Способ контроля диаметра оптического волокна

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля диаметра стекловолокна в процес се его изготовления, Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля. Просвечивают лазерным излучением контролируемое и эталонное волокна, измеряют распредлеение интенсивности дифракционной картины в дальней зоне с помощью матрицы фотодатчиков и по результатам измерения вычисляют диаметр оптического волокна, располагают контролируемое и эталонное волокна под любым углом друг к друг в разнесенных вдоль направления просвечивания плоскостях, перпендикулярных этому направлению, после просвечивания контролируемого и эталонного волокна осуществляют светоделение лазерного пучка на два пучка, производят измерение распределения интенсивности дифракционной картины в дальней зоне во втором пучке с помощью второй матрицы фотодатчиков, которую устанавливают относительно первой на расстоянии AL, вычитают результаты измерения положения, например, первых минимумов, IL 2длл контролируемого волокна, полученные с двух матриц фотодатчиков, аналогично для эталонного волокна Ja и Ц, определяют диаметр контролируемого волокна по формуле d А ( 1 4- -v j ) 2 , а отклонение диаметра контролируемого волокна от диаметра эталонного волокна по формуле Ad d -d3 сл С - /«+ -г1Г -У1+ -и- -г d9-диаметр эталонного волокна, А-длина волны излучения лазера, ДН (И - 12). A h (1з - to). 1 с.п. ф-лы , 2 илч xj X Ю О сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (11) (я)5 G 01 В 11/08

ГОСУДАРСТВЕННЪ|Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ формулеб= 1,, а отклонение

- — — )2, где (21) 4872584/28 (22) 11.10.90 (46) 30.10,92. Бюл. М 40 (71) Гродненское межотраслевое научнопроизводственное объединение "Диаконт" (72) Е.M.Ïëaòàíîa, Н,M.Спорник и А.Ф.Туев (56) Smithgall D.H., Watklns 1.$., Frazee R.E.

Highspeed Fiber Diameter Measurement // . IEEE Trans. lnd Electron. Con f, lnstrurn.

1978, IECI — 25. р.108.

2. Авторское свидетельство СССР

М 1054679, кл. 6 01 В 11/10, 1983. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДИАМЕТРА ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля диаметра стекловолокна в процес- . се его изготовления. Цель изобретения— повышение точности и производительности контроля. Просвечивают лазерным излучением контролируемое и эталонное воЛокна, измеряют распредлеение интенсивности дифракционной картины в дальней зоне с помощью матрицы фотодатчиков и по результатам измерения вычисляют диаметр оптического волокна, располагают контролируемое и эталонное волокна под любым углом друг к друг в разнесенных вдоль наИзобретение относится к измеритель-; ной технике и может быть использовано для контроля диаметра оптического волокна в процессе его изготовления.

Известен способ контроля диаметра стекловолокна, заключающийся в том, что, освещая лазерным излучением стекловолокно, по результатам измерения параметров дифракцион ной картины в дальней зоне определяют диаметр волокна (1). Недостатправления просвечивания плоскостях, перпендикулярных этому направлению, после просвечивания контролируемого и эталонного волокна осуществляют светоделение лазерного пучка на два пучка, производят измерение распределения интенсивности дифракционной картины в дальней зоне во втором пучке с помощью второй матрицы фатодатчиков, которую устанавливают относительно первой на расстоянии Ь1, вычитают результаты измерения положения, например, первых минимумов, i1, Ii для контролируемого волокна, полученные с двух матриц фотодатчиков, аналогично для эталонного волокна ls и .14, определяют диаметр контролируемого волокна по диаметра контролируемого волокна от диаметра эталонного волокна по формуле

Ьб =d — d3 =

d> — диаметр эталонного волокна, iL — длина волны излучения лазера, Ьl1 = (l1 — !2).

ЬЬ =(is 14)..1 с.п. ф-лы,2 ил. ком данного способа является влияние смещения стекловолокна относительно оптической оси устройства на точность контроля.

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля диаметра оптического волокна, заключающийся в ToM, nTo просвечивают лазерным излучением эталонное и контролируемое волокна, расположенные ортогонально друг другу, формируют дифракционные картины от

- 1 " -З ) Г б А/Р )2

1 этих волокой о дальней зоне и по отклонению положения дифракцианных миним>1" мов этих картин судлт о диаметре контролируемого волокна (2!. Недостатками данного способа яолл)отся: низкал точность — из-за зависимости результатов измеренил от угловых и поперечных смещений контролируемого волокна, малая производительность контроля — как следствие неоозможности контроля в процессе вытяжки волокна.

Цепью изобретения является повышение точности и производительности контроля, Поставленная цель достигаетсл тем, что согласно способу контроля диаметра оптического волокна, который закпючаетсл о том, что просвечивают лазерным излучением контролируемое и эталонное волокна, измеряют распределение интенсивности дифракционной картины в дальней зоне с помощью матрицы фотодатчиков и по результатам измерений вычисляют диаметр оптического волокна. располагают контролируемое и эталонное волокна под любым углом друг к другу в разнесенных вдоЛь направления просвечивания плоскостях, перпендикулярных этому направлению, после просвечивания контролируемого и, эталонного волокон осуществляют соетодепение лазерного пучка на два, производят измерение распределения интенсивности дифракционной картины в дальней зоне во втором пучке с помощью второй матрицы фотодатчиков, которую устанавливают относительно первой (по оптической оси) на расстоянии Л L, выли ают результаты измерения положения, например, первых минимумов ll, 12 дпя контролируемого волокна, полученные с двух матриц фотодатчикоо, аналогично для эталонного волокна !з и 14, определяют диаметр контролируемого волокна па формуле а отклонение диаметра контролируемого волокна от диаметра эталонного волокна по формуле

hd=d— - d>=

Устройство содержит последовательно расположенные источник когерентного излучения 1, коплиматор 2, 3, светаделитель 6, матрицы фотодатчиков 7, 8. блок обработки сигналов 9. Контролируемое волокно 4 и эталонное волокно 5 располагаются между коллиматором 2, 3 и светоделителем 6.

