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제안 방법
- 部2 위상 바이어스의 인가 및 확인 방법이 또한 중요한 문제가 된다. CW 빔과 CCW 빔의 광 검출기에서의 위상차 灯2를 얻기 위해 본 연구에서는 편광조절기를 사용하였다. Sagnac 간섭계에 서는 CW 빔과 CCW 빔 사이의 위상 바이어스가 두 빔의 편광에 의한 효과로 나타나며, 온도 변화 등에 의해 시간에 따라 서서히 변화하는 특성이 있다.
- 탐침 역할을 하는 광섬유의 끝단에 시준기를 부착하여, 시편 표면 의 초음파 변위를 비접촉식으로 측정할 수 있도록 구성하였다. Sagnac 루프 내 서로 반대 방향으로 진행하는 두 빛간의 위상 바이어스를 인가하기 위해 편광조절기를 사용하였다. 루프 내 설치 된 하나의 광섬유 편광조절기에 의해 광경로의 복굴절을 적당히 조절하여 tt/2 위상 바이어스를 안정 적으로 인가하였다.
- 시준기를 통해 광섬유를 빠져 나간 레이저 빔은 탐촉면 수직변위를 경험하고, 탐촉면에서 반사된 빔은 시준기로 다시 입사되며, 최종적으로 광검출기에서 초음파 변위를 위 상변화에 따른 간섭 강도변화의 형태로 감지한다. 광검출기에서 얻어진 신호에 적당한 대역 필 터를 적용하여, 신호대 잡음비를 개선하였다.
- 본 연구에서 구성된 광섬유 Sagnac 간섭계는 별도의 신 호처리 과정 없이 초음파를 쉽게 감지할 수 있다. 구성된 광섬유 Sagnac 간섭계를 이용하여 상 용 초음파 탐촉자 탐촉면의 미세한 초음파 변위 를 감지하고, 주파수 분석을 통해 감지 성능을 평가하였다.
- 본 연구에서는 광섬유로 구성된 Sagnac 간섭계 를 이용하여 비접촉식 초음파 측정 시스템을 구 성하고, 초음파 탐촉자의미 세한 수직변위를 감 지하여 분석함으로써 초음파 센서의 성능을 평가 하였다. Sagnac 간섭계는 동일한 광 경로를 서로 반대 방향으로 진행하는 두 빛간의 간섭 현상을 활용하기 때문에, 정적 광경로가 완전히 일치하는 구조이다.
- 본 연구에서는 광섬유로 구성된 Sagnac 간섭계 를 초음파 탐지에 적용하였다. 탐침 역할을 하는 광섬유의 끝단에 시준기를 부착하여, 시편 표면 의 초음파 변위를 비접촉식으로 측정할 수 있도록 구성하였다.
- 탐촉면에서의 초음파 변위 측정을 위해서는 사 출구의 거울이 아닌 시준기를 사용해야 한다. 시 준기를 통과한 빔이 정지상태의 탐촉면에서 반사 되어 다시 시준기로의 재입사가 이루어지도록 탐 촉자를 시준기 전방에 설치하고, 위상변조기에 의해 - 力에서 女 의 위상 변화를 주면서 편광 조 절기를 조정하여 X/2 위상 바이어스를 인가하였다. Fig.
- 다른 쪽 광섬유의 끝단에는 광 섬유 시준기를 부착하였으며, 시준기 작동거리는 2cm이다. 시준기 작동거리를 고려하여, 시편 표 면의 초음파 변위를 약 2cm 떨어져 측정할 수 있도록 구성하였다. 시준기를 통해 광섬유 밖으 로 나온 리) 이저는 시 편 표면에서 반사되어 다시 시준기를 통해 간섭계로 재입사가 이루어진다.
- 의 위상 변화를 주기 위해 원통형 PZT에 광섬유 코일을 감아 위상 변조 기를 구성하고, 위상 변조기를 구동하기 위한 파형 발생기는 Stanford Research System사의 DS345를 사용하였다. 위상 바이어스를 인가하기 위해 광섬유 구간 人에 편광조절기를 설치하였다. 광검줄기는 NewFocus사의 1811 을 사용하였다.
