CN101356462A - 光纤增强处理装置和光纤增强处理方法 - Google Patents

光纤增强处理装置和光纤增强处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光纤增强处理装置和增强处理方法，其中不需要设置诸如热敏电阻等温度检测装置，并且可以实现检测温度不改变、能耗较低并且精确的加热控制。使用可热收缩增强套筒覆盖光纤的熔接部分以进行增强的所述光纤增强处理装置包括：加热控制装置，其用于对加热所述增强套筒的加热器执行加热控制；以及温度检测装置，其用于根据所述加热器的电阻变化检测所述加热器的加热温度。通过控制接通/断开对所述加热器的供电的时间长度进行加热控制和温度检测。通过检测桥接电路的中点的电压Eo的变化来进行温度检测，在所述桥接电路中，第一固定电阻器和加热器电阻器的串联电路与第二固定电阻器和第三固定电阻器的串联电路并联。

Description

光纤增强处理装置和光纤增强处理方法
技术领域
本发明涉及这样一种光纤增强处理装置：通过熔接装置使光纤彼此熔接在一起，然后再用增强套筒增强熔接部分；本发明还涉及增强处理方法。
背景技术
使用熔接装置通过这样的步骤使光纤彼此熔接：即，移除光纤待熔接端部的光纤覆盖层，使露出的裸露玻璃光纤的端部彼此对接，并加热和熔合对接的端部以将端部熔接在一起。因为熔接部分处于移除了光纤覆盖层的状态并具有较低机械强度，因此使用增强部件保护彼此熔接在一起的裸露光纤部分。对于增强部件，通常使用增强套筒，其中抗拉强度件(也被称为增强棒)和可热熔粘接剂树脂材料容纳于可以径向收缩的可热收缩管中。使增强套筒热收缩以保护光纤的熔接部分。
对光纤熔接部分的普通增强处理是使用包括加热器的增强处理装置来执行的。光纤熔接工作所需的时间长度是10至20秒钟。对比之下，用于增强的加热处理工作所需的时间长度是30至135秒钟。因此即使快速执行熔接工作，随后的加热处理工作也需要较长的时间长度，因此难以提高整个熔接过程的工作效率。
对比之下，例如，专利文献1公开这样一种技术：与普通的加热器相比该加热器的加热量增加，通过设置在加热器下方的鼓风机抑制升温，从而缩短加热时间长度，并由鼓风机执行强制冷却以缩短冷却时间长度，从而缩短总工作时间长度。
专利文献2公开这样一种技术：当外部空气温度较低时，需要较长时间使温度升高到预定处理温度，因此，检测加热器的温度和外部空气温度，并且在外部空气温度较低的情况下提高加热器的加热量。
专利文献3公开这样一种技术：在使用增强处理装置加热增强套筒时，从套筒的中间部分朝向两个端部进行加热从而使套筒内部不存在空隙，加热过程开始时的加热集中在加热器的中间部分以升高温度，从而缩短加热时间长度。
专利文献1：JP-UM-A-4-24705
专利文献2：JP-UM-A-2-73602
专利文献3：日本专利No.3,293,594
发明内容
本发明要解决的问题
在专利文献2中，加热器的加热量根据外部空气温度改变。例如，在外部空气温度低达-10℃的温度环境下，初始温度较低。因此，即使增加加热器的加热量(发热量)，将温度升高到预定处理温度也需要较长时间长度。如果连续对多根光纤执行增强处理，则增强处理装置的初始温度根据环境和使用状态而改变，并且与外部空气温度之间的差异也改变。因此，需要一直监视加热器的加热温度，并频繁地改变加热器的加热量或改变加热时间长度。
如专利文献1所述，通过鼓风机缩短升高温度以及降低温度所需的时间长度，或者如专利文献3所述，将中间部分的加热温度设定为稍高于端部的加热温度，从而防止在内部留下空隙。此外在该情况下，监视加热器中间部分和端部的温度并执行预定加热控制。
