KR102676195B1 - Optical fiber in-line temperature sensor and apparatus for measuring temperature using the sensor - Google Patents

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Abstract

광섬유 일체형 온도 센서 및 이를 이용한 온도 측정 장치가 제공된다. 내부에 코어가 형성되어 있는 제1 광섬유부에, 빈 상태로 되어 있는 중공부를 포함하고, 중공부에 광 형광물질이 삽입되어 있는 제2 광섬유부가 연결되어, 온도 센서를 형성한다. An optical fiber-integrated temperature sensor and a temperature measuring device using the same are provided. A second optical fiber part including an empty hollow part and a light fluorescent material inserted into the hollow part is connected to the first optical fiber part with a core formed therein, forming a temperature sensor.

Description

광섬유 일체형 온도 센서 및 이를 이용한 온도 측정 장치{Optical fiber in-line temperature sensor and apparatus for measuring temperature using the sensor}Optical fiber integrated temperature sensor and temperature measuring device using the same {Optical fiber in-line temperature sensor and apparatus for measuring temperature using the sensor}

본 발명은 온도 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 광섬유 일체형 온도 센서와 이를 이용한 온도 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a temperature sensor, and more specifically, to an optical fiber-integrated temperature sensor and a temperature measuring device using the same.

종래의 전기적 방식의 온도 센서의 경우, 주변의 고전류, 자기장, 여러 장치에서 발생할 수 있는 전자파 등에 의한 영향을 받게 되어 온도를 측정하는데 잡음이 발생하여 정확도가 떨어지게 된다. In the case of a conventional electrical temperature sensor, it is affected by surrounding high currents, magnetic fields, and electromagnetic waves that may be generated from various devices, resulting in noise in measuring temperature and lowering accuracy.

이러한 전자파 영향을 받지 않는 광섬유를 이용한 광 온도 센서는, 주로 광섬유에서 나온 광이 발산하여 온도 감지부를 지나고 다시 광섬유로 집속되는 구조를 갖는다. 그러나 이러한 광의 발산과 집속의 과정에서 고정밀의 정렬을 필요로 한다. 또한, 광의 발산과 집속을 위해 물리적인 공간을 필요로 하고, 이러한 공간은 외부의 환경, 즉, 진동 등의 영향으로 광의 발산과 집속에 영향을 미쳐, 정확한 온도 측정이 어렵거나, 이러한 것을 보정하기 위하여 부가적인 장치를 필요로 하게 된다. An optical temperature sensor using an optical fiber that is not affected by electromagnetic waves has a structure in which light from the optical fiber is mainly emitted, passes through a temperature sensing unit, and is focused back into the optical fiber. However, this process of diverging and focusing light requires high-precision alignment. In addition, physical space is required for the divergence and focus of light, and this space is affected by the external environment, such as vibration, which affects the divergence and focus of light, making accurate temperature measurement difficult or compensating for this. Additional equipment is required for this.

이러한 단점을 제거하기 위하여 광섬유에 광섬유 격자를 새긴 것이 이용되고 있으나, 제조 가격이 높고, 동일한 특성을 가지는 광섬유 격자 제조가 어렵다. 또한, 시간에 따른 열화 특성이 있어, 이러한 것들을 보정하기 위한 부가적인 장치로 인하여 구성이 복잡해 지는 단점이 있다.To eliminate these shortcomings, an optical fiber grid engraved on an optical fiber is used, but the manufacturing price is high and it is difficult to manufacture an optical fiber grid with the same characteristics. In addition, it has deterioration characteristics over time, which has the disadvantage of complicating the configuration due to additional devices to correct these.

본 발명이 해결하려는 과제는 광섬유 일체형 온도 센서와 이를 이용한 온도 측정 장치를 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to provide an optical fiber-integrated temperature sensor and a temperature measuring device using the same.

본 발명의 특징에 따른 광섬유 일체형 온도 센서는, 내부에 코어가 형성되어 있는 제1 광섬유부; 및 상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 빈 상태로 되어 있는 중공부를 포함하고, 상기 중공부에 광 형광물질이 삽입되어 있는 제2 광섬유부를 포함한다. An optical fiber-integrated temperature sensor according to a feature of the present invention includes a first optical fiber unit having a core formed therein; and a second optical fiber unit connected to the first side of the first optical fiber unit, including a hollow part in an empty state, and having an optical fluorescent material inserted into the hollow part.

