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광스펙트로미터(Optical Spectrometer, 분광기)를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템에 있어서, 단일모드 광섬유 케이블로 넓은 파장영역을 가지는 빛을 제공하는 광원; 상기 광원으로부터 제공된 빛이 상기 단일모드 광섬유 케이블을 통해 한 방향으로 전송하고, 그 반대 방향으로 빛의 전송을 차단하는 광 Isolator;상기 광섬유 케이블로 전파되는 입력 빛을 2개 이상의 출력광으로 분기하거나 또는 2개 이상의 입력 빛을 하나의 출력 광신호로 결합하는 광커플러; 상기 광커플러로부터 상기 하나의 출력 빛을 입력받고, 광섬유 페룰(optical fiber ferrule)을 사용하며, WDM(Wavelength Division Multiplexing, 파장 분할 다중화 방식)으로 특정 파장의 빛을 통과(Transmit)시키고 그외 다른 파장의 빛을 반사(Reflect)시키는 광필터; 상기 단일모드 광섬유 케이블에 존재하는 복수개의 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating)에서 반사된 특정 파장(λ1,λ2)의 빛과 상기 광필터로부터 반사되는 광주파수 격자 신호를 포함하는 빛을 입력받아 두 빛에 대한 광스펙트럼을 동시에 측정하고, 실시간으로 파장교정 기능을 포함하는 광 스펙트로미터; 상기 광 스펙트로미터에 의해 측정된 광 스펙트럼 신호를 이용하여 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating)에 의해 반사된 빛의 반사 파장을 검출하는 광신호 처리부; 및 상기 광섬유 케이블 내에 직렬로 연결된 복수개의 파장(λ:wavelength)으로 구성된 복수개의 광섬유 브래그 격자(FBG)를 포함하되,상기 광필터는, 반사형 광필터를 사용하며 광섬유의 단면과 다른 광반사면에서 발생하는 저반사에 의해 광주파수 격자 주기를 형성하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제1항에 있어서,상기 광스펙트로미터는, 파장 보정과 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에서 반사되는 빛의 광스펙트럼의 동시 측정과 신호처리를 통해 건축, 토목, 항공기, 선박 등의 구조물의 온도 및 스트레인(strain) 변화 등의 정확한 물리량을 측정하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제1항에 있어서,상기 광스펙트로미터의 측정 정확도의 온도 안정성 확보를 위해 외부 환경의 온도 변화에 대하여 상기 광필터에서 형성되는 상기 광주파수 격자 신호의 안정성을 확보하도록 상기 광필터의 항온 유지(25℃±1℃)를 위한 온도조절장치를 더 포함하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제1항에 있어서,상기 광필터는, 두 광반사면 사이의 공간상 일정 간격의 유지를 위해 광섬유와 동일한 재질(SiO2,산화규소)의 광섬유 페룰(optical fiber ferrule)을 이용한 반사형 광필터를 사용하며, 상기 광스펙트로미터의 파장을 보정하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제5항에 있어서,상기 반사형 광필터는, 외부 온도변화에 따라 열팽창계수가 '0'에 가까운 재료(zerodur)로 제작된 광섬유 페룰(optical fiber ferrule)을 이용하여 제작된 광필터를 이용하여 상기 광스펙트로미터의 파장을 보정하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제5항에 있어서,상기 반사형 광필터는,광섬유 케이블에 하나의 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating)를 포함하는 저 반사율을 가진 반사형 광필터로써, 일측에 광반사면을 구비한 광섬유 페룰(optical fiber ferrule)로 도포되는 구조로 되어 있으며, 광섬유의 단면과 다른 광반사면에서 발생하는 저반사에 의해 광주파수 격자 주기를 형성하고, 광필터에 의해 형성되는 광주파수 격자의 위치에 해당하는 광주파수 인식이 가능하고, 광섬유의 단면과 다른 광반사면 사이에서 발생하는 4%의 저 반사에 의해 형성되는 Etalon Filter를 