[发明专利]利用光纤光栅传感器的位移检测装置及其灵敏度、耐久性的调节方法

说明书

本发明涉及利用光纤光栅传感器的位移检测装置及其灵敏度、耐久性的调节方法，在适用于利用光纤光栅传感器的变形率传感器的情况下，包括：外壳，形成外形；第三光纤维及第四光纤维，在上述外壳的内部以预设的间隔隔开并以互不相同的股数设置；以及连接单元，设置于上述第三光纤维与第四光纤维之间，借助向上述第三光纤维及第四光纤维施加的张力来固定于规定的位置，可选择性地在以互不相同的股数设置的一对光纤维中的1个设置光纤光栅传感器，从而可调节变形率传感器的检测灵敏度及耐久性。

技术领域

本发明涉及利用光纤光栅传感器的位移检测装置，更详细地，涉及利用根据检测对象的位移伸缩的光纤光栅传感器来检测位移的利用光纤光栅传感器的位移检测装置及其灵敏度、耐久性的调节方法。

背景技术

通常，光纤传感器(optical fiber sensor)为利用经过光纤维的光的强度、光纤维的折射率及长度、模式以及偏光状态的变化等推定被检测量的传感器。

光纤维的主要成分为石英玻璃，光纤传感器由以添加锗的光纤维中心的芯部分和保护中心的作为覆盖层的包层部分构成，上述添加锗的光纤维略提高折射率。

向光纤维芯入射的光在折射率高的芯层和折射率低的包层的界面反射并沿着光纤维芯部分传播。

这种光纤传感器根据被利用的效果分为强度型、相位型、衍射光栅型、调制型、偏光型、分布检测型等，并提供电压、电流、温度、压力、应变、旋转率、音响、气体浓度等各种检测值。

光纤传感器可检测超精密宽带，不会受到电磁波的影响，容易远程检测，在传感部中不使用电，二氧化硅材质具有优秀的耐腐蚀性，因而不受使用环境的约束。

光纤传感器中代表性的为光纤光栅传感器(Fiber Bragg Grating Sensor)类型的光纤传感器。

光纤光栅传感器为利用如下的特性的传感器，即，在一股光纤维沿着规定长度刻上多个光纤光栅之后，在各光栅反射额光的波长根据温度或强度等的外部条件变化不同。

因此，当形成有光栅(grating)的光纤维通过物理力的作用发生变形时，在光栅中引发光折射变化，光纤光栅传感器检测这种折射变化来检测光纤维的变形率，使得检测固定有光纤维的结构物的变形率，从而可知对结构物起作用的负荷及应力。

光纤光栅传感器通过以规定周期改变光纤的芯部的折射率，来仅选择性地反射特定波长的光。

这种光纤光栅传感器具有固有的波长值，具有不受电磁波的影响等优秀的物理特性，为代替以往的电表的优秀的物理量检测元件，其利用范围正急速扩大。

因此，当在光纤维内光从折射率高的物质向折射率低的物质移动时，光纤光栅传感器利用规定角度内的光在其界面均被反射的原理来检测变形率、角度、加速度、位移、温度、压力位移等。

例如，本发明人曾在专利文献1(韩国专利授权号第10-1057309号，2011年8月16日公告)及专利文献2(韩国专利授权号第10-00992628号，2010年11月5日公告)等申请并授权过利用光纤光栅(FBG)传感器的技术。

发明内容

技术问题

通常，光纤维的能源损失很少，发送或接收的数据的损失率低，几乎不受到外部原因引起的影响。

相比于铁的热膨胀系数，这种光纤维为约1/20左右，热膨胀系数小，若延伸率为约3％至5％以上，则容易断裂。

尤其，光纤光栅传感器的单位面积的拉伸力很高，直径为约125μm，很小，因此，都可被外部冲击容易断裂，当附着于建筑物或桥墩等的被检测物时，需要很细致的作业。

即，在制造工序上，若延伸率为约0.5％至1％以上，则有光纤光栅传感器断裂或受损的问题。