상기 제2 광섬유부가 상기 제1 광섬유에 연결되지 않은 제1 측면이 막혀 있으며, 상기 제1 측면에 반사 코팅이 되어 있을 수 있다. A first side of the second optical fiber unit that is not connected to the first optical fiber may be blocked, and a reflective coating may be applied to the first side.

상기 온도 센서는, 상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 코어가 없는 제3광섬유를 더 포함할 수 있다. The temperature sensor is connected to the first side of the second optical fiber unit and may further include a third optical fiber without a core.

이 경우, 상기 제1 광섬유부의 길이인 제1 길이와, 상기 제2 광섬유의 길이인 제2 길이 그리고 상기 제3 광섬유의 길이인 제3 길이는, 제1 길이 > 제2 길이 > 제3 길이의 관계를 만족할 수 있다. 상기 제2 광섬유부의 제1 측면 또는 상기 제3 광섬유가 상기 제2 광섬유에 연결되는 상기 제3 광섬유의 측면에 반사 코팅이 되어 있을 수 있다. 또는, 상기 제2 광섬유에 연결되는 상기 제3 광섬유의 측면의 반대 측면에 반사 코팅이 되어 있을 수 있다. In this case, the first length, which is the length of the first optical fiber unit, the second length, which is the length of the second optical fiber, and the third length, which is the length of the third optical fiber, are: 1st length > 2nd length > 3rd length. You can be satisfied with your relationship. A reflective coating may be applied to the first side of the second optical fiber unit or the side of the third optical fiber where the third optical fiber is connected to the second optical fiber. Alternatively, a reflective coating may be applied to the side opposite to the side of the third optical fiber connected to the second optical fiber.

상기 제2 광섬유부는 상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 융착 접속되어 있으며, 상기 제3 광섬유부는 상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 융착 접속되어 있을 수 있다. The second optical fiber unit may be fusion-connected to a first side of the first optical fiber unit, and the third optical fiber unit may be fusion-connected to a first side of the second optical fiber unit.

본 발명의 다른 특징에 따른 온도 측정 장치는, 광원; 상기 광원으로부터 입력되는 제1 파장의 빛에 따라 제2 파장의 빛을 방출하는 광섬유 일체형 온도 센서; 및 상기 광섬유 일체형 온도 센서로부터 방출되는 제2 파장의 빛을 검출하여 온도를 측정하는 광 검출부를 포함하며, 상기 광섬유 일체형 온도 센서는, 내부에 코어가 형성되어 있는 제1 광섬유부; 및 상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 빈 상태로 되어 있는 중공부를 포함하고, 상기 중공부에 광 형광물질이 삽입되어 있는 제2 광섬유부를 포함한다. A temperature measuring device according to another feature of the present invention includes a light source; an optical fiber-integrated temperature sensor that emits light of a second wavelength according to light of a first wavelength input from the light source; and a light detection unit that measures temperature by detecting light of a second wavelength emitted from the optical fiber-integrated temperature sensor, wherein the optical fiber-integrated temperature sensor includes: a first optical fiber unit having a core formed therein; and a second optical fiber unit connected to the first side of the first optical fiber unit, including a hollow part in an empty state, and having an optical fluorescent material inserted into the hollow part.

상기 제1 파장의 빛에 상기 제2 광섬유부의 중공부의 광 형광 물질로 입사됨에 따라 상기 제2 파장의 빛이 방출되며, 주변 온도에 따라 상기 제2 파장의 빛의 세기 또는 스펙트럼이 변할 수 있다. As the light of the first wavelength is incident on the optical fluorescent material of the hollow part of the second optical fiber unit, the light of the second wavelength is emitted, and the intensity or spectrum of the light of the second wavelength may change depending on the surrounding temperature.

상기 광섬유 일체형 온도 센서는, 상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 코어 없이 클래딩으로 이루어지는 제3 광섬유를 더 포함할 수 있다. The optical fiber-integrated temperature sensor is connected to the first side of the second optical fiber unit and may further include a third optical fiber made of cladding without a core.

