Mach-Zehnder 간섭계를 이용한 광섬유 격자쌍 스트레인 센서의 신호처리 방법

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기타언어초록

클래딩 지름이 다른 광섬유 브래그 격자를 용융 접착하여 스트레인과 온도를 분리하여 측정할 수 있는 센서를 구성하였다. 굵기차에 의해서 스트레인에 대한 각 브래그 파장 변화량은 서로 다르며, 동일한 모재(perform)에서 생산된 광섬유를 사용하였으므로 온도에 대한 파장 변화량은 같았다. 두 브래그 파장의 변화량을 측정하고 잘 정의된 행렬함수에 대입하여, 가해진 스트레인과 온도의 양을 분리하여, 계산할 수 있었다. 0-1500 .mu.strain, 20-100.deg. C 범위의 스트레인과 온도 변화를 가하면서 제작된 센서의 특성을 관측하였고, 브래그 파장 변화를 측정하여 계산한 결과, 온도계와 마이크로미터 값에 비하여 10% 이내의 측정오차를 얻을 수 있었다. 스트레인의 측정 정일도를 높이기 위해서 일정한 광경로차를 갖는 마하젠더 간섭계를 이용하여 두 격자의 상대 파장변화를 간섭 신호의 크기변화로 변환하는 새로운 방법을 제안하였으며, 시스템을 구축하여 실험한 결과로 온도에 무관하게 분광분석기에 비항 80배 이상 향상된 스트레인 측정 정밀도를 얻을 수 있었다.

기타언어초록

We fabricated a sensor head which consists of spliced different-diameter fiber gratings for discrimination between strain and temperature. Because the fibers were drawn from the same preform, their temperature characteristics were the same but not for strain sensitivities which are inversely proportional to fibers cross-sectional areas. In measurement range of 0-1500$mu$strain and 20-10$0^{circ}C$, we could obtain, by using the matrix calculation, the unknown physical quantities within 10% of calculation error compared with the micrometer and thermocouple values. To improve the strain measurement accuracy, we suggest a new, novel method which deploys an unbalanced fiber Mach-Zehnder interferometer. This new signal processing technique converts the strain information to interference signal amplitude variation, temperature-independently. we obtained measurement accuracy nearly 80 times better than that obtainable with the conventional optical spectrum analyzer usage.

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