광섬유 센서를 이용한 액체 혼합물의 굴절률 측정

Abstract

기계류에 사용되는 고급 유체의 상태를 모니터링 하는 것은 기계의성능을 보장하는 관점에서 매우 중요하다. 특히 굴절률은 유체의 온도, 농도, 압력 등에 매우 민감한 성질로써 유체의 상태를 나타내는데 적합하며, 측정 시스템이 간단하고 실시간 모니터링이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 광섬유의 수직 절단면을 굴절률 측정 센서로 사용하는 경우, 프레낼 방정식에 기인하는 출력 신호 때문에 측정 민감도가 낮아지는 구간이 존재하게 된다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 G22 광섬유를 일반광섬유와 스플라이싱 한 경우와 마이크로렌즈를 수직 절단면에 접착한 경우에 대하여 실험을 실시하였다. 결과에 의하면 마이크로 렌즈를 이용한 실험에서 앞에서 언급한 문제점이 해결될 수 있었음을 확인하였다. 또한 실시간 모니터링 관점에서 기포를 주된 굴절률 측정 방해 요소로 가정하고 굴절률 측정 시에 기포가 굴절률 측정에 영향을 미치는 것을 확인하였고, 이를 해결하기 위해서 유리관을 광섬유 센서에 씌워 실험을 수행한 결과, 기포의 영향을 매우 효율적으로 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 따라서 기포의 영향뿐만 아니라 굴절률 측정 범위에 관계없이 프레넬 법칙을 기초로 하는 광섬유 센서를 사용할 수 있음을 본 연구를 통하여 확인할 수 있었다.