이 경우, 상기 제1 광섬유부의 길이인 제1 길이와, 상기 제2 광섬유의 길이인 제2 길이 그리고 상기 제3 광섬유의 길이인 제3 길이는, 제1 길이 > 제2 길이 > 제3 길이의 관계를 만족할 수 있다. In this case, the first length, which is the length of the first optical fiber unit, the second length, which is the length of the second optical fiber, and the third length, which is the length of the third optical fiber, are: 1st length > 2nd length > 3rd length. You can be satisfied with your relationship.

상기 제2 광섬유부의 제1 측면 또는 상기 제3 광섬유가 상기 제2 광섬유에 연결되는 상기 제3 광섬유의 측면에 반사 코팅이 되어 있으며, 상기 제2 파장의 빛이 상기 반사 코팅에 의해 반사되어 상기 광 검출부로 출력될 수 있다. A reflective coating is applied to the first side of the second optical fiber unit or the side of the third optical fiber where the third optical fiber is connected to the second optical fiber, and light of the second wavelength is reflected by the reflective coating to produce the light. It can be output to the detection unit.

또는, 상기 제3 광섬유부의 제1 측면에 반사 코팅이 되어 있으며, 상기 제2 파장의 빛이 상기 반사 코팅에 의해 반사되어 상기 광 검출부로 출력될 수 있다. Alternatively, a reflective coating may be applied to the first side of the third optical fiber unit, and light of the second wavelength may be reflected by the reflective coating and output to the light detection unit.

상기 온도 측정 장치는, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 광섬유 일체형 온도 센서로 진행시키고, 상기 광섬유 일체형 온도 센서로부터의 빛을 상기 광 검출부로 진행시키는, 광 서큘레이터를 더 포함할 수 있다. The temperature measuring device may further include an optical circulator that advances light from the light source to the optical fiber-integrated temperature sensor and advances light from the optical fiber-integrated temperature sensor to the light detection unit.

본 발명의 실시 예에 따르면, 광섬유 일체형 온도 센서에 의하여 다음과 같은 효과가 제공된다. According to an embodiment of the present invention, the following effects are provided by the optical fiber-integrated temperature sensor.

첫째, 광섬유 인라인 형태의 온도 센서로 구성됨에 따라, 하나의 광섬유 내부에서 광의 전송(파장 A), 온도 측정, 광의 송신(파장 B)이 가능하다. First, as it is composed of an optical fiber in-line temperature sensor, it is possible to transmit light (wavelength A), measure temperature, and transmit light (wavelength B) within one optical fiber.

둘째, 외부의 전자기적 환경 및 물리적 진동 환경에 영향을 받지 않는다.Second, it is not affected by the external electromagnetic environment and physical vibration environment.

셋째, 광 형광 물질의 안정적인 물질 특성을 이용한 온도 센서로써, 온도 센서부가 외부에 노출이 되어 있지 않아서 센서의 열화가 없고, 영구적인 사용이 가능하다. Third, as a temperature sensor using the stable material characteristics of photofluorescent material, the temperature sensor part is not exposed to the outside, so there is no deterioration of the sensor and permanent use is possible.

이외에도, 광섬유 인라인 형태의 온도 센서로 구성됨에 따라, 광의 발산, 집속에 따른 고정밀 광 정렬 문제를 해결할 수 있으며, 하나의 광섬유로 광의 전송 및 수신을 함으로써, 간단한 구조로 온도센서 제작이 가능하다. In addition, as it is composed of an optical fiber in-line temperature sensor, it is possible to solve the problem of high-precision light alignment due to divergence and concentration of light, and by transmitting and receiving light with a single optical fiber, it is possible to manufacture a temperature sensor with a simple structure.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서의 구조를 나타낸 도이다.
도 2에 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서의 코팅 상태를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서를 이용한 온도 측정 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서를 제작하는 과정을 나타낸 도이다. Figure 1 is a diagram showing the structure of an optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the coating state of an optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the structure of a temperature measuring device using an optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
Figures 4 and 5 are diagrams showing the process of manufacturing an optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서에 대하여 설명한다. Hereinafter, an optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서의 구조를 나타낸도이다. Figure 1 is a diagram showing the structure of an optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서(1)는 제1 광섬유부(10), 제2 광섬유부(20)와 제3 광섬유부(30)를 포함한다. As shown in Figure 1, the optical fiber-integrated temperature sensor 1 according to an embodiment of the present invention includes a first optical fiber unit 10, a second optical fiber unit 20, and a third optical fiber unit 30.