在传统光纤增强处理中，使用热敏电阻执行用于加热控制的温度测量。通过粘接等方式将热敏电阻附接到预定部分，热敏电阻容易受诸如外部空气温度等外部环境的影响，并且检测温度可能会因为安装状态、劣化状态等改变。因此，加热控制的精度降低，增强装置的质量降低，并且校准检测温度需要耗费劳力。在加热器和热敏电阻之间产生热传递时间差，就响应性而言该处理不是优良的。这引起过度加热从而消耗过多电能。
考虑到上述情况而做出本发明。本发明的目的是提供一种光纤增强处理装置和光纤增强处理方法，其中不需要设置诸如热敏电阻等温度检测装置，并且可以实现检测温度不改变、能耗较低并且精确的加热控制。
解决问题的手段
本发明的光纤增强处理装置和光纤增强处理方法是这样一种光纤增强处理装置和光纤增强处理方法：即，使用可热收缩增强套筒覆盖光纤的熔接部分以进行增强，所述光纤增强处理装置包括：加热控制装置，其用于对加热所述增强套筒的加热器执行加热控制；以及温度检测装置，其用于根据所述加热器的电阻变化检测所述加热器的加热温度。根据所述电阻变化检测温度的所述温度检测装置对加热所述增强套筒的加热器的温度进行监视，以发生热收缩的温度加热所述增强套筒。
通过控制接通/断开对所述加热器的供电的时间长度进行加热控制和温度检测。此外，通过检测桥接电路的中点的电压变化来进行温度检测，在所述桥接电路中，第一固定电阻器和加热器电阻器的串联电路与第二固定电阻器和第三固定电阻器的串联电路并联。
优选的是，所述加热器设定成中间部分的加热温度高于端部的加热温度，或者在以发生热收缩的温度加热所述增强套筒之前监视所述加热器的温度并进行预加热直到预定温度。
本发明的效果
根据本发明，加热增强套筒的加热器本身用作温度检测装置。因此，不需要诸如热敏电阻等温度检测装置，并可以减少部件的数量。由于加热器本身用作温度检测装置，因此可以执行检测温度受安装状态和劣化状态影响的改变更少的精确加热控制，并帮助校准检测温度。此外，提高了温度控制的响应性从而防止浪费能耗。
由于实现变化减少的温度检测和精确加热控制，因而可以稳定执行从中间部分到端部加热增强套筒的加热处理。此外，预加热的加热处理能够有效地缩短主加热的加热时间长度。
附图说明
图1是示意性示出本发明增强处理装置的加热控制的电路图。
图2是示出本发明中加热器的供电状态的视图。
图3是示出本发明中的加热时间长度和加热温度的状态的视图。
图4是示出本发明中的增强套筒的热收缩状态的视图。
图5是示出用于本发明的加热器的构造实例的视图。
附图标记的说明
1 光纤
2 裸露玻璃光纤
3 熔接部分
4 增强套筒
5 粘接剂树脂材料
6 增强棒
7 可热收缩管
10a、10b、10c 加热器
11 加热器基板
12、12a、12b、12c 加热导体
Rx 加热器电阻器
R1 第一固定电阻器
R2 第二固定电阻器
R3 第三固定电阻器
SW1 第一开关装置
SW2 第二开关装置
D 电压比较器
具体实施方式
参照附图描述本发明的实施例。图1是示意性示出本发明增强处理装置的加热控制的电路图，图2是示出本发明中的加热器供电状态的视图。
加热器电阻器Rx是本发明增强处理装置的加热部件，其与第一固定电阻器R1串联在一起并成为桥接电路的一个电阻元件，在该桥接电路中，第一固定电阻器R1和电阻器Rx的串联电路与第二固定电阻器R2和第三固定电阻器R3的串联电路并联。整个控制电路具有：第一开关装置SW1，其根据来自控制部分的控制信号控制第一电源V1的开/关操作；以及第二开关装置SW2，其控制第二电源V2的开/关操作。