사용하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제1항에 있어서,상기 광원에서 출력된 넓은 선폭을 가지는 빛은 상기 광 Isolator와 상기 광 커플러를 통해 상기 광필터와 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에 입사하고, 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에 의해 특정 파장(λ1,λ2)을 가지는 빛이 반사되고, 상기 광필터에 의해 광주파수 격자가 형성된 광주파수 격자 신호를 포함하는 빛과 함께 상기 광커플러를 통해 상기 광스펙트로미터에 입사되면, 상기 광스펙트로미터는 상기 광필터에 의해 반사된 광주파수 격자 신호를 포함하는 빛과 광섬유 브래그 격자(FBG)에 의해 반사된 빛의 광스펙트럼을 동시에 측정하고, 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에 의해 반사된 빛의 중심파장을 측정하며, 상기 광필터에 의해 반사된 광주파수 격자 신호를 검출하기 위해 여러 번 측정된 스펙트럼 데이터에 대한 덧셈과 특정 함수의 피팅(fitting)에 의해 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에서 반사된 광신호의 스펙트럼 신호가 측정범위를 넘게 되고, 측정 범위를 벗어난 부분을 제외한 나머지 광스펙트럼의 신호분석을 통해 상기 광필터에 의해 형성된 광주파수 격자 위치에 해당하는 광주파수를 검출하며, 이를 이용하여 상기 광스펙트로미터의 파장을 보정하여 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에서 반사된 빛의 중심파장을 정확하게 측정하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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광스펙트로미터(Optical Spectrometer, 분광기)를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템에 있어서, 단일모드 광섬유 케이블로 넓은 파장영역을 가지는 빛을 제공하는 광원; 상기 광원으로부터 제공된 빛이 상기 단일모드 광섬유 케이블을 통해 한 방향으로 전송하고, 그 반대 방향으로 빛의 전송을 차단하는 광 Isolator;상기 광섬유 케이블로 전파되는 입력 광신호를 2개 이상의 출력광으로 분기하거나 또는 2개 이상의 입력 빛을 하나의 출력 광신호로 결합하는 광커플러; WDM(Wavelength Division Multiplexing, 파장 분할 다중화 방식)에서 특정 파장의 빛을 통과(Transmit)시키고 그외 다른 파장의 빛을 반사(Reflect)시키며, 광섬유 페룰(optical fiber ferrule)을 이용하여 소형 광필터를 구성하며 파장 보정에 사용되는 저반사율 반사형 광필터; 광스펙트로미터의 측정 정확도의 온도 안정성 확보를 위해 외부 환경의 온도 변화에 대하여 상기 광필터에서 형성되는 상기 광주파수 격자 신호의 안정성을 확보하도록 상기 광필터의 항온 유지(25℃±1℃)를 위한 온도조절장치; 상기 광필터의 앞부분에 설치되고, 저 반사율 반사형 광필터에 의해 광주파수 격자 신호(광주파수 격자가 형성된 빛)를 포함하는 빛이 반사되어 상기 광커플러를 통해 상기 광 스펙트로미터로 입사되는 광주파수 격자 신호의 크기를 조절하는 광감쇄기; 상기 단일모드 광섬유 케이블에 존재하는 복수개의 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating)에서 반사된 특정 파장(λ1,λ2)의 빛과 상기 광필터로부터 반사되는 광주파수 격자 신호를 포함하는 빛을 입력받아 두 빛에 대한 광스펙트럼을 동시에 측정하고, 실시간 파장교정 기능을 포함하는 광 스펙트로미터; 상기 광 스펙트로미터에 의해 측정된 광 스펙트럼 신호를 이용하여 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating)에 의해 반사된 빛의 파장을 검출하는 광신호 처리부; 및상기 광섬유 케이블 내에 직렬로 연결된 복수개의 파장(λ:wavelength)으로 구성된 복수개의 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating)를 포함하며, 상기 광스펙트로미터의 파장 보정을 위한 광필터에 의해 광주파수 격자 신호가 형성된 