제1 광섬유부(10)는 내부에 코어(core)(11)가 형성되어 있는 광섬유를 포함하며, 코어(11)를 클래딩(cladding)이 둘러싸고 있는 형태의 광섬유이다.The first optical fiber unit 10 includes an optical fiber with a core 11 formed therein, and is an optical fiber in which cladding surrounds the core 11.

제2 광섬유부(20)는 내부에 코어 없이 빈 상태로 되어 있는 중공부(21)를 포함하는 중공 광섬유(hollow optical fiber)이며, 중공부(21)를 클래딩이 감싸고 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 제2 광섬유부(20)는 내부의 중공부(21)에 온도 측정을 위한 광 형광물질이 삽입되어 있다. 광 형광물질은 가루 형태일 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. The second optical fiber portion 20 is a hollow optical fiber including a hollow portion 21 that is empty without a core inside, and a cladding surrounds the hollow portion 21. In particular, the second optical fiber unit 20 according to an embodiment of the present invention has an optical fluorescent material for temperature measurement inserted into the internal hollow part 21. The photofluorescent material may be in powder form, but is not limited thereto.

제3 광섬유부(30)는 코어가 막힌 상태의 광섬유(예를 들어, 무 코어 광섬유)를 포함한다. The third optical fiber unit 30 includes an optical fiber with a blocked core (eg, coreless optical fiber).

제1 광섬유(10)의 제1 측면(예를 들어, 우측면)에 제2 광섬유부(20)가 연결되어 있으며, 제2 광섬유부(20)의 제1 측면에 제3 광섬유부(30)가 연결되어 있다. The second optical fiber unit 20 is connected to the first side (for example, the right side) of the first optical fiber 10, and the third optical fiber unit 30 is connected to the first side of the second optical fiber unit 20. It is connected.

제1 광섬유부(10)의 길이(제1 길이)에 비하여, 제2 광섬유(20)의 길이(제2 길이)가 짧으며, 제2 광섬유(20)의 길이에 비하여 제3 광섬유(30)의 길이(제3 길이)가 짧다. 즉, 제1 길이 > 제2 길이 > 제3 길이의 관계가 만족된다.Compared to the length (first length) of the first optical fiber unit 10, the length (second length) of the second optical fiber 20 is shorter, and the third optical fiber 30 is shorter than the length of the second optical fiber 20. The length (third length) is short. That is, the relationship of first length > second length > third length is satisfied.

이러한 구조로 이루어지는 광섬유 일체형 온도 센서(1)에서, 광의 반사 특성을 향상 시키기 위하여. 광섬유부의 일부면에 반사 코팅이 되어 있다. In order to improve the reflection characteristics of light in the optical fiber-integrated temperature sensor (1) having this structure. A reflective coating is applied to some surfaces of the optical fiber section.

도 2에 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서의 코팅 상태를 나타낸 도이다. Figure 2 is a diagram showing the coating state of an optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도 2에 도시되어 있듯이, 제2 광섬유부(20)의 제1 측면(또는 제3 광섬유가 제2 광섬유와 연결되는 제3 광섬유의 제2 측면)에 반사 코팅(c)이 되어 있을 수 있으며(도 2의 (a)), 또는 제3 광섬유부(30)의 제1 측면에 반사 코팅(c)이 되어 있을 수 있다(도 2의 (b)). As shown in the attached FIG. 2, a reflective coating (c) may be applied to the first side of the second optical fiber unit 20 (or the second side of the third optical fiber where the third optical fiber is connected to the second optical fiber). (Figure 2(a)), or a reflective coating (c) may be applied to the first side of the third optical fiber unit 30 (Figure 2(b)).

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서(1)는 제1 광섬유부(10)와 제2 광섬유부(20)만을 포함하는 형태로 구성될 수도 있다. 이 경우, 제2 광섬유부(20)의 제1 측면(끝단)이 막힌 형태로 구성될 수 있다. 제2 광섬유부(20)의 끝단에 아크 방전을 가하여, 끝단이 막히도록 할 수 있다. 또한, 제2 광섬유부(20)의 끝단에 반사 코팅을 할 수 있다. 제2 광섬유부(20)의 끝단이 광섬유 렌즈 형태로 모양이 형성되는데, 여기에 직접 반사코팅을 할 수도 있다. Meanwhile, the optical fiber-integrated temperature sensor 1 according to an embodiment of the present invention may be configured to include only the first optical fiber unit 10 and the second optical fiber unit 20. In this case, the first side (end) of the second optical fiber unit 20 may be configured in a closed form. An arc discharge can be applied to the end of the second optical fiber unit 20 to block the end. Additionally, a reflective coating may be applied to the end of the second optical fiber unit 20. The end of the second optical fiber unit 20 is shaped like an optical fiber lens, and a reflective coating can be applied directly to it.

