KR20080004785U - Fiber optic strain gauge apparatus - Google Patents
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Abstract
본 고안은 광섬유 변형률 센서 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an optical fiber strain sensor device.
본 고안은, 변형률을 측정하는 광섬유 변형률 센서와, 상기 광섬유 변형률 센서를 인장된 상태로 양측에서 고정하며 구조물에 대해 고정되는 한쌍의 지지대와, 상기 일측 지지대에서 상기 광섬유 변형률 센서의 고정 부위를 수평방향으로 이동시키기 위해 구비되는 수평이동수단을 포함한다. The present invention, the optical fiber strain sensor for measuring the strain, a pair of supports fixed to the structure and fixed to both sides in the tensioned state of the optical fiber strain sensor, and the fixed portion of the optical fiber strain sensor in the one side support in the horizontal direction It includes a horizontal moving means provided to move to.
따라서, 광섬유 변형률 센서에 대한 캘리브레이션을 매우 용이하고 신속하면서 정밀하게 실시할 수 있는 효과가 있다. Therefore, the calibration of the optical fiber strain sensor can be performed very easily, quickly and precisely.
광섬유, 격자, 변형률, 센서, 인장, 장력, 캘리브레이션 Fiber optic, grating, strain, sensor, tensile, tension, calibration
Description
도 1은 광섬유 변형률 센서가 선박에 설치된 것을 보여주는 도면, 1 is a view showing that the optical fiber strain sensor is installed on the ship,
도 2는 종래 기술에 따른 광섬유 변형률 센서 장치를 보여주는 도면, 2 is a view showing an optical fiber strain sensor device according to the prior art,
도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 변형률 센서 장치를 보여주는 도면, 3 is a view showing an optical fiber strain sensor device according to an embodiment of the present invention,
도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 보호커버를 보여주는 도면이다. 4 is a view showing a protective cover according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 광섬유 변형률 센서 12 : 광섬유10 fiber
12a : 격자센서부 20, 30 : 지지대12a:
20a : 상판 20b : 하판20a:
20a-1 : 슬라이딩홈 20b-1 : 슬라이딩돌기20a-1:
20a-2 : 상판측 브래킷 20b-2 : 하판측 브래킷20a-2: Upper
20b-2-1 : 나사공 21, 31 : 고정브래킷20b-2-1:
22 : 조절볼트22: adjusting bolt
본 고안은 광섬유 변형률 센서 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광섬유 변형률 센서를 양측에서 고정하는 지지대 중 일측 지지대에서 광섬유 변형률 센서 고정 부위를 수평방향으로 이동시킬 수 있도록 하여, 광섬유 변형률 센서의 인장 정도를 조절하여 캘리브레이션(calibration)을 실시할 수 있게 되는 광섬유 변형률 센서 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an optical fiber strain sensor device, and more particularly, it is possible to move the optical fiber strain sensor fixing part in the horizontal direction in one support of the support for fixing the optical fiber strain sensor on both sides, the tension degree of the optical fiber strain sensor It relates to an optical fiber strain sensor device that can be adjusted to perform the calibration (calibration).
일반적으로, 선박의 안전 운항 측면에서, 선체의 변형량(즉, 응력 변화)을 측정하여 운용자에게 제공하는 것은 선체를 상시 감시한다는 의미로, 중요한 항해 보조수단이 되게 된다. In general, in terms of the safe operation of a ship, measuring the amount of deformation (ie stress change) of the hull and providing it to the operator means monitoring the hull at all times, which becomes an important navigation aid.
즉, 선박은 적재 화물 및 운항 조건 등에 따라 그 선체가 압축 또는 인장되도록 변형을 일으키게 되므로 이 변형량을 측정하여 제공하는 것이며, 이를 위해 근래에는 우수한 측정능력을 갖는 광섬유 변형률 센서를 이용하고 있다. That is, since the ship is to be deformed so that the hull is compressed or tensioned according to the load cargo and operating conditions, it is to measure and provide this amount of deformation, and in order to this end, in recent years, the optical fiber strain sensor having an excellent measurement capability is used.
