류의 광섬유 센서에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 EFPI 광섬유 센서는 단지 프린지 개수만을 계산하여 측정량을 얻기 때문에 측정 방향을 구별하기 어렵다. 본 논문에서는 측정방향의 구분을 위한 추가적인 기능과 기존의 EFPI 광섬유 센서와는 다른 측정 시스템을 갖는 투과형 외인성 패브리-페롯 간섭계(TEFPI) 광섬유 센서를 개발하였다. 그리고 이를 이용하여 변형률 및 온도를 측정하였다.
3D 프린터와 반도체 레이저를 사용하여 정렬하기 쉽고 저렴한 교육용 마흐젠더 간섭계를 제작하는 방법을 제안하였다. 간섭계는 $165mm{\times}120mm{\times}57mm$ 크기의 몸체, 거울 마운트, 레이저 홀더, 광분할기 등으로 구성된다. 레이저 경로는 고무 밴드, 작은 금속 막대 및 나사로 구성된 4개의 거울 마운트로 조정하였다. 간섭무늬는 최종 단계에서 렌즈에 의해 확대되었다. 슬라이드 글라스의 굴절률은 간섭계 팔 중 하나에 삽입된 슬라이드 글라스가 회전하는 동안 이동하는 간섭무늬의 수를 계수함으로써 측정되었다. 굴절률을 구하는 식을 광경로차와 회전 각도의 함수로 찾았으며, 간섭계 실험에서 유리의 굴절률을 계산하는데 사용하였다. 간섭계의 한 팔에서 유리를 회전시키면 교실에서 움직이는 간섭무늬를 관찰하기 위해 고가이지만 사용되었던 정밀 스테이지가 필요 없게 된다. 따라서 이 논문에서 제안 된 3차원 프린터로 제작한 마흐젠더 간섭계는 경제성과 성능 때문에 교육에 매우 유용할 것으로 기대된다. 학생들이 3차원 프린터로 제작한 간섭계를 사용하여 유리의 굴절률과 빛의 파장을 측정하는 등의 정성적 및 정량적 연구를 수행 할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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