다음에는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서의 동작에 대하여 설명한다. Next, the operation of the optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서를 이용한 온도 측정 장치의 구조를 나타낸 도이다. Figure 3 is a diagram showing the structure of a temperature measuring device using an optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

온도 측정을 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 따른 광섬유 일체형 온도 센서(1)를 이용하는 온도 측정 장치(100)는, 도 3에서와 같이, 광섬유 일체형 온도 센서(1)와, 광원(2) 그리고 광 검출부(3)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the temperature measuring device 100 using the optical fiber-integrated temperature sensor 1 according to an embodiment of the present invention to measure temperature includes an optical fiber-integrated temperature sensor 1, a light source 2, and light. It includes a detection unit (3).

온도 측정 장치(100)의 제1 방향(예를 들어, 도 3에서와 같이, 좌측 방향)에 광원(2)이 위치되며, 광 검출부(3)가 광섬유 일체형 온도 센서(1)로부터 출력되는 빛을 검출한다. 이를 위해, 온도 측정 장치(100)는 광 서큘레이터(4)를 더 포함할 수 있다. 광 서큘레이터(4)는 3개의 포트를 포함하며, 제1 포트를 통하여 입사되는 빛을 제3 포트를 통하여 진행시키고, 제2 포트를 통하여 입사되는 빛은 제1 포트를 통하여 진행시킨다. 예를 들어, 제2 포트를 통하여 광원(2)으로부터 입사되는 빛을 제1 포트로 진행시켜 광섬유 일체형 온도 센서(1)로 진행되도록 하고, 제1 포트를 통하여 광섬유 일체형 온도 센서(1)로부터 입사되는 빛을 제3 포트로 진행시켜 광 검출부(3)로 출력되도록 한다. The light source 2 is located in the first direction (e.g., left direction as in FIG. 3) of the temperature measuring device 100, and the light detection unit 3 detects light output from the optical fiber-integrated temperature sensor 1. Detect. To this end, the temperature measuring device 100 may further include an optical circulator 4. The optical circulator 4 includes three ports, and causes light incident through the first port to proceed through the third port, and light incident through the second port to proceed through the first port. For example, the light incident from the light source 2 through the second port is transmitted to the first port and proceeds to the optical fiber-integrated temperature sensor 1, and is incident from the optical fiber-integrated temperature sensor 1 through the first port. The light proceeds to the third port and is output to the light detection unit 3.

이러한 상태에서, 광원(2)으로부터의 광이 광섬유 일체형 온도 센서(1)로 입력되면, 광섬유 일체형 온도 센서(1)의 제2 광섬유부(20)의 광 형광 물질에 특정 A 파장의 광이 쪼이게 된다. 이에 따라 광섬유 일체형 온도 센서(1)의 광 형광 물질에 의해 다른 특정 B 파장의 빛이 방출된다. 즉, 특정 B 파장의 빛은 제2 광섬유부(20)의 제1 측면이나 제3 광섬유부(30)의 제1 측면의 반사 코팅에 의해 반사되어 광 검출부(3)로 출력된다. 이와 같이 광섬유 일체형 온도 센서(1)에 의해 방출되는 빛의 세기 또는 스펙트럼이 온도에 따라 일정하게 변하는데, 이를 이용하여 온도를 측정할 수 있다. In this state, when light from the light source 2 is input to the optical fiber-integrated temperature sensor 1, light of a specific A wavelength is irradiated to the photofluorescent material of the second optical fiber portion 20 of the optical fiber-integrated temperature sensor 1. This happens. Accordingly, light of a different specific B wavelength is emitted by the optical fluorescent material of the optical fiber-integrated temperature sensor 1. That is, light of a specific B wavelength is reflected by the reflective coating on the first side of the second optical fiber unit 20 or the first side of the third optical fiber unit 30 and is output to the light detection unit 3. In this way, the intensity or spectrum of light emitted by the optical fiber-integrated temperature sensor 1 changes constantly depending on the temperature, and the temperature can be measured using this.

