DOI QR코드

DOI QR Code

스텝 인덱스 멀티모드 광섬유를 이용한 광강도 변조방식 변위센서 설계모델 연구

Design Model of Intensity Modulation Type Displacement sensor Using Step-index Multimode Optical Fiber

  • 신우철 (한국기계연구원 지능기계연구센터) ;
  • 홍준희 (충남대학교 기계공학과 BK21 메카트로닉스 사업단)
  • Shin, Woo-Cheol (Intelligent Machine Systems Center, Korea Institute of Machinery and Materials) ;
  • Hong, Jun-Hee (Department of Mechanical Engineering, BK21 Mechatronics Group at Chungnam National University)
  • 발행 : 2006.12.25

초록

본 논문은 광강도 변조방식 광섬유 변위센서의 측정 메커니즘을 수식적으로 모델링하여 측정영역과 감도를 원하는 목적에 따라 유연하게 조정할 수 있는 설계모델을 제안하고 있다. 유도된 모델은 스텝 인덱스 광섬유를 적용한 경우로 제한되고 광섬유 센서의 변위 응답영역 중 front slope 측정영역 해석에 초점을 맞추었다. 또한 광섬유 설계 시 유도된 모델 적용이 용이하도록 수치적분 방식의 해석 프로세스를 소개하고 있다. 제안된 모델과 프로세스는 기본 설계변수 별로 실험결과를 통해 비교검증 되었다. 끝으로 검증된 모델을 통해 기본 설계변수에 따른 광섬유 변위센서의 변위응답 특성 경향을 분석하였다.

참고문헌

  1. Y. Zhao, P. Li, C. Wang and Z. Pu, 'A novel fiber-optic sensor used for small internal curved surface measurement', Sensors and Actuators, Vol. 86, pp. 211-215, 2000 https://doi.org/10.1016/S0924-4247(00)00441-6
  2. Y. Yang, K. Yamazaki, H. Aoyama and S. Matsumiya, 'Fiber optic surface topography measurement sensor and its design study', Precision Engineering, Vol. 24, pp. 32-40, 2000 https://doi.org/10.1016/S0141-6359(99)00025-2
  3. H. Golnabi, 'Mass measurement using an intensitymodulated optical fiber sensor:', Optics and Laser in Engineering, Vol. 38, pp. 537-548, 2002 https://doi.org/10.1016/S0143-8166(02)00002-7
  4. M. E. Patton and M. W. Trethewey, 'A Technique for Non-intrusive Modal Analysis of Very lightweight Structures', 5th International Modal Analysis Conference, 1987
  5. F. J. Crispi, G. C. Maling and A. W. Rzant, 'Monitoring Microinch Displacement in Ultrasonic Welding Equipment', I.B.M. Journal of Research and Development, Vol. 10, No. 3, 1972
  6. K. S. Lee, J. H. Hong and W. C. Shin, 'Development of Optical Fiber Displacement Sensor for Non-contact Vibration Measurement in the High Speed Rotation System', Journal of Korean Society of Precision Engineering, Vol. 22, No. 8, pp. 50-56, 2005
  7. Y. Zhao and Y. Liao, 'Single-mode fiber-based reflex sensor for internal surface in-line measurement of small products', Sensors and Actuators A, 3476, pp. 1-7, 2002
  8. R. Bailly-Salins, 'Plastic optical fiber displacement sensor for study of the dynamic response of a solid exposed to an intense pulsed electron beam', Rev. Sci. Instrum., Vol. 46, No. 7, 1975
  9. R. O. Cook and C. W. Hamm, 'Fiber optic lever displacement transducer', APPLIED OPTICS, Vol. 18, No. 19, pp. 3230-3241, 1979 https://doi.org/10.1364/AO.18.003230
  10. G. He and F. W. Cuomo, 'A Light Intensity Function Suitable for Multimode Fiber-Optical Sensors,' JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol. 9, No. 4, pp. 545-551, 1991 https://doi.org/10.1109/50.76670
  11. B. J. Kim, S. H. Kim, Y. W. Lee, P. Sainsot, L. Flamand, 'Development of Optical Fiber Coupled Displacement Probe Sensor with a New Compensation Method', Journal of the Korean Society of Precision Engineering, Vol. 19, No. 12, pp. 27-32, 2002
  12. 신우철, 홍준희, '스텝 인덱스 멀티모드 광섬유의 투광 조도분포 모델링', 한국광학회지, 제17권 2호, pp. 136-142, 2006 https://doi.org/10.3807/KJOP.2006.17.2.136
  13. Kjell J. Gasvik, 'Light propagation through optical fiber', Optical metrology, Vol.2, pp. 277-278, 1995