광섬유 센서는 기존 센서와 비교했을 때 독특한 특성으로 인해 다양한 산업에서 인기를 얻고 있습니다. 광섬유 센서는 광섬유를 센서로 사용하여 신호를 데이터 수집 및 처리 시스템으로 전송하고, 이 시스템에서 측정할 물리적 매개변수의 값을 계산합니다. 이러한 시스템은 파장 이동과 같이 광섬유를 통과하는 빛의 특성이 변하는 효과를 활용하며, 광섬유는 수동 센서이므로 작동에 전력이 필요하지 않으므로 복잡한 장소에 설치할 수 있습니다.
기존 센서에 비해 광섬유 센서를 적용하는 가장 큰 장점은 신호가 전기 신호가 아닌 순수한 광 신호 형태라는 것입니다. 따라서 광섬유 센서는 강한 전자기파나 전파가 있는 지역에서 사용할 수 있으며, 좋은 절연체이기 때문에 변압기, 스위치기어 등과 같은 고전류 영역에 적용됩니다.
광섬유의 종류 센서 :
감지 지점 수와 적용 분야에 따라 3가지 유형으로 나뉩니다. 광섬유 센서 저희가 제공하는 것:
- 형광 기반 온도 모니터링 시스템(FluoroSenz)
- 파이버 브래그 격자(FBG) 모니터링 시스템(BraggSenz)
- 라만 기반 분산 온도 모니터링 시스템 (DTSenz)
형광 기반 온도 모니터링 시스템(FluoroSenz)
이는 희토류 형광 물질의 형광 시간 감소 원리를 기반으로 하는 단일 지점 접촉 기반 온도 센서입니다. 민감한 희토류 물질이 펄스 광원에 의해 자극되면 민감한 희토류 물질 내부의 전자가 광자를 흡수하여 전자가 낮은 여기 상태에서 높은 여기 상태로 이동합니다. 광원이 소산되면 희토류 물질은 광자를 방출하고 여기 상태에서 기저 상태로 돌아갑니다. 희토류 물질이 여기 상태에서 기저 상태에 도달하는 데 걸리는 시간을 "형광 수명"이라고 하며 온도에 따라 달라집니다.
이 원리의 가장 큰 장점은 모니터링이 여기된 형광의 시간에만 의존하고 강도, 전송 손실 또는 광 결합 효율과 무관하다는 것입니다.
파이버 브래그 격자 모니터링 시스템(BraggSenz)
BraggSenz는 사용자 정의 멀티포인트 접촉 기반 센서로, 단일 모드 광섬유의 코어에 자외선에 적절히 노출시켜 만든 격자에 의해 반사되는 빛의 파장 이동 원리를 기반으로 합니다. 이 격자는 Bragg Grating이라고 합니다. 광대역 빛이 광섬유를 통해 전송되면 대부분의 파장은 통과하지만 특정 파장은 Bragg Grating의 확장 또는 수축에 따라 반사되는데, 이를 Bragg Wavelength라고 합니다.
각 개인의 작동 파장 범위 파이버 브래그 격자 센서 FBG 인터로게이터가 조사할 수 있는 총 파장 범위는 단일 파이버에 부착할 수 있는 센서 수를 결정합니다.
FBG 센서 구조물 건전성 모니터링, 상업용 운송 수단 모니터링, 수력 발전소 모니터링, 항공우주 산업 등 광범위한 분야에 적용됩니다. 온도 측정, 변형, 진동
라만 기반 분산 온도 모니터링 시스템(DTSenz)
DTSenz 또는 분산 온도 모니터링 시스템은 광원에서 나온 빛이 광섬유를 따라 이동할 때 발생하는 라만 산란 원리를 이용하는 선형 온도 모니터링 시스템입니다. 라만 산란은 광섬유의 고유한 특성으로, 광섬유에 추가 센서를 설치할 필요가 없습니다.
광원(레이저)이 광섬유에 닿으면, 유리섬유 분자는 광섬유를 따라 전파되는 빛을 산란시켜 격자 진동을 통해 분자를 교환합니다. 이때 라만 산란은 스토크스 신호와 안티스토크스 신호의 두 가지 성분으로 구성됩니다. 라만 산란 신호는 투과단으로 반사되어 분석됩니다. 후방 산란된 안티스토크스 신호와 스토크스 신호의 세기비는 해당 지점의 온도를 측정하는 데 도움이 됩니다. 송신단에 도달하는 시간을 측정하여 OTDR(광 시간 영역 반사 측정법)을 사용하여 온도 측정값의 위치를 파악합니다.
DTSenz는 파이프라인, 컨베이어 벨트, 터널, 원자로 표면 온도 모니터링과 같이 장거리에 걸쳐 온도를 측정해야 하는 경우 잠재력이 높은 응용 분야를 가지고 있습니다.
광섬유 센서의 장점
- 광섬유는 견고하고 일상 사용에 적합합니다.
- 이들은 본질적으로 유연하여 복잡한 위치에도 설치할 수 있습니다.
- 금속 부품과 달리 전류, 마이크로파, RFI와 같은 전자기파에 민감하지 않습니다.
- 또한 전력망, 스위치기어 등 고전압 분야에서도 사용할 수 있습니다.
- 그들은 부식에 면역이 있으며 대부분의 화학 물질에 대해 불활성입니다.
