질량을 포함하는 굽힘 스프링 형태를 이용한 광세기 기반 광섬유 진동센서 구현

Abstract

본 논문에서는 저자들이 발표했던 광세기 기반 광섬유 진동센서의 성능을 향상시키기 위하여, 질량을 포함하는 굽힘 스프링을 이용한 광섬유 진동센서 헤드를 설계하고 제작한 후 실험을 통하여 그 성능을 제시한다. 굽힘 스프링의 긴 기둥 길이를 다르게 세 가지 경우로 설계하고, 실험실 수준으로 광섬유 진동센서 헤드를 제작한다. 실험실 수준으로 제작한 광섬유 진동센서 헤드 구조에 대한 공진주파수를 구하는데, 계산하여 얻은 결과와 ANSYS 15.0으로 정적인 상태에서 시뮬레이션 한 결과 그리고 SolidWorks로 동적인 상태에서 시뮬레이션 한 결과를 비교하여 계산하여 얻은 결과가 유용하다는 것을 확인한다. 실험실 수준으로 제작한 세 가지 경우의 광섬유 진동센서를 실험한 결과 각각 민감도가 33.22, 35.14, 36.77 ㎷/g, 최소 가능 검출 가속도가 0.081, 0.105, 0.144 ㎎임을 보인다. 제작한 광섬유 진동센서의 가속도 응답 특성을 시간과 주파수영역에서 상용 가속도센서와 비교한 결과 잘 일치함을 보인 바 제안한 광섬유 진동센서 헤드 구조가 사용 가능함을 확인한다. 또한, 광섬유 진동센서가 먼 거리에서 측정 가능하다는 것을 원격 측정 실험을 통하여 밝힌다. 제안한 광섬유 진동센서 헤드를 가지는 광섬유 진동센서는 제작하는 데 간단하고 저렴하면서 먼 거리 측정이 가능하고, 민감도와 최소 가능 검출 가속도를 응용 분야에 따라 용이하게 조정 가능하다는 장점을 가진다.