해당 광섬유 변형률 센서로는 격자형 광섬유 센서(Fiber Bragg Grating : FBG)를 주로 이용하고 있으며, 이 격자형 광섬유 센서는 광섬유 케이블의 특정위치에 격자형태로 형성되는 격자센서부를 일체로 구비하며, 따라서 설치된 구조물의 변형에 상응되게 그 격자센서부의 격자 간격이 압축 또는 인장되면서 해당 격자센서부로부터 발생되는 반사파장(즉, 브래그 파장)이 변화되게 되므로, 이 반사파장의 변화를 계측하여 변형량을 측정할 수 있게 된다. The fiber strain sensor is mainly used as a fiber bragg grating (FBG), and the grating fiber optic sensor is provided with a grating sensor unit which is formed in a lattice shape at a specific position of an optical fiber cable and is thus installed. As the lattice spacing of the lattice sensor unit is compressed or stretched corresponding to the deformation of the structure, the reflected wavelength (that is, Bragg wavelength) generated from the lattice sensor unit is changed, so that the amount of deformation can be measured by measuring the change of the reflected wavelength. Will be.
이러한 광섬유 변형률 센서의 가장 큰 장점으로는 다수개의 표적지점에 대한 변형량를 측정할 수 있다는 것으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 한가닥의 광섬유(12)에 다수개의 격자센서부(12a)를 형성하고 이들 다수개의 격자센서부(12a)를 이용하여 선체(s)상의 여러 표적지점에 대한 변형량을 측정할 수 있게 된다. The biggest advantage of the optical fiber strain sensor is that it is possible to measure the deformation amount of a plurality of target points, as shown in Figure 1, to form a plurality of
그리고, 광섬유 변형률 센서(10)를 구조물에 대해 설치함에 있어 종래에는 그 자체를 구조물에 직접 부착하는 방법이 이용되었으나 그 설치 및 취급이 매우 까다로워, 최근에는 별도의 장착용 고정구를 이용하는 방법이 개발되었다. In addition, the method of directly attaching the
이와 관련하여, 대한민국 등록특허 10-0495416호에는 광섬유격자센서용 고정구가 개시되어 있으며, 해당 기술을 도 2에 나타낸다. In this regard, Korean Patent No. 10-0495416 discloses a fixture for an optical fiber grating sensor, and the technique is shown in FIG. 2.
해당 기술을 살펴 보면, 광섬유 변형률 센서(10)의 광섬유(12)는 적당한 인장력을 갖도록 팽팽하게 당겨진 상태로 설치되어야만 이후 정확한 변형률 값을 측정할 수 있으므로, 중간부에 격자센서부(미도시)를 갖는 광섬유(12)를 팽팽하게 인장되도록 한 상태에서 그 양측을 서로 이격되는 한쌍의 고정편(4)으로 고정하고, 해당 고정편(4)을 구조물의 표면에 대해 취부 고정하며, 광섬유 변형률 센서(10)는 보호관(2)내에 삽입되어 보호될 수 있게 된다. Looking at the technology, since the
그러나, 이상과 같은 종래의 광섬유 변형률 센서 장치는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다. However, the conventional optical fiber strain sensor device as described above has the following problems.
즉, 교량, 터널과 같은 구조물과 달리 선박의 경우에는 화물의 적재 조건 등에 따라 변형량이 매우 유동적이게 되므로, 수시로 광섬유 변형률 센서(10)의 인장된 정도, 즉 장력을 조정하는 캘리브레이션(calibration)을 실시하여 영점을 다시 맞춤으로써 이후 정확한 변형량을 측정할 수 있도록 해야 하는데, 종래 기술에 따르면 일단 설치 후 그 장력을 조절할 수 없다는 문제점이 있었다. In other words, unlike structures such as bridges and tunnels, in the case of ships, the amount of deformation becomes very fluid according to the loading conditions of cargoes, and thus the calibration is performed to adjust the degree of tension of the optical
물론, 종래 기술의 경우에도 설치된 상태를 해체하고 광섬유 변형률 센 서(10)의 인장력을 조절할 수는 있지만, 매우 오랜 시간 및 많은 노력이 소요되는 난이한 작업으로, 사실상 인장력 조절이 불가능하고, 또한 인장력을 정밀하게 조절할 수도 없었다. Of course, in the case of the prior art, it is possible to dismantle the installed state and adjust the tensile force of the optical
본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 설치된 상태에서 매우 용이하고 신속하면서 정밀하게 장력을 조정하여 캘리브레이션을 실시할 수 있는 광섬유 변형률 센서 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical fiber strain sensor device that can be calibrated by adjusting the tension very easily, quickly and precisely in an installed state.