이와 같이, 광섬유 일체형 온도 센서(1)에서, 광섬유를 통해서 특정 A 파장의 광을 광섬유에 내장되도록(Embedded) 제작된 형광물질로 보내고, 이때 방출된 특정 파장 B의 빛이 다시 반사되어 광섬유를 통해서 출력되는 것을 검출하여, 온도를 판별한다. 광 검출부(3)는 광섬유 일체형 온도 센서(1)에서 방출되는 파장 B만 선별하여 검출하여, 온도를 측정한다. In this way, in the optical fiber-integrated temperature sensor 1, light of a specific wavelength A is sent through an optical fiber to a fluorescent material manufactured to be embedded in the optical fiber, and the light of a specific wavelength B emitted at this time is reflected again and passes through the optical fiber. Detect the output and determine the temperature. The light detection unit 3 selects and detects only the wavelength B emitted from the optical fiber-integrated temperature sensor 1 and measures the temperature.

다음에는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서를 제작하는 방법에 대해서 설명한다. Next, a method of manufacturing an optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 광섬유 일체형 온도 센서를 제작하는 과정을 나타낸 도이다. Figures 4 and 5 are diagrams showing the process of manufacturing an optical fiber-integrated temperature sensor according to an embodiment of the present invention.

먼저, 첨부한 도 4에 도시되어 있듯이, 코어(11)를 포함하는 클래딩으로 이루어지는 제1 광섬유부(10)(도 4의(a))와, 코어 없이 빈 중공부(21)를 포함하는 클래딩으로 이루어지는 제2 광섬유부(20)(도 4의 (b))를 접속한다. 제1 광섬유부(10)와 제2 광섬유부(20)를 접속하기 위하여, 융착접속(Fusion splicing)을 할 수 있다 (도 4의 (c)). 이후, 제2 광섬유부(20)의 일부분을 절단하며, 예를 들어, 제2 광섬유부(20)의 길이를 수 mm 자른다(도 4의 (d)). First, as shown in the attached FIG. 4, the first optical fiber portion 10 ((a) of FIG. 4) is made of cladding including a core 11, and the cladding includes an empty hollow portion 21 without a core. The second optical fiber unit 20 (Figure 4(b)) consisting of is connected. To connect the first optical fiber unit 10 and the second optical fiber unit 20, fusion splicing can be performed (FIG. 4(c)). Afterwards, a portion of the second optical fiber unit 20 is cut, for example, the length of the second optical fiber unit 20 is cut by several millimeters ((d) in FIG. 4).

다음, 도 5에 도시되어 있듯이, 제1 광섬유부(10)와 접속되어 있는 제2 광섬유부(20)의 중공부(21)에 광 형광물질을 삽입한다(도 5의 (a)). 형광물질이 삽입된 제2 광섬유부(20)의 제1 측면에, 코어가 없는 무코어 형태의 광섬유인 제3 광섬유부(30)(도 5의 (b))를 접속시킨다(도 5의 (c)). 이 경우에도, 제2 광섬유부(20)에 제3 광섬유부(30)를 접속하기 위하여, 융착접속을 할 수 있다. 이후, 제3 광섬유부(30)의 일부를 절단하여 제3 광섬유부(30)가 소정 길이가 되도록 한다(도 5의 (d)). 예를 들어, 제3 광섬유부(30)의 길이를 수 mm 자른다. Next, as shown in FIG. 5, an optical fluorescent material is inserted into the hollow portion 21 of the second optical fiber portion 20 connected to the first optical fiber portion 10 ((a) of FIG. 5). The third optical fiber unit 30 (FIG. 5(b)), which is a coreless optical fiber without a core, is connected to the first side of the second optical fiber unit 20 into which the fluorescent material is inserted (FIG. 5(b) c)). In this case as well, in order to connect the third optical fiber unit 30 to the second optical fiber unit 20, fusion splicing can be performed. Afterwards, a portion of the third optical fiber unit 30 is cut so that the third optical fiber unit 30 has a predetermined length (Figure 5(d)). For example, the third optical fiber unit 30 is cut to a length of several millimeters.

