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무아레 프린지 기법 적용 광섬유 센서를 위한 다점 측정 모델의 개발
Development of Multiplexing Model for Moire-Fringe-Based Fiber Optic Sensor

김대현    (서울산업대학교 기계공학과   ); 이연관    (한국과학기술원 항공우주공학과   ); 김천곤    (한국과학기술원 항공우주공학과  );
  • 초록

    본 논문에서는 무아레 광섬유 센서의 활용성을 극대화할 수 있는 다점 측정 기술에 대해 연구하였다. 특히 기존의 무아레 광섬유 센서가 갖는 다점 측정 기술의 한계점을 극복하기 위해 반사형 단일 프린지만을 사용한 신개념의 광섬유 센서를 고안하였으며 이를 통해 다점 측정의 방법을 획기적으로 개선할 수 있게 되었다. 또한 기존의 다점 측정 원리들을 조사하여 이를 바탕으로 본 연구에서 개발한 무아레 광섬유 센서에 적용 가능한 네 개의 다점 측정 모델을 제시하였다. 이 모델은 기본적으로 파장 분할 다점 측정법과 시간 분할 다점 측정법에 기초를 두고 설계 되었으며 특별히 프린지 기반 광섬유 센서와 같이 외적 형태의 광섬유 센서에 적용 가능한 모델로 제안하였다. 최종적으로 제안된 다점 측정 모델들을 실험적으로 검증하기 위해 광학 시스템을 실제로 제작하였고 프린지 광섬유 센서에 적용하여 본 연구에서 제안된 다점 측정법의 기능성을 성공적으로 검증하였다.


    This paper shows a multiplexing technique to maximize the application of a moire-fringe based fiber optic sensor to lots of structure. Especially, a novel fringe-based fiber optic sensor was proposed to overcome the difficulty of multiplexing of a previous moire-fringe-based fiber optic sensor. The novel fringe-based fiber optic sensor is composed of a single reflective fringe and two optical fibers. Therefore, the multiplexing is easily realized because of the simplicity of optic structure inside the sensor. This paper also proposed four models of the multiplexing techniques. The models are based on a wavelength division multiplexing(WDM) technique and a time division multiplexing(TDM) one. Basically, the models would be profitable for a general extrinsic fiber optic sensor such as the fringe-based fiber optic sensor. Finally, the real optic system was manufactured by using the proposed model and successfully examined to prove the feasibility of the model for the application.


  • 주제어

    다점 측정 .   광섬유 센서 .   시간분할방식 .   파장분할방식.  

  • 참고문헌 (13)

    1. A. R. Nelson, D. H. McMahon, and R. L. Gravel, "Passive multiplexing system for fiber-optic sensors," Applied Optics, Vol. 19, No. 17, pp. 2917-2920, (1980) 
    2. W. B. Spillman, and J. R. Load, "Self-referencing multiplexing technique for fiber-optic intensity sensors," J. Lightwave Technology, LT-5, Vol. 5, No. 7, pp. 865-869, (1987) 
    3. J. Dakin and B. Culshaw, Optical Fiber Sensors Volume Four Applications, Analysis, and Future Trends, Artech House, Inc, (1997) 
    4. J. L. Brooks, M. Tur, B. Y. Kim, K. A. Fesler, and H. J. Shaw, "Fiber-optic interferometic sensor arrays with freedom from source phase-induced noise," Optics Letter, Vol. 11, No. 7, pp. 473-475, (1986) 
    5. A. D. Kersey, A. Dandridge and A. Tveten, "Time-division multiplexing of interferometric fiber sensors using passive phase-generated carrier interrogation," Optic Letters, Vol. 12, No. 10, pp. 775-777, (1987) 
    6. M. J. Marrone, A. D. Kersey and A. Dandridge, "Fiber-optic Michelson array with passive elimination of polarization fading and source feedback isolation" Proc. 8th Int. Conf. on Optical Fiber Sensors, Monterey, CA, p.69, (1992) 
    7. J. Mlodzianowski, D. Uttamchandani, B. Culshaw, "A simple frequency domain multiplexing system for optical point sensors," IEEE J. Lightwave Technology, LT-5, Vol. 5, No. 7, pp. 1002-1007, (1987) 
    8. K. I. Mallalieu, R. Youngquist, D. E. N. Davies, "FMCW of optical source envelope modulation for passive multiplexing of frequency-based fiber-optic sensors," Electron. Lett., Vol. 22, No. 15, pp. 809-810, (1986) 
    9. I. P. Giles, D. Uttam, B. Cylshaw, D. E. N. Davies, "Coherent optical-fiber sensors with modulated laser sources" Electron. Lett., Vol. 19, No. 1, pp. 14-15, (1983) 
    10. S. A. Al-Chalabi, B. Culshaw, D. E. N. Davies, I. P. Giles and D. Uttam, "Multiplexed optical interferometers-an analysis based on radar systems," Proc. IEEE Part J., Vol. 132, No. 2, pp. 150-156, (1985) 
    11. Yeon-Gwan Lee, Sang-Oh Park, Dae-Hyun Kim, Byeong-Wook Jang and Chun-Gon Kim, "Development of reflection-type optical fiber sensor using one grating panel," SPIE 2009 Conference, San Diego, California, USA, (2009) 
    12. Maria Q Feng and Dae-Hyun Kim "Novel fiber optic accelerometer system using geometric Moire fringe," Sensors and Actuators A: Physical 128, pp. 37-42, (2006) 
    13. Dae-Hyun Kim and Maria Q. Feng, "Ambient vibration-measurement of real building structure by using fiber optic accelerometer," Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing, Vol. 26, No. 6, pp. 373-379, (2006)     
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Kim, Heon-Young ; Kang, Donghoon ; Lee, Jin-Hyuk ; Kim, Dae-Hyun 2013. "Characteristics of Thermal Coefficient of Fiber Bragg Grating for Temperature Measurement" 大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, 37(8): 999~1005   

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