빛과 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에서 반사되는 빛의 광스펙트럼의 동시 측정과 신호처리를 통해 건축, 토목, 항공기, 선박 등의 구조물의 온도 및 스트레인(strain) 변화 등의 정확한 물리량을 측정하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제9항에 있어서,상기 광스펙트로미터의 파장 보정에 대한 온도 안정성 확보를 위해 외부 환경의 온도 변화에 대하여 상기 광필터에서 형성되는 상기 광주파수 격자 신호의 안정성을 확보하도록 상기 광필터의 항온 유지(25℃±1℃)를 위한 온도조절장치를 더 포함하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제9항에 있어서,상기 광필터는, 반사형 광필터를 사용하며 광섬유의 단면과 다른 광반사면에서 발생하는 저반사에 의해 광주파수 격자 주기를 형성하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제9항에 있어서,상기 광필터는, 두 광반사면 사이의 공간상 일정 간격의 유지를 위해 광섬유와 동일한 재질(SiO2,산화규소)의 광섬유 페룰(optical fiber ferrule)을 이용한 반사형 광필터를 사용하며, 상기 광스펙트로미터의 파장을 보정하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제12항에 있어서,상기 반사형 광필터는, 외부 온도변화에 따라 열팽창계수가 '0'에 가까운 재료(zerodur)로 제작된 광섬유 페룰(optical fiber ferrule)을 이용하여 제작된 광필터를 이용하여 상기 광스펙트로미터의 파장을 보정하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제12항에 있어서,상기 반사형 광필터는,광섬유 케이블에 하나의 광섬유 브래그 격자(FBG:Fiber Bragg Grating)를 포함하는 저 반사율을 가진 반사형 광필터로써, 일측에 광반사면을 구비한 광섬유 페룰(optical fiber ferrule)로 도포되는 구조로 되어 있으며, 광섬유의 단면과 다른 광반사면에서 발생하는 저반사에 의해 광주파수 격자 주기를 형성하고, 광필터에 의해 형성되는 광주파수 격자의 위치에 해당하는 광주파수 인식이 가능하고, 광섬유의 단면과 다른 광반사면 사이에서 발생하는 4%의 저 반사에 의해 형성되는 Etalon Filter를 사용하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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제9항에 있어서,상기 광원에서 출력된 넓은 선폭을 가지는 빛은 상기 광 Isolator와 상기 광 커플러를 통해 상기 광필터와 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에 입사하고, 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에 의해 특정 파장(λ1,λ2)을 가지는 빛이 반사되고, 상기 광필터에 의해 광주파수 격자가 형성된 광주파수 격자 신호와 함께 상기 광커플러를 통해 상기 광스펙트로미터에 입사되면, 상기 광스펙트로미터는 상기 광필터에 의해 반사된 광주파수 격자 신호를 포함하는 빛과 광섬유 브래그 격자(FBG)에 의해 반사된 빛의 광스펙트럼을 동시에 측정하고, 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에 의해 반사된 광신호(빛)의 중심파장을 측정하며, 상기 광필터에 의해 반사된 광주파수 격자 신호를 검출하기 위해 여러 번 측정된 스펙트럼 데이터에 대한 덧셈과 특정 함수의 피팅(fitting)에 의해 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에서 반사된 광신호의 스펙트럼 신호가 측정범위를 넘게 되고, 측정 범위를 벗어난 부분을 제외한 나머지 광스펙트럼의 신호분석을 통해 상기 광필터에 의해 형성된 광주파수 격자 신호의 스펙트럼의 피크 위치를 검출하며, 이를 이용하여 상기 광스펙트로미터의 파장을 보정하여 상기 광섬유 브래그 격자(FBG)에서 반사된 광신호의 중심파장을 정확하게 측정하는 것을 특징으로 하는 분광기를 기반으로 하는 광섬유센서 시스템
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