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이창근(Chang-Kun Lee),김영수(Young-Su Kim),구명모(Myeong-Mo Gu),김봉기(Bong-Gi Kim) 한국컴퓨터정보학회 2010 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.15 No.12
본 광 분포 온도 측정 시스템은 광섬유 자체를 온도 측정용 센서로 이용하는 시스템으로, 한 가닥의 광섬유만을 포설하여 포설된 주변 전체 온도를 수 천 점으로 측정이 가능한 시스템이다. 분포 측정의 경우 측정 점의 수를 많이 할 경우 측정점당 비용을 기존 센서의 비용 수준으로 절감 할 수 있으며 동시에 한 두 가닥의 광섬유로 전체 센서를 연결 할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 일반적으로 통신용으로 사용하는 광케이블 자체를 센서 (optical sensor cable)로 활용하여 최소한 매 1m 간격으로 센서 기능을 할 수 있는 특성을 이용함으로써 각 센서와 수많은 연결선들을 줄이고 시스템은 컴퓨터를 이용하여 데이터저장, 제어나 보관 등 데이터 관리가 용이하며, 실시간 온도 변화에 따른 온도 이력정보를 이용한 실시간 온도 모니터링 시스템을 구축한다. Optical Temperature Distribution Sensor Measurement System uses fiber optic sensors itself for temperature measurement is a system which can be measured the Installed surrounding entire temperature as a thousand points by laying a single strand of fiber optic. If there are a lot of measuring points in the distribution Measurement, the cost of each measuring point can be reduced the cost level of existing sensors and at the same time this has the advantage of connecting all sensors as one or two strands of fiber. Generally Optical Fiber is used for communication but Optical Fiber itself can be used for sensor and it has the characteristic of sensor function which can be measured Temperature in the at least each one meter distance. By using these characteristics each sensor and the number of Connection Lines can be reduced. In this paper, we implement a real time temperature monitoring system, which is easy to manage and control for data storage, data management, data storage using a computer and which has the functions of monitoring and correction according to Real-time temperature changes using historical temperature data.
분포형 라만 온도 센서의 FIR 필터를 적용한 노이즈 저감
김선우,전민용,서민성,황정민,이봉완 한국물리학회 2016 새물리 Vol.66 No.10
We report a distributed Raman temperature fiber-optic sensor (DTS) using a 1550 nm band single-mode fiber (SMF) based on optical time-domain reflectometry (OTDR). The input optical pulse is amplified through an erbium-doped fiber amplifier (EDFA) in order to enhance the effective fiber length in the Raman DTS system. We adopt a finite impulse-response (FIR) filter, which is a low-pass filter, as a digital filter to enhance the signal-to-noise ratio (SNR). Thus, we can improve the temperature resolution via signal processing. Ten, 25, and 35 km sensig distances are used to test the SMF. We achieve a spatial resolution of 4.0 m and a temperature resolution of 2.0 $^\circ$C for a fiber with a 10 km sensing light and a measurement time of 60 s. Also, we achieve the temperature resolutions of 2.7 $^\circ$C and 5.7 $^\circ$C for fibers with 25 km and 35 km sensing lengths and a measurement time of 60 s, respectively. The temperature resolution can be improved to 2.6 $^\circ$C by using a 35 km sensing length and a measurement time of 600 s. 본 연구는 광섬유에서 발생하는 펄스 신호의 라만 산란을 이용한 광 시간영역 반사법 (Optical time domain reflectometry, OTDR) 기반의 1550 nm 대역 분포형 라만 온도 센서 시스템을 보고한다. 입사하는 광 펄스의 출력을 증가시키고, 전송 거리를 증가시키기 위해 광 증폭기(EDFA)를 이용하였다. 디지털 필터인 low pass filter (finite impulse response filter, FIR filter)를 적용하여 신호 대 잡음비(Signal to noise ratio, SNR)를 향상시켰으며, 결과적으로 DTS 시스템의 온도분해능을 향상시킬 수 있었다. 탐지광섬유로 10, 25, 35 km의 단일모드 광섬유를 사용했으며 10 km에 대해서는 60초 측정 시간에서 공간분해능 4.0 m, 온도분해능 2.0 $^\circ$C를 얻어냈고, 25 km와 35 km에 대한 온도 분해능은 각각 약 2.7 $^\circ$C와 약 5.7 $^\circ$C였고, 특히 35 km에 대한 온도 분해능은 측정 시간 600초(10분)일 때 2.6 $^\circ$C로 향상되었다.
