CN102169208A - 用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置 - Google Patents
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Abstract
用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置,涉及用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置,解决了现有氢氧焰加热的方式难以保证精度,并且不宜在对防爆要求苛刻的环境中使用的问题,它包括右电极座、左电极座、右电极、左电极、电弧通道、石英中间立板和高压电源,右电极座位于石英中间立板的右侧,左电极座位于石英中间立板的左侧,且左电极座与右电极座相对于石英中间立板对称分布,右电极竖直放置在右电极座内,左电极竖直放置在左电极座内,石英中间立板顶部中间开有圆柱形孔槽的电弧通道,右电极的上端与电弧通道的右端相邻设置,左电极的上端与电弧通道的左端相邻设置,右电极、左电极分别连接在高压电源的两个输出端,用于光纤熔融拉伸。
Description
技术领域
本发明涉及用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置。
背景技术
光纤熔融拉伸技术是制作熔锥型光纤耦合器和偏振器的关键技术,熔融拉伸的质量直接决定耦合器和偏振器的性能。执行光纤熔融拉伸时,通过在光纤周围产生局部高热量使光纤局部熔化,并对光纤施加拉力实现光纤拉伸。由于光纤直径在微米量级,要求在熔融拉伸时周围热量分布均匀可控,不易受外界环境干扰。目前常用的加热方式为氢氧焰加热,氢氧焰加热的方式难以保证精度,并且不宜在对防爆要求苛刻的环境中使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有氢氧焰加热的方式难以保证精度,并且不宜在对防爆要求苛刻的环境中使用的问题,提供一种用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置。
用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置,它包括右电极座、左电极座、右电极、左电极、电弧通道、石英中间立板和高压电源,右电极座位于石英中间立板的右侧,左电极座位于石英中间立板的左侧,且左电极座与右电极座相对于石英中间立板对称分布,右电极竖直放置在右电极座内,左电极竖直放置在左电极座内,石英中间立板顶部中间开有圆柱形孔槽的电弧通道,右电极的上端与电弧通道的右端相邻设置,左电极的上端与电弧通道的左端相邻设置,右电极、左电极分别连接在高压电源的两个输出端。
具体工作过程是:将引弧器置于高压电弧通道内,开启高压电源,通过瞬时高压点燃电弧,将引弧器移开,电弧保持,即可用于光纤熔融拉伸,维持电弧的电压可以连续调整,用电压值对应电弧的温度的特点,通过将电压保持在稳定的值的区间,从而保证了电弧产生的温度的精度;由于避免了使用易燃、易爆的氢气和氧气,因此满足了对易燃、易爆有要求的场合的使用要求;它还具有电弧稳定性好、结构紧凑的特点,满足光纤熔融拉伸工艺要求。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图,图2为本发明的电极结构示意图,图3为本发明装置的实施方式二立体结构示意图,图4为本发明引弧器结构示意图,图5为本发明高压电源的组成和结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1说明本实施方式,本实施方式包括右电极座1、左电极座9、右电极3、左电极8、电弧通道4、石英中间立板5和高压电源21,右电极座1位于石英中间立板5的右侧,左电极座9位于石英中间立板5的左侧,且左电极座9与右电极座1相对于石英中间立板5对称分布,右电极3竖直放置在右电极座1内,左电极8竖直放置在左电极座9内,石英中间立板5顶部中间开有圆柱形孔槽的电弧通道4,右电极3的上端与电弧通道4的右端相邻设置,左电极8的上端与电弧通道4的左端相邻设置,右电极3、左电极8分别连接在高压电源21的两个输出端。
具体实施方式二:结合图1、图3说明本实施方式,本实施方式与实施方式一不同的是它还包括石英前立板6和石英后立板2,石英前立板6用螺钉固定在石英中间立板5的前面,石英后立板2用螺钉固定在石英中间立板5的后面,且三者呈工字型连接。其它组成和连接关系与实施方式一相同。
具体实施方式三:结合图5说明本实施方式,本实施方式的高压电源21包括220V交流电源、整流滤波模块12、调压模块13、逆变模块14和升压变压器15,220V交流电源连接在整流滤波模块12的输入端,整流滤波模块12的输出端连接在调压模块13的输入端,调压模块13的输出端连接在逆变模块14的输入端,逆变模块14的输出端连接在升压变压器15的输入端,升压变压器15的两个电压输出端分别对应连接左电极8和右电极3。其它组成和连接关系与实施方式一相同。
在高压电弧产生上,整流滤波模块12将220V交流电整流为直流电,调压模块13采用Buck降压斩波变换器对直流电进行调压,得到0~300V可调的直流电,逆变模块14采用半桥变换器对该直流电进行逆变,得到峰值0~300V可调、频率20~35kHz可调的高频交流方波,最后利用升压变压器15得到峰值0~12kV可调的高频高压交流方波,输出高频高压交流的幅值和频率独立可调,分别由调压模块和逆变模块调节。