이러한 과정을 통하여, 제1 광섬유부(10)와 형광물질이 삽입된 제2 광섬유부(20) 그리고 제3 광섬유부(30)가 접속된, 광섬유 일체형 온도 센서가 제작된다. Through this process, an optical fiber-integrated temperature sensor is manufactured in which the first optical fiber unit 10, the second optical fiber unit 20 into which the fluorescent material is inserted, and the third optical fiber unit 30 are connected.

한편, 이러한 제작 과정에서, 순서를 변경할 수도 있다. 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 도 4에서와 같은 과정을 거쳐서 제1 광섬유부(10)와 제2 광섬유부(20)가 서로 접속된 다음에 2 광섬유부(20)에 광 형광물질을 삽입할 수도 있고, 이와는 달리, 제2 광섬유부(20)에 광 형광물질을 먼저 삽입한 다음에 제1 광섬유부(10)와 2 광섬유부(20)를 접속시킬 수 있다. 또는, 광 형광 물질이 삽입된 제2 광섬유부(20)와 코어가 없는 제3 광섬유부(300를 먼저 접속시킨 다음에, 제2 광섬유부(20)의 제2 측면에 제1 광섬유부(10)를 접속시킬 수도 있다. 다양한 제조 과정을 통하여 도 1과 같은 형태의 광섬유 일체형 온도 센서를 생성할 수 있다. Meanwhile, during this production process, the order may be changed. For example, as described above, the first optical fiber unit 10 and the second optical fiber unit 20 are connected to each other through the same process as in FIG. 4, and then an optical fluorescent material is inserted into the second optical fiber unit 20. Alternatively, the optical fluorescent material may first be inserted into the second optical fiber unit 20 and then the first optical fiber unit 10 and the second optical fiber unit 20 may be connected. Alternatively, the second optical fiber unit 20 into which the photofluorescent material is inserted and the third optical fiber unit 300 without a core are first connected, and then the first optical fiber unit 10 is attached to the second side of the second optical fiber unit 20. ) can also be connected. An optical fiber-integrated temperature sensor of the type shown in FIG. 1 can be produced through various manufacturing processes.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.

Claims (14)

