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2011
변형과 온도의 동시 측정을 위한 삼중 광섬유격자 센서 Triple Fiber Bragg Grating Sensor for Simultaneous Measurement of Strain and Temperature
한국물리학회
논문정보
Publisher
새물리
Issue Date
2011-09-01
Keywords
-
Citation
-
Source
-
Journal Title
-
Volume
61
Number
9
Start Page
885
End Page
892
DOI
ISSN
03744914
Abstract
변형과 온도를 동시에 측정하기 위하여 단일 광섬유격자와 광섬유격자쌍으로 구성된 삼중 광섬유격자 센서를 제안하였다. 광섬유격자쌍은 두 개의 동일한 격자로 구성되어 두 격자의 간섭효과에 의해 작은 파장 폭을 갖는 피크들로 구성되는 스펙트럼 특성을 가졌다. 이러한 특성을 이용하여 단일 격자보다 잡음에 강하고, 높은 정확도의 파장 변화 측정이 가능하다. 또한, 두 격자 사이의 간격 변화에 따른 스펙트럼 패턴의 주파수 변화를 활용하여 센서에 다중화 기능을 부여할 수 있다. 전달행렬법(Transfer Matrix Method, TMM)을 이용하여 삼중 광섬유격자 센서의 반사 스펙트럼을 계산하고, 변형과 온도에 따라 선형적으로 이동하는 스펙트럼 특성을 컴퓨터 모의실험을 통하여 확인하였다. 또한 전달행렬법과 Nelder-Mead Simplex 알고리즘을 사용한 최적화 프로그램을 통하여 온도와 변형을 찾는 디모듈레이션을 수행하였다. 위상마스크 방법을 이용하여 삼중 광섬유격자 센서를 제작하여, 온도와 변형에 따른 스펙트럼 특성을 확인하였다. 본 실험에서의 광섬유격자 쌍의 온도 민감도는 8 pm/$^\circ$C이며, 단일격자의 변형 민감도는 1.2 pm/$\mu\varepsilon$ 임을 보였다. 이론적 계산오차는 온도는 0.003 $^\circ$C 이하, 변형에 대해 0.2 $\mu\varepsilon$에서 결정할 수 있었고 실험적 오차는 온도는 1.85 $^\circ$C 이하, 변형에 대해 31.35 $\mu\varepsilon$로 결정할 수 있었다.

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