일반기술

빛의 간섭원리를 이용한 광저울

*원리 및 구성단파장 빛을 발생시키는 광원, 광원에 연결되어 광원으로부터 발생된 빛을 분배시키거나 또는 되돌아온 빛을 커플링 시키는 광섬유 커플러, 측정 대상물의 무게에 따라 광섬유 커플러로부터 입사되는 빛을 비선형적으로 변형한 후 광섬유 커플러로 출력하는 무게-거리 변환기, 광섬유 커플러로부터 빛을 입력받아 입력된 빛의 광학경로 기준길이를 주기적으로 변화시켜 다시 광섬유 커플러로 출력하는 광학경로 기준길이 변환기, 광섬유 커플러로부터 출력되는 커플링된 빛을 검출하여 전기신호로 변환하는 광검출기, 광검출기로부터 출력된 전기신호의 스펙트럼(주파수크기)을 분석하여 측정 대상물에 의해 인가된 힘에 따른 광로정의 비선형적인 변화를 추출하고 추출된 광로정을 기준정보와 비교하여 무게를 확인하는 컴퓨터 등으로 구성된다.*기술적 배경전자력 평형식 전자 저울은 하중(W)과 평형을 이루도록 전자력(F)이 인가될 때 요구되는 전기량을 측정함으로써 무게를 측정하는 전자 저울로서, 측정 용량은 수 mg 내지 수 kg까지 이르며 상대 정밀도가 상당히 높다는 장점은 있다. 그러나 주변 잡음과의 혼입이 용이하여 정밀도 및 안정도에 영향을 미치게 된다는 문제점이 있다. *중요성 및 독창성빛의 광학경로 기준길이를 mm급으로 변화시킬 수 있는 빛의 간섭원리를 이용하여 비선형 변위제공 투명 광학 재료에 인가된 무게로 인한 광로정의 비선형적인 변화량을 획득함으로써 정밀도와 안정도를 향상시킬 수 있는 광저울을 제공한다는 점에서 그 중요성과 독창성이 있다고 할 수 있다.*적용제품 및 경쟁제품본 기술의 빛의 간섭원리를 이용한 광저울은 무게(질량) 측정 장치에 적용될 수 있으며, 전자력 평형식 전자 저울이나 전기 저항선식 전자 저울 등과 같은 전자 저울이 경쟁제품이라고 볼 수 있다.*특징 및 장점첫째, 광학경로 기준길이를 mm급으로 변화시키고 그에 따른 광로정의 비선형적인 변화를 빛의 파장의 1/2에 해당하는 정밀도로 얻음으로써 정밀도가 개선된 광저울을 제공할 수 있다.둘째, 광학적인 물리량을 측정함으로써 전기적인 물리량을 측정하는 경우보다 잡음이나 온도 변화에 민감하지 않아서 무게에 대한 정밀도가 개선된 광저울을 제공할 수 있다.셋째, 투명 광학 재료 대신에 다른 탄성 변형체를 사용하여 비선형 변위를 크게 할 수도 있는 바, 사용되는 탄성 변형체에 따라 분해능이나 허용 최대 무게 한계치를 조절할 수 있어 다양한 종류의 광저울을 제공할 수 있다.