각종 센서의 원리와 종류

목차

센서의 종류
1. 광섬유센서
2. IC온도 센서
3. 광센서
4. 이미지센서
5. 압력 센서
6. 토크센서
7. 초음파센서
광섬유 센서의 원리와 연구동향광섬유 센서의 다중송신 기법도입
직렬 배열 다중송신 기법
광강도형 센서를 이용한 네트워크
1. 시분할 다중송신 기법
2. 주파수분할 다중모드 기법
3. 코드분할 다중송신 기법
4. 파장분할 다중송신기법
5. 편광분할 다중송신 기법
브레그 그레이팅 센서를 이용한 네트워크
간섭형 센서를 이용한 네트워크

본문내용

파장에 상관없이 나뉘어지지만 WDM은 특정 센서부에서 사용되는 파장을 구분할 수 있는 커플러로 입력광을 많은 파장대역으로 나누게 된다. 서로 다른 파장을 갖는 다수의 광원을 사용하는 대신 LED, ELED, SLD 등 넓은 파장대역의 광원을 사용하기도 한다. WDM의 단점은 파장을 구분하는 커플러의 종류가 제한되어 있다는 것이다. 따라서 브레그 그레이팅 시스템을 이용하는 WDM이 아닌 경우 많은 광강도 광섬유 센서에 대한 파장분할 다중송신의 적용은 비용 및 성능에 있어서 적합하지 않을 수 있다.
5. 편광분할 다중송신 기법광 신호를 코드화 하는데 사용할 수 있는 또 하나의 광학 변수는 편광이다. 이 경우 센서 신호는 입력 광원 편광의 직교 성분에 대해 코드화 된다. 수광부에서는 검출된 신호를 두 성분의 편광 상태로 나누어 센서 신호를 얻어낸다. 하지만 편광분할 기법은 단지 두 채널의 센서 정보만이 코드화 될 수 있는 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 편광에 부반송파 변조를 이용하는 다양한 PDM-FDM 복합 개념이 연구되고 있다.
브레그 그레이팅 센서를 이용한 네트워크
광섬유 브레그 그레이팅(FBG) 센서는 그레이팅이 광섬유 내에 위치하여 별도의 장치 없이 센서로 구성이 가능하며 파장 코드화가 용이하여 지난 몇 년간 상당한 관심을 끌어왔다. 그레이팅은 Ge-doped 광섬유에 UV 간섭 패턴을 이용하여 만들어진다. 그림 10은 하나의 FBG 센서에 대한 구성을 보이고 있다.LED와 같은 선폭이 넓은 광원이 사용되며 센서에 의해 반사되는 성분의 파장은 광섬유 코어 내에서 굴절률이 변조된 주기 ∧에 대해 브레그 파장인 λB로 나타난다. n은 코어의 유효 굴절률이다. 이 파장은 측정되는 변형률에 의해서 이동되어 나타난다.
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센서 출력이 파장에 대해서 코드화 될 수 있기 때문에 그림 11와 같이 여러 개의 FBG 센서로 센서망을 구성할 수 있다. 그레이팅의 파장은 각 센서부의 파장 대역을 고려하여 설정해야 한다. 따라서 광원의 선폭과 센서부 파장 대역에 따라 센서의 개수가 제한된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 TDM과 혼합된 형태의 다중송신 기법이 도입되기도 한다.
간섭형 센서를 이용한 네트워크
간섭형 광섬유 센서의 다양한 다중송신 기법에 대해서 많은 연구가 수행되었는데 초기에는 적은 개수의 센서를 TDM, FDM, 가간섭성 다중송신 (Coh.M) 등의 다양한 방법을 이용하여 센서망을 구성하였다. 초기 연구에서는 간섭형 광섬유 센서를 큰 광 손실 및 민감도 저하 없이 구현하는 것이 주요 관심 대상이었다. 최근에는 단일 입력-출력 광섬유에 10여 개의 광섬유 센서를 구성하는 것이 가능해졌다. TDM/WDM 복합형 기법을 이용한 시스템에서는 14개의 센서부를 구성한 연구가 보고되기도 하였다. 간섭형 광섬유 센서는 민감도가 우수하기 때문에 재료 및 구조물의 측정 감시에 매우 적합하다. 따라서 간섭형 센서의 다중송신을 이용한 센서망은 지능형 구조물에 대한 이용에 있어 활용도가 높으며 효과적인 기법의 개발이 요구된다.

키워드

센서,   광섬유,   다중 ,   송신,   온도,   초음파,   압력센서