( Kwang Taek Kim ),( Seong Gab Jeong ) 한국센서학회 2014 센서학회지 Vol.23 No.4
In this study, a V-grooved single-mode fiber along with optical time domain reflectometry (OTDR) as a quasi-distributed temperature sensor was investigated. The external medium used to fill the V-groove affects the optical mode. The V-groove was filled with ethylene vinyl acetate (EVA) because its transmittance was sensitive to temperature. The experimental results showed that the optical loss of the sensor varies with temperature, and the sensitivity depends on the depth of the V-groove.
광섬유 브래그 격자 센서가 있는 광섬유 라인에 라만 OTDR을 이용한 분포 온도 및 변형률 측정 가능성에 대한 연구
권일범(Il-Bum Kwon),변종현(Jong-Hyun Byeon),전민용(Min-Yong Jeon) 한국비파괴검사학회 2016 한국비파괴검사학회지 Vol.36 No.6
한 개의 감지 광섬유 라인으로 분포 온도와 몇 개의 변형률을 측정할 수 있는 새로운 광섬유 센서연구를 수행하였다. 분포 온도는 감지 광섬유의 라만 안티-스토크스 산란광을 시간영역 반사계(OTDR: optical time domain reflectometry)로 측정하고, 변형률은 광섬유 브래그 격자(FBG: fiber Bragg grating)를 사용하여 측정하였다. 분포 온도는 4 km의 단일 모드 광섬유의 감지 광섬유로부터 안티-스토크스 후방 산란광을 양방향에서 취득하고 새로이 고안된 수식으로 온도를 계산하였다. 온도 실험은 감지 광섬유의 중간쯤에서 약 50 m의 광섬유 부분의 온도를 30℃부터 70℃까지 10℃ 간격으로 변화시키면서 실험한 결과 온도 측정 오차 범위는 0.50℃이하로 확인되었다. 또한 감지 광섬유에 설치된 FBG는 변위 스테이지로 변형시키고 파장 변화를 광학 스펙트럼 분석기로 측정한 결과 각각 0.10 nm, 0.17 nm, 0.29 nm, and 0.00 nm를 얻었다. 이러한 파장이동은 각각 85.76µϵ, 145.55 µϵ, 247.86µϵ, 0.00 µϵ에 해당되었다. In this study, we propose a novel fiber optic sensor to show the measurement feasibility of distributed temperature and strains in a single sensing fiber line. Distributed temperature can be measured using optical time domain reflectometry (OTDR) with a Raman anti-Stokes light in the sensing fiber line. Moreover, the strain can be measured by fiber Bragg gratings (FBGs) in the same sensing fiber line. The anti-Stokes Raman back-scattering lights from both ends of the sensing fiber, which consists of a 4 km single mode optical fiber, are acquired and inserted into a newly formulated equation to calculate the temperature. Furthermore, the center wavelengths from the FBGs in the sensing fiber are detected by an optical spectrum analyzer; these are converted to strain values. The initial wavelengths of the FBGs are selected to avoid a cross-talk with the wavelength of the Raman pulsed pump light. Wavelength shifts from a tension test were found to be 0.1 nm, 0.17 nm, 0.29 nm, and 0.00 nm, with corresponding strain values of 85.76µϵ, 145.55µϵ, 247.86µϵ, and 0.00µϵ, respectively. In addition, a 50 m portion of the sensing fiber from 30℃ to 70℃ at 10℃ intervals was used to measure the distributed temperature. In all tests, the temperature measurement accuracy of the proposed sensor was less than 0.50℃.