본 고안의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 고안의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above object and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 광섬유 변형률 센서 장치는, 변형률을 측정하는 광섬유 변형률 센서와, 상기 광섬유 변형률 센서를 인장된 상태로 양측에서 고정하며 구조물에 대해 고정되는 한쌍의 지지대와, 상기 일측 지지대에서 상기 광섬유 변형률 센서의 고정 부위를 수평방향으로 이동시키기 위해 구비되는 수평이동수단을 포함한다. The optical fiber strain sensor device of the present invention for achieving the above object, the optical fiber strain sensor for measuring the strain, a pair of supports fixed to the structure by fixing the optical fiber strain sensor in a tensioned state, and the one side It includes a horizontal moving means provided to move the fixed portion of the optical fiber strain sensor in the horizontal direction on the support.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 변형률 센서 장치를 나타낸다. 3 shows an optical fiber strain sensor device according to a preferred embodiment of the present invention.
본 고안에 따른 광섬유 변형률 센서 장치는, 중간부에 격자센서부(12a)를 갖는 광섬유(12)로 이루어져 변형률을 측정하는 광섬유 변형률 센서(10)와, 이 광섬유 변형률 센서(10)를 적정하게 인장되도록 한 상태로 양측에서 상면측을 통해 고정하며 하면측을 통해 구조물에 취부 고정되는 양측 한쌍의 지지대(20, 30)와, 설치된 광섬유 변형률 센서(10)의 장력을 조절하기 위해 일측 지지대(20)에서 광섬유 변형률 센서(10) 고정 부위를 수평방향으로 이동시키기 위해 구비되는 수평이동수단을 포함하게 된다. The optical fiber strain sensor device according to the present invention is composed of an
여기서, 수평이동수단은, 일측 지지대(20)의 일부를 이루도록 하부측에 구비되며 하면측을 통해 구조물에 취부 고정되는 하판(20b)과, 일측 지지대(20)의 일부를 이루도록 하판(20b)상에서 슬라이딩 이동 가능하게 상부측에 구비되며 상면측을 통해 광섬유 변형률 센서(10)의 일측을 고정하는 상판(20a)과, 고정된 하판(20b)에 대해 상판(20a)을 밀거나 잡아당겨 이동시키게 되는 이동조작수단으로 이루어지게 된다. Here, the horizontal movement means is provided on the lower side to form a part of the one
이때, 하판(20b)상에서 상판(20a)이 수평방향으로 안내되면서 슬라이딩 이동될 수 있도록 상판(20a)과 하판(20b)에는 서로 형합을 이루는 슬라이딩홈(20a-1)과 슬라이딩돌기(20b-1)가 각기 구비될 수 있다. At this time, the upper plate (20a) and the sliding projection (20a-1) and the sliding projection (20b-1) forming a mutually formed in the upper plate (20a) and the lower plate (20b) so that the upper plate (20a) is slid and moved in the horizontal direction on the lower plate (20b) ) May be provided respectively.
또한, 이동조작수단은, 상판(20a)측에 그 일단이 고정되고 하판(20b)측에 대해서는 나사결합을 이루어 그 회전에 따라 하판(20b)에 대해 상판(20a)을 밀거나 잡아당겨 이동시킬 수 있는 조절볼트(22)로 이루어질 수 있다. In addition, one end of the moving operation means is fixed to the
물론, 도시된 바와 같이, 상판(20a)측에서 연장되도록 형성되는 상판측 브래 킷(20a-2)에 조절볼트(22)의 일단이 고정되고, 하판(20b)측에서 연장되도록 형성되는 하판측 브래킷(20b-2)상의 나사공(20b-2-1)에 조절볼트(22)가 관통되게 체결될 수 있다. Of course, as shown, one end of the
덧붙여, 광섬유 변형률 센서(10)의 양측을 양측 지지대(20, 30)의 상면측에 고정하는 방법으로는 고착제를 이용하거나 별도의 고정브래킷(21, 31)을 이용하는 등 적절한 방법을 채택할 수 있다. In addition, as a method of fixing the both sides of the optical
또한, 양측 지지대(20, 30)의 하면측을 구조물에 고정하는 방법은 접착제나 고정볼트를 이용하거나 용접을 이용하는 등 적절한 방법을 채택할 수 있다. In addition, the method of fixing the lower surface side of the both sides of the support (20, 30) to the structure may use a suitable method such as using an adhesive or fixing bolts or welding.
