광파이버 진동 센서로서의 파이버 브래그 격자와 파브리-페로 간섭계(Prospects for Fibre Bragg Gratings and fabry-perot interferometers in)

전문가 제언

□ 압전형, 압저항형, 용량형과 같은 실리콘 가속도 센서는 우수한 감도와 다양한 측정 범위를 가지고 많은 부분에 이용되고 있다. 그러나 실리콘 가속도 센서는 전자기적 간섭에 민감하고 온도 영향을 많이 받기 때문에 그에 대한 보완이 필요하며 더욱이 특수한 환경에서는 사용이 불가능하다. 한편 광파이버 센서는 전자기적 간섭에 거의 영향을 받지 않고 온도에 대한 특성도 우수하다. 그리고 전송손실이 거의 없으므로 유해한 환경에서 원거리 측정이 가능하다.

□ 현재 광파이버를 이용한 다양한 센서가 개발되고 있다. 그중 광파이버를 이용한 가속도 센서는 광파이버의 특성상 지속적이고 장기적인 모니터링에 많이 사용되어, 대형 타워의 휨 정도를 모니터링 하는 것과 땅속 깊은 곳에서의 지진진단, 교량의 진동 파악 등에 많이 이용되고 있다. 이러한 것은 높은 온도에 잘 견디며, 전자기적 영향에 민감하지 않고 원거리 측정이 가능한 광파이버 센서의 속성과 잘 부합되기 때문이다.

□ 2002년 경북대학교에서 수행한 실험결과를 소개한다. TiO2 광 반사막을 용융 접합하여 제조한 광파이버 파브리-페로 간섭계(FFPI)를 이용한 광 간섭형 가속도 센서는 외부인가 진동에 빠른 위상 변화를 나타내었으며, 용융 접합법을 이용한 TiO2 박막의 광 반사 특성을 효과적으로 제어할 수 있었다. 용융 접합에 의해 제조된 광파이버 파브리-페로 간섭계와 실리콘 지지대를 결합시킨 광 간섭형 가속도 센서는 선형 영역에서 높은 감도를 나타내었으며, 낮은 가속도 범위에서 미진 측정이 가능하였다.

□ 광파이버 센서의 전기기기 진동 센서로써의 이용을 살펴보면 광파이버 센서는 1970년대 후반에 나오기 시작하였으며 광 트랜스듀서의 발전과 더불어 전기기기의 국부적인 원격 진동측정에 이용되게 되었다. 레이저 기술의 발전은 다른 센서와 비교하여 비접촉의 동요가 없는 장점으로 광섬유 기술과 결합하여 전기기기의 진동센서에 새로운 발전을 제공하였다. 특별히 간섭계 기술은 매우 높은 측정 민감도를 나타내므로 파브리-페로(Fabry-Perot) 간섭계를 이용한 광파이버 센서가 나타나게 되었다. 이 논문에서는 파이버 브래그 격자와 파브리-페로 간섭계, 강도 원리의 광파이버 기술을 이용한 진동센서에 대하여 리뷰 하였으며, 이중파장 신호 인테로게이션 진동신호 평가에 대하여 리뷰 하였다.

□ 파브리-페로 간섭계의 다른 분야 이용을 살펴보면, 파브리-페로 간섭계에 레이저 주파수를 locking 시킬 수 있는 기술과 이에 필요한 반도체 레이저의 주파수 안정화 및 tuning 기술로 파브리-페로 간섭계를 이용한 초정밀 거리 측정도 가능하다. 또한 천문학과 지구자장의 측정 등에의 이용도 보고 되었다.

저자

Gangopadhyay, TK

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2004

권(호)

113(1)

잡지명

SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

20~38

분석자

김*수

분석물

• 광파이버 진동 센서.pdf [247,641 byte]

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