Предлагаемый способ осуществллется следующим образом.

Излучение лазера 1 с длиной волны излучения il коллимируется колпиматором 2, 3 и направляется на контролируемое 4 и эталонное 5 волокна. Контролируемое 4 и эталонное 5 волокна расположены в разнесенных вдоль направления просвечивания плоскостях под любым углом друг к другу.

Излучение, дифрагировавшее на эталонном и контролируемом волокнах, делится светоделителем 6 и направляется на матрицы фотоприемников 7 и 8, сигналы с которых поступают в блок обработки сигналов 9. Расстояние по оптической оси устройства от объекra измерения 4 до матрицы фотоприемников 8 отличается от расстояния по оптической оси между объектом измерения и матрицей 7 на AL, то есть 1+ L2 = L+ Л L, где L — расстояние от точки пересечения плоскости, в которой лежит объект 4, с оптической осью устройства (в дальнейшем расстояние от объекта) до матрицы 7, L1 — расстояние от обьекта до точки пересечения светоделитепя 6 с оптической осью, L2 — расстояние от точки пересечения светоделителл 6 с оптической осыа до матрицы 8. С матрицы фотоприемников

7 снимаются сигналы положения, например, первых минимумов интенсивности дифракционной картины 21l — дпя контролируемого волокна 4 и 21з — дпя эталона 5, Соответственно с матрицы 8 снимаются показания 2I2 — для контролируемого волокна

4 и 2!л — для эталона 5. 8 блоке обработки информации 9 производятся следующие вычисления

2 !1 — 2 12 — — — = Л.!1 )

2 !з — 2!4 тогда диаметр контролируемого волокна будет где d3 — диаметр эталонного волокна, А— длина волны излучения лазера, Л ! = ll—

12 . Л 12 = l !3 14

На фиг.1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ контроля диаметра оптического волокна. соответственно отклонение диаметра контролируемого волокна от диаметра эталона .Лб — d — бэ = Ю р Гс 1

1772615 где d> — диаметр эталонного оптического волокна.

Принцип расчета контролируемого диаметра d поясняется фиг.2, где МФП1 и

МФП2 — соответственно первая и вторая матрицы фотоприемников, р- угол на, например, первый минимум дифракционной картины. На фиг.2 светоделитель условно не показан, вторая матрица фотоприемников

МФП2 условно развернута относительно точки пересечения светоделителя с оптической осью до совпадения оптических осей обоих измерительных каналов. Известно, что

jL з1п тогда из треугольника АВС

sin р = соответственно d =- Л вЂ” ) .Из последнего выражения видно, что контролируемый диаметр не зависит от расстояния

Таким образом, расположение эталонного и контролируемого волокон в разнесенных плоскостях, светоделение дифрагировавшего излучения на два и его прием на две матрицы фотоприемников, сдвинутых на некоторое расстояние друг относительно друга, ведет к повышению точности измерений в силу снижения требований к точности установки эталонного и контролируемого волокон (результат измерений не зависит от L. а лишь от заранее точно заданного h, L), прием сигналов на матрицу фотоприемников позволяет располагать волокна под любым углом друг к другу, измеренные значения 611 и Ь12 являются результатом из двух измерений каждое; к увеличению производительности контроля, т.к. снижаются вибрационные требования (независимость результатов измерений от положения оптического волокна), т.е. контроль может производиться в .процессе вытяжки стекловолокна.

Формула изобретения

Способ контроля диаметра оптического волокна, заключающийся в том, что облучают лазерным излучением контролируемое и

5 эталонное волокна, с помощью фотоматрицы регистрируют распределение интенсивности дифракционной картины в дальней зоне, определяют положение 11, Iz первых минимумов интенсивности дифракционной

10 картины соответственно от контролируемого и эталонного волокон и определяют диаметр волокна, о т л и ч а ю щ и и G R тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, эталонное и конт15 ролируемое волокна располагают под углом друг относительно друга в разнесенных вдоль направления просвечивания плоскостях, перпендикулярных направлению просвечивания, перед регистрацией

20 распределения интенсивности излучения, прошедшего волокна, с помощью светоделителя формируют второй поток, регистрируют распределение интенсивности дифракционной картины в дальней зоне с

25 помощью второй фотоматрицы, определяют положение 1з, 14 первых минимумов интенсивности дифракционной картины соответственно от контролируемого и эталонного волокон, а диаметр d контролируемого во30 локна и отклонение Ь d диаметра контролируемого волокна от диаметра d> эталонного волокна, определяют соответственно по формулам где Л вЂ” длина волны излучения;

1 — расстояние от контролируемого волокна до первой фотоматрицы;

Lg — расстояние.от контролируемого волокна до точки пересечения светоделителя с осью потока излучения, прошедшего волокна;

1 — расстояние от точки пересечения

50 светоделителя с осью потока излучения, прошедшего волокна, до второй матрицы;

A L = L> + L » — L, ЬИ = i l> — 1г1

Ь 12 = i 1-3 14 I

1772615

Составитель А. Туев

Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор М, Максимишинец

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3837 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5