광섬유 일체형 온도 센서로서,
내부에 코어가 형성되어 있는 제1 광섬유부;
상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 빈 상태로 되어 있는 중공부를 포함하고, 상기 중공부에 광 형광물질이 삽입되어 있는 제2 광섬유부; 및
상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 코어가 없는 제3광섬유부
를 포함하고,
상기 제1 광섬유부의 길이인 제1 길이와, 상기 제2 광섬유부의 길이인 제2 길이 그리고 상기 제3 광섬유부의 길이인 제3 길이는, 제1 길이 > 제2 길이 > 제3 길이의 관계를 만족하는,
온도 센서.As an optical fiber integrated temperature sensor,
a first optical fiber unit having a core formed therein;
a second optical fiber unit connected to a first side of the first optical fiber unit, including an empty hollow part, and having an optical fluorescent material inserted into the hollow part; and
A third optical fiber unit connected to the first side of the second optical fiber unit and without a core.
Including,
The first length, which is the length of the first optical fiber unit, the second length, which is the length of the second optical fiber unit, and the third length, which is the length of the third optical fiber unit, satisfy the relationship of first length > second length > third length. doing,
temperature Senser. 제1항에 있어서,
상기 제2 광섬유부가 상기 제1 광섬유부에 연결되지 않은 제1 측면이 막혀 있으며, 상기 제1 측면에 반사 코팅이 되어 있는, 온도 센서.According to paragraph 1,
A temperature sensor in which a first side of the second optical fiber portion that is not connected to the first optical fiber portion is blocked, and a reflective coating is applied to the first side. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 광섬유부의 제1 측면 또는 상기 제3 광섬유부가 상기 제2 광섬유부에 연결되는 상기 제3 광섬유부의 측면에 반사 코팅이 되어 있거나, 또는,
상기 제2 광섬유부에 연결되는 상기 제3 광섬유부의 측면의 반대 측면에 반사 코팅이 되어 있는, 온도 센서.According to paragraph 1,
A reflective coating is applied to the first side of the second optical fiber unit or the side of the third optical fiber unit connected to the third optical fiber unit, or,
A temperature sensor having a reflective coating on a side opposite to the side of the third optical fiber section connected to the second optical fiber section. 제1항에 있어서,
상기 제2 광섬유부는 상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 융착 접속되어 있으며, 상기 제3 광섬유부는 상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 융착 접속되어 있는, 온도 센서.According to paragraph 1,
The temperature sensor wherein the second optical fiber portion is fusion-spliced to a first side of the first optical fiber portion, and the third optical fiber portion is fusion-spliced to a first side of the second optical fiber portion. 광원;
상기 광원으로부터 입력되는 제1 파장의 빛에 따라 제2 파장의 빛을 방출하는 광섬유 일체형 온도 센서; 및
상기 광섬유 일체형 온도 센서로부터 방출되는 제2 파장의 빛을 검출하여 온도를 측정하는 광 검출부
를 포함하며,
상기 광섬유 일체형 온도 센서는,
내부에 코어가 형성되어 있는 제1 광섬유부;
상기 제1 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 빈 상태로 되어 있는 중공부를 포함하고, 상기 중공부에 광 형광물질이 삽입되어 있는 제2 광섬유부; 및
상기 제2 광섬유부의 제1 측면에 연결되어 있으며, 코어 없이 클래딩으로 이루어지는 제3 광섬유부
를 포함하고,
상기 제1 광섬유부의 길이인 제1 길이와, 상기 제2 광섬유부의 길이인 제2 길이 그리고 상기 제3 광섬유부의 길이인 제3 길이는, 제1 길이 > 제2 길이 > 제3 길이의 관계를 만족하는,
온도 측정 장치.light source;
an optical fiber-integrated temperature sensor that emits light of a second wavelength according to light of a first wavelength input from the light source; and
A light detection unit that measures temperature by detecting light of the second wavelength emitted from the optical fiber-integrated temperature sensor.
Includes,
The optical fiber integrated temperature sensor,
a first optical fiber unit having a core formed therein;
a second optical fiber unit connected to a first side of the first optical fiber unit, including an empty hollow part, and having an optical fluorescent material inserted into the hollow part; and
A third optical fiber unit connected to the first side of the second optical fiber unit and made of cladding without a core.
Including,
The first length, which is the length of the first optical fiber unit, the second length, which is the length of the second optical fiber unit, and the third length, which is the length of the third optical fiber unit, satisfy the relationship of first length > second length > third length. doing,
Temperature measuring device. 제6항에 있어서
상기 제1 파장의 빛에 상기 제2 광섬유부의 중공부의 광 형광 물질로 입사됨에 따라 상기 제2 파장의 빛이 방출되며, 주변 온도에 따라 상기 제2 파장의 빛의 세기 또는 스펙트럼이 변하는, 온도 측정 장치.In paragraph 6
As the light of the first wavelength is incident on the photofluorescent material of the hollow part of the second optical fiber unit, the light of the second wavelength is emitted, and the intensity or spectrum of the light of the second wavelength changes depending on the surrounding temperature. Temperature measurement Device. 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 제2 광섬유부의 제1 측면 또는 상기 제3 광섬유부가 상기 제2 광섬유부에 연결되는 상기 제3 광섬유부의 측면에 반사 코팅이 되어 있으며, 상기 제2 파장의 빛이 상기 반사 코팅에 의해 반사되어 상기 광 검출부로 출력되거나, 또는,
상기 제3 광섬유부의 제1 측면에 반사 코팅이 되어 있으며, 상기 제2 파장의 빛이 상기 반사 코팅에 의해 반사되어 상기 광 검출부로 출력되는, 온도 측정 장치.According to clause 6,
A reflective coating is applied to the first side of the second optical fiber unit or the side of the third optical fiber unit where the third optical fiber unit is connected to the second optical fiber unit, and light of the second wavelength is reflected by the reflective coating to output to the light detection unit, or
A temperature measuring device in which a reflective coating is applied to the first side of the third optical fiber unit, and light of the second wavelength is reflected by the reflective coating and output to the light detection unit. 제6항에 있어서,
상기 광원으로부터의 빛을 상기 광섬유 일체형 온도 센서로 진행시키고, 상기 광섬유 일체형 온도 센서로부터의 빛을 상기 광 검출부로 진행시키는, 광 서큘레이터
를 더 포함하는, 온도 측정 장치.
According to clause 6,
An optical circulator that advances light from the light source to the optical fiber-integrated temperature sensor and advances light from the optical fiber-integrated temperature sensor to the light detection unit.
Further comprising a temperature measuring device.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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