그리고, 수평이동수단이 구비되지 않는 타측 지지대(30)는 구지 상판과 하판으로 나누어져 구비될 필요성은 없으며, 하나의 판으로 이루어질 수도 있고, 물론 양측 지지대(20, 30)의 높이는 동일해야 한다. And, the
이상과 같은 광섬유 변형률 센서 장치의 설치 방법에 대해 설명하면, 먼저, 양측 지지대(20, 30)를 적정거리 이격시켜 구조물상에 고정하여 설치한 다음, 양측 지지대(20, 30)의 상면을 통해 인장된 상태의 광섬유 변형률 센서(10)의 양측을 각각 고정하게 된다. Referring to the installation method of the optical fiber strain sensor device as described above, first, the two side support (20, 30) is fixed and installed on the structure spaced apart by a suitable distance, and then tensioned through the upper surface of both support (20, 30) Both sides of the optical
이로써, 그 설치는 완료될 수 있으며, 이와 같이 설치된 상태에서 이후 광섬유 변형률 센서(10)는 구조물의 변형량을 측정하여 제공하게 된다. As a result, the installation may be completed, and in this state, the optical
그리고, 이와 같이 사용됨에 있어 구조물은 적재 화물 조건 등의 변화에 따라 변형을 일으키게 되고, 이러한 변형이 반복됨으로써 구조물 및 광섬유 변형율 센서(10)의 설치 상태에 변형이 발생되게 되어, 결국 해당 광섬유 변형율 센서(10) 의 기본 출력값이 변화되어 부정확한 측정값을 나타나게 된다. In addition, in this manner, the structure is deformed according to changes in loading conditions, such that the deformation is repeated, so that deformation is generated in the installation state of the structure and the optical
따라서, 주기적으로 광섬유 변형률 센서(10)의 장력을 조절하여 기본 출력값에 대한 캘리브레이션을 실시하게 되며, 이때에는 계산을 통해 현재 구조물의 변형량에 상응하는 현재 합당한 광섬유 변형률 센서(10)의 변형량을 예측하고, 해당 예측 변형량에 상당하는 기본 출력값을 출력하도록 조정하기 위해 일측 지지대(20)의 상판(20a)을 수평방향으로 이동시키게 된다. Therefore, the tension of the optical
즉, 운용자는 조절볼트(22)를 정방향 또는 역방향으로 회전시켜 일측 지지대(20)의 상판(20a)이 타측 지지대(30)에 대해 보다 이격되거나 근접되도록 하여 광섬유 변형률 센서(10)의 장력이 변화되도록 조정하며, 광섬유 변형률 센서(10)로부터의 기본 출력값이 정확히 맞추어진 시점에서 조절볼트(22)에 대한 조작을 정지하게 된다. That is, the operator rotates the
이 과정에서, 운용자의 조절볼트(22)에 대한 회전 조작에 따라 해당 조절볼트(22)의 일단에 고정되어 있는 상판(20a)이 고정된 하판(20b)에 대해 수평방향으로 슬라이딩 이동되게 되며, 그 슬라이딩 이동시 서로 형합을 이루고 있는 슬라이딩돌기(20b-1)와 슬라이딩홈(20a-1)에 의해 상판(20a)이 정확한 직선방향으로 슬라이딩될 수 있게 된다. In this process, the
덧붙여, 광섬유 변형률 센서(10)는 설치된 상태에서 외부 물체의 접촉에 의해 쉽게 단락될 수 있는 등 손상이 발생될 수 있으므로, 설치된 광섬유 변형률 센서(10)측으로 외부 물체가 근접하는 것을 차단하기 위해, 도 4에 나타낸 바와 같은 보호커버(40)가 광섬유 변형률 센서(10) 및 양측 지지대(20, 30)를 덮도록 추가로 구비될 수 있다. In addition, since the optical
해당 보호커버(40)는 하면측이 개방되는 박스형태로 내부에 광섬유 변형률 센서(10) 및 양측 지지대(20, 30)가 수용되게 되며, 그 좌우 양측면상에는 광섬유 변형률 센서(10)의 광섬유(12)가 통과되도록 하기 위한 관통홈(40a)이 형성되고, 해당 보호커버(40)는 그 하단부측을 통해 구조물에 대해 고정볼트 등으로 취부 고정될 수 있다. The
이상, 상기 내용은 본 고안의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안의 당업자는 본 고안의 요지를 변경시킴이 없이 본 고안에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.As described above, the above description merely illustrates a preferred embodiment of the present invention, and those skilled in the art should recognize that modifications and changes can be made to the present invention without changing the subject matter of the present invention.
본 고안에 따르면, 광섬유 변형률 센서에 대한 캘리브레이션을 매우 용이하고 신속하면서 정밀하게 실시할 수 있는 효과가 달성될 수 있다. According to the present invention, the effect of very easily, quickly and precisely calibrating the optical fiber strain sensor can be achieved.
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KR2020070006311U KR20080004785U (en) | 2007-04-17 | 2007-04-17 | Fiber optic strain gauge apparatus |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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2007
- 2007-04-17 KR KR2020070006311U patent/KR20080004785U/en not_active Application Discontinuation
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