第一开关装置SW1作为温度检测装置使用，并用于检测加热器电阻器Rx的变化以测量加热器的温度。第二开关装置SW2作为加热控制装置使用，并用于对加热器电阻器Rx供电以控制加热量。可以通过硬件或软件执行第一开关装置SW1和第二开关装置SW2的开/关控制。
第一电源V1的电压低于第二电源V2，当第二电源V2为大约DC12V时第一电源V1的电压为例如大约DC 3.3V。其中施加第一电源V1的负载电路由桥接电路形成，并构造成作为温度检测装置使用以检测桥接电路的中点的电压Eo，在上述桥接电路中，第一固定电阻器R1和加热器电阻器Rx的串联电路与第二固定电阻器R2和第三固定电阻器R3的串联电路并联。
当构成桥接电路的电阻器的电阻处于平衡态R1·R3＝Rx·R2时，桥接电路的中点的电压Eo为0。当通过供电升高加热器电阻器Rx的温度来改变其电阻时，产生电压Eo。在本发明中，通过检测桥接电路的电压Eo来测量加热器电阻器Rx的加热温度。也可以使用诸如热敏电阻等热敏装置来检测加热器的加热温度。然而，当使用简单的桥接电路检测加热器电阻器Rx的变化时，可以准确和可靠地检测加热器温度而不必使用诸如热敏电阻等温度检测装置，诸如热敏电阻等温度检测装置受外部空气温度影响并且由于安装状态和劣化状态而导致变化。
图2是示出对加热器电阻器Rx的供电进行接通/断开(ON/OFF)控制以测量加热器的加热温度并调节加热器的加热量的实例的视图。
在第一电源V1通过第一开关装置SW1供电时，通过第一固定电阻R1进行分压而获得的电压E1施加到加热器电阻器Rx上。第一开关装置SW1的开/关操作设置为以100ms为单位，打开加热器的时间为10ms而关闭加热器的时间为90ms。当通过加热使加热器电阻器Rx从上述平衡状态发生改变时，在桥接电路中点处出现与因为供电而产生的加热器电阻器Rx的电阻变化相对应的电压Eo，并测量加热器温度。通过电压比较器D将电压Eo的变化反馈到控制部分。
在不执行增强处理的非操作时间中以及通过第二开关装置SW2执行加热的过程中，也可以通过第一开关装置SW1执行加热器温度的测量。可以一直或在任意时刻测量加热器温度。以100ms为单位，在10ms的类短脉冲时间长度内执行加热器温度的测量。因此，温度测量所需的能耗非常小。
在第二开关装置SW2的加热控制中，对从第二电源V2提供给加热器电阻器Rx的电压E2进行开/关(ON/OFF)控制。在第二开关装置SW2中，在第一开关装置SW1的开/关操作的单位是100ms的情况下，优选地以与上述单位一致的100ms为单位进行设定。例如，执行这样的控制：一个单位时间内的打开时间设定为90ms而关闭时间设定为10ms，并在预定单位时间长度内进行开/关操作。可以通过例如缩短一个单位时间内的90ms打开时间并延长10ms关闭时间来改变一个单位时间内的开/关比例，从而代替在预定单位时间长度内的开/关操作。
在第二开关装置SW2的加热控制中，在以增强套筒发生热收缩的温度进行主加热之前，使加热器预加热到预定温度。也可以以与主加热相同的方式，通过例如在预定单位时间长度内对第一电源V1的供电进行开/关操作以执行控制，从而实现预加热的温度。优选的是，通过上述第一开关装置SW1的开/关操作测量预加热的加热温度，并将预加热的加热温度设定为低于增强套筒热收缩的温度，并且在该预加热温度下即使人手触摸到加热器时也不烫伤人手。在使用熔化温度为例如80℃至90℃的树脂作为增强套筒的粘接剂树脂材料的情况下，执行加热操作使得加热温度是60℃至80℃。