具体实施方式四:结合图5说明本实施方式,本实施方式与实施方式三不同的是高压电源21还包括电压调节器17、电流调节器19、电压检测模块16、电流检测模块18和控制器20,调压模块13的检测输出端连接在电压检测模块16的输入端,电压检测模块16的输出端连接在电压调节器17的输入端,电压调节器17的输出端连接在控制器20的一个输入端,升压变压器15的检测输出端连接在电流检测模块18的输入端,电流检测模块18的输出端连接在电流调节器19的输入端,电流调节器19的输出端连接在控制器20的另一个输入端,控制器20的一个输出端连接在调压模块13的控制输入端,控制器20的另一个输出端连接在逆变模块14的控制输入端。其它组成和连接关系与实施方式一相同。
通过对调压模块13输出电压进行检测,并采用电压调节器17可实现恒压控制,稳定输出高压交流电压幅值,保证引弧成功。通过对升压变压器15进行电流检测,并采用电流调节器19可实现恒流控制,保证电弧电流的稳定。控制器20实现恒压与恒流控制之间的切换,以及对高频高压交流幅值与频率的控制。
引弧时,高压电源开始处于空载状态,在引弧之后,进入带载状态,而由于高压变压器分布参数的影响,处于空载状态时电源输出的电流往往要超过带载时的工作电流,因此在手动引弧前后,电源在很短的时间内状态变化很大,采用电压闭环控制保证引弧成功;引弧完成后采用电流闭环控制保证电弧电流稳定,适合熔锥型光纤耦合器和偏振器制作需要。
具体实施方式五:结合图2说明本实施方式,本实施方式与实施方式一不同的是右电极3和左电极8的上端采用球状凸体。其它组成和连接关系与实施方式一相同。
右电极3和左电极8的上端采用钨铈材料的球状凸体,具有容易加工、不易磨损的特点,能保证长期使用的稳定性。
两支电极竖直放置于电极座内,在电弧通道两端对称分布,使电极组件结构极为紧凑。电极在电极座内高度可调,容易满足光纤熔融拉伸工艺要求。导线从电极座内引出,容易装配,方便拆卸。
具体实施方式六:结合图4说明本实施方式,本实施方式与实施方式一不同的是它还包括引弧器,引弧器包括引弧头10和引弧手柄11,不锈钢的引弧头10的一部分嵌入圆柱体的聚四氟乙烯的引弧手柄11前端部的中心。其它组成和连接关系与实施方式一相同。
不锈钢的引弧头10具有良好的导电性,引弧手柄材料采用聚四氟乙烯,具有良好的绝缘性。
Claims (6)
1.用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置,其特征是它包括右电极座(1)、左电极座(9)、右电极(3)、左电极(8)、电弧通道(4)、石英中间立板(5)和高压电源(21),右电极座(1)位于石英中间立板(5)的右侧,左电极座(9)位于石英中间立板(5)的左侧,且左电极座(9)与右电极座(1)相对于石英中间立板(5)对称分布,右电极(3)竖直放置在右电极座(1)内,左电极(8)竖直放置在左电极座(9)内,石英中间立板(5)顶部中间开有圆柱形孔槽的电弧通道(4),右电极(3)的上端与电弧通道(4)的右端相邻设置,左电极(8)的上端与电弧通道(4)的左端相邻设置,右电极(3)、左电极(8)分别连接在高压电源(21)的两个输出端。
2.根据权利要求1所述用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置,其特征在于它还包括石英前立板(6)和石英后立板(2),石英前立板(6)用螺钉固定在石英中间立板(5)的前面,石英后立板(2)用螺钉固定在石英中间立板(5)的后面,且三者呈工字型连接。
3.根据权利要求1所述用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置,其特征在于高压电源(21)包括220V交流电源、整流滤波模块(12)、调压模块(13)、逆变模块(14)和升压变压器(15),220V交流电源连接在整流滤波模块(12)的输入端,整流滤波模块(12)的输出端连接在调压模块(13)的输入端,调压模块(13)的输出端连接在逆变模块(14)的输入端,逆变模块(14)的输出端连接在升压变压器(15)的输入端,升压变压器(15)的两个电压输出端分别对应连接左电极(8)和右电极(3)。
4.根据权利要求3所述用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置,其特征在于高压电源(21)还包括电压调节器(17)、电流调节器(19)、电压检测模块(16)、电流检测模块(18)和控制器(20),调压模块(13)的检测输出端连接在电压检测模块(16)的输入端,电压检测模块(16)的输出端连接在电压调节器(17)的输入端,电压调节器(17)的输出端连接在控制器(20)的一个输入端,升压变压器(15)的检测输出端连接在电流检测模块(18)的输入端,电流检测模块(18)的输出端连接在电流调节器(19)的输入端,电流调节器(19)的输出端连接在控制器(20)的另一个输入端,控制器(20)的一个输出端连接在调压模块(13)的控制输入端,控制器(20)的另一个输出端连接在逆变模块(14)的控制输入端。
5.根据权利要求1或2所述用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置,其特征在于右电极(3)和左电极(8)的上端采用球状凸体。
6.根据权利要求1或3所述用于光纤熔融拉伸的高压电弧产生装置,其特征在于它还包括引弧器,引弧器包括引弧头(10)和引弧手柄(11),不锈钢的引弧头(10)的一部分嵌入圆柱体的聚四氟乙烯的引弧手柄(11)前端部的中心。
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