- 루프 내 설치 된 하나의 광섬유 편광조절기에 의해 광경로의 복굴절을 적당히 조절하여 tt/2 위상 바이어스를 안정 적으로 인가하였다. 위상변조와 편광조절을 행하면서 출력파형의 관찰을 통해 인가된 위상 바이어스를 검증하는 방법을 제안하였다. 편광조 절기를 이용한 안정적인 7t/2 위상 바이어스 인가 를 실험적으로 입증하고, 별도의 복잡한 신호처리 과정이 없는 초음파 감지 시스템을 구성하였다.
- 초음파 광섬유 센서의 성능을 입증하기 위해, 또 다른 초음파 탐촉자에 대한 초음파 감지 실험을 수행하였다. 0.
- 본 연구에서는 광섬유로 구성된 Sagnac 간섭계 를 초음파 탐지에 적용하였다. 탐침 역할을 하는 광섬유의 끝단에 시준기를 부착하여, 시편 표면 의 초음파 변위를 비접촉식으로 측정할 수 있도록 구성하였다. Sagnac 루프 내 서로 반대 방향으로 진행하는 두 빛간의 위상 바이어스를 인가하기 위해 편광조절기를 사용하였다.
- 위상변조와 편광조절을 행하면서 출력파형의 관찰을 통해 인가된 위상 바이어스를 검증하는 방법을 제안하였다. 편광조 절기를 이용한 안정적인 7t/2 위상 바이어스 인가 를 실험적으로 입증하고, 별도의 복잡한 신호처리 과정이 없는 초음파 감지 시스템을 구성하였다. 단일 주파수의 초음파 변위에 대한 광검출기 에서의 간섭 강도 출력은 초음파 크기에 비례한다.
- 편광조절기에 의한 灯2 위상 바이어스의 인가 및 이의 확인 방법이 확립됨에 따라 Sagnac 간섭 계를 이용한 비접촉식 초음파 센서를 이용하여 초음파 감지를 수행하였다. 펄서를 구동하여 초 음파 탐촉자가 진동하게 하고, 펄서가 제공하는 동기 신호를 오실로스코프에 입력하여 외부 동기 신호로 사용한다.
대상 데이터
- 이때, CW 빔과 CCW 빔은 광섬유 지연선으로 인해 지연 시간 만큼 서로 다른 시간에 시편 표면 의 초음파 변위에 의한 위상변화를 겪게 된다. CW 빔과 CCW 빔이 시준기 밖에서 초음파 변위 를 경험하게 하기 위해, 시편으로는 초음파 탐촉 자의 탐촉면을 활용하였다. Technisonic사의 1M Hz 및 Panametrics사의 0.
- 6에 나타내었다. 레이저 광원으로 는 THORLABS 사의 S1FC1310 을 사용하였으며, 이 광원의 파장은 1310nm, 출력은 2mW 이다. 1 MHz에서 최대 간섭 강도를 얻기 위해 광섬유 구간 4에 약 100m의 광섬유 지연선을 설치하였으며, 이 길이의 지연선에 대해 간섭 강도가 절 반으로 감소하는 주파수는 대략 300kHz 와 1.
- - ;r 에서 . 의 위상 변화를 주기 위해 원통형 PZT에 광섬유 코일을 감아 위상 변조 기를 구성하고, 위상 변조기를 구동하기 위한 파형 발생기는 Stanford Research System사의 DS345를 사용하였다. 위상 바이어스를 인가하기 위해 광섬유 구간 人에 편광조절기를 설치하였다.
- 광검줄기는 NewFocus사의 1811 을 사용하였다. 출력 파형의 관찰에는 LeCroy LC534AM 오 실로스코프가 사용되었다. 방향성 결합기 DC2의한 쪽은 평상시 사용하지 않는 사출구(dead port) 이지만, 필요에 따라 거울(mirror)을 부착할 수 있도록 제작하였다.
데이터처리
- 0MHz 초음파 탐 촉자는 1회 전기 펄스에 대해 대략 5 사이클의 진동을 겪고 있음을 알 수 있다. 탐촉면 초음파 변위 신호의 검증을 위해, 초기 진동 신호를 추 출하여 평균을 산출하고, FFT 분석을 수행하여 Fig. 11에 제시하였다. Fig.
이론/모형
- 위상 바이어스를 인가하기 위해 광섬유 구간 人에 편광조절기를 설치하였다. 광검줄기는 NewFocus사의 1811 을 사용하였다. 출력 파형의 관찰에는 LeCroy LC534AM 오 실로스코프가 사용되었다.
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