控制由第一开关装置SW1提供的供电电压E1和由第二开关装置SW2提供的供电电压E2，以便不将供电电压E1和E2同时施加到加热器电阻器Rx上。在100ms的单位时间长度内，如图2所示，例如通过第二开关装置SW2施加电压E2的时间为90ms，通过第一开关装置SW1施加电压E1的时间为10ms，从而使施加的电压彼此不重叠。根据该构造，可以稳定供电电压并能够获得稳定的供电。已经描述了受控单位时间长度是10ms的实例。可选的是，可以根据增强套筒的尺寸等设定更长的单位时间长度，相反，可以设定更短的单位时间长度以便执行更精细的控制。
图3是示出在上述加热控制中的加热时间长度和加热温度的状态的视图。图3(A)示出不执行预加热的加热控制的情况，而图3(B)示出执行预加热的加热控制的情况。如图3(A)所示，在加热增强套筒的处理所需的时间长度内，将a点作为开始点执行升高温度的加热操作直到c点为止，然后在c点和d点之间维持恒定的加热温度，并在d点和f点之间执行冷却操作。
相反，在如图3(B)所示的执行预加热的情况下，在图3(A)中的a点和位于从a点到c点的升温的中点的b点之间执行预加热。因此，在加热增强套筒的处理所需的时间长度中，以b点作为开始点执行用于升温的加热操作直到c点为止，然后在c点和d点之间维持恒定加热温度。在要执行冷却操作的情况下，在图3(A)的d点和位于从d点到f点的路线的中点的e点之间执行冷却操作。然而，冷却操作在e点结束，不执行随后的冷却操作并设定预加热维持状态以便准备下一个增强处理。因此，在执行预加热的加热控制中，可以在从b点到e点的加热时间长度内有效地执行增强处理，与不执行预加热的情况相比，上述从b点到e点的加热时间长度短于从a点到f点的时间长度。
图4和图5是示出在本发明中执行的加热增强套筒的模式实例的视图，图4是示出增强套筒的热收缩状态的视图，图5是示出加热器的构造实例的视图。在附图中，1表示光纤，2表示裸露玻璃光纤，3表示熔接部分，4表示增强套筒，5表示粘接剂树脂材料，6表示增强棒，7表示可热收缩管，10a、10b和10c表示加热器，11表示加热器基板，12、12a、12b和12c表示加热导体。
如图4(A)所示，增强套筒的加热温度设定为获得加热器中间部分的温度较高而端部温度较低的∧形温度分布。在专利文献3中披露了这种加热模式。除了将主加热的加热温度设定为∧形温度分布的设置以外，可以将预加热的加热温度设置为中间部分的温度较高的∧形温度分布。因此，加快增强套筒中间部分热收缩的开始并进一步缩短加热时间长度。
图4(B)至图4(D)是示出通过加热增强套筒4执行的光纤增强处理的过程状态的视图。在彼此熔接的一对光纤1中，如图4(B)所示，熔接部分3及其附近处于移除了光纤覆盖层并露出裸露玻璃光纤2的状态，因此在熔接后立即使用增强套筒4进行覆盖。例如，通过在可热收缩管7中置入管状可热熔粘接剂树脂材料5和增强棒6来构造增强套筒4。增强套筒4设置成使裸露光纤2位于增强套筒的中间部分。然后，将增强套筒布置在增强处理装置的加热板(未示出)上。
加热器的中间部分温度较高。因此，在增强套筒4中，如图4(C)所示，中间部分的粘接剂树脂材料5首先开始熔化，于是中间部件的可热收缩管7热收缩，热熔化和热收缩过程进行从而将粘接剂树脂材料5从中间部分朝向端部推压。因此，粘接剂树脂材料5填充裸露光纤2的周围，而不在熔化的粘接剂树脂材料5中留下空隙。如图4(D)所示，最终，通过粘接剂树脂材料5进行包含一部分光纤覆盖层的一体化过程，并执行增强处理以闭合可热收缩管7的两端。
例如图5所示的构造作为升高中间部分加热温度的加热器使用。如图5(A)所示的加热器10a具有这样的构造：其中，加热导体12嵌入陶瓷等制成的板状加热器基板11，而加热导体12的中间部分形成为比其端部更密集，从而使得中间部分的加热量大于端部的加热量。当将预加热和主加热的电能供应到加热器上时，加热温度呈现例如图4(A)所示的∧形。
如图5(B)所示的加热器10b是这样的实例：其中在陶瓷等制成的板状加热器基板11中嵌入两个加热导体：即，加热中间部分的加热导体12a和加热加热器整个长度的加热导体12b，同时将导体堆叠并彼此电绝缘。独立地控制对加热导体12a、12b的供电，从而使得例如在预加热中仅对中间部分的加热导体12a进行供电，在主加热中对加热导体12a、12b进行供电，从而获得例如图4(A)所示的∧形温度分布。在主加热中，可以进行加热控制从而在过程的中间阶段关闭中间部分的加热导体12a。
如图5(C)所示的加热器10c是这样的实例：其中仅加热中间部分的加热导体12a和仅加热端部的加热导体12c以类似串联的方式结合，并嵌入陶瓷等制成的板状加热器基板11中。使用这样的可切换电路构造：其中，独立地控制加热导体12a、12c的供电，从而例如在预加热中仅对中间部分的加热导体12a进行供电，在主加热中对加热导体12a、12c进行供电。中间部分的加热导体12a和加热导体12c的加热量可以根据加热导体的密度而发生改变或由电源控制来执行，从而获得例如图4(A)所示的∧形温度分布。
虽然已经参照具体实施例详细描述了本发明，但是本领域技术人员很清楚，可以在不脱离本发明精神和范围的情况下进行各种修改和变形。
本申请基于2006年5月17日提交的日本专利申请(No.2006-137912)，该申请的内容通过引用并入本文。
工业实用性
如上所述，在本发明的光纤增强处理装置和光纤增强处理方法中，加热增强套筒的加热器本身用作温度检测装置，由此不需要使用诸如热敏电阻等温度检测装置，从而可以减少部件的数量。由于加热器本身用作温度检测装置，因此可以执行检测温度受安装状态和劣化状态影响的改变更少的精确加热控制，并可以帮助校准检测温度。此外，本发明具有通过提高温度控制的响应性而防止浪费能耗的效果，并且可用作这样的光纤增强处理装置等：即，通过熔接装置将光纤彼此熔接在一起，接着通过增强套筒增强熔接部分。

Claims (7)

1.一种使用可热收缩增强套筒覆盖光纤的熔接部分以进行增强的光纤增强处理装置，所述光纤增强处理装置包括：
加热控制装置，其用于对加热所述增强套筒的加热器执行加热控制；以及
温度检测装置，其用于根据所述加热器的电阻变化检测所述加热器的加热温度。
2.根据权利要求1所述的光纤增强处理装置，其中，
所述加热控制装置控制接通/断开对所述加热器的供电的时间长度。
3.根据权利要求1或2所述的光纤增强处理装置，其中，
所述温度检测装置包括桥接电路并检测所述桥接电路的中点的电压，在所述桥接电路中，第一固定电阻器和加热器电阻器的串联电路与第二固定电阻器和第三固定电阻器的串联电路并联。
4.根据权利要求3所述的光纤增强处理装置，其中，
交替地对所述加热器和所述桥接电路进行供电。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光纤增强处理装置，其中，
所述加热器设定成中间部分的加热温度高于端部的加热温度。
6.一种使用可热收缩增强套筒覆盖光纤的熔接部分以进行增强的增强处理方法，其中，
通过温度检测装置对加热所述增强套筒的加热器的温度进行监视，以发生热收缩的温度加热所述增强套筒，其中所述温度检测装置根据电阻变化检测所述加热器的温度。
7.根据权利要求6所述的增强处理方法，其中，
在以发生热收缩的温度加热所述增强套筒之前，通过所述温度检测装置监视所述加热器的温度，并使所述加热器预加热到预定温度。
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