CN103030272A - 一种截止波长自动控制的拉丝方法及控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是光纤制造技术领域，具体涉及一种截止波长自动控制的拉丝方法及控制系统，是一种新型拉丝方法，提供了一种新型的拉丝控制系统。包括光纤预制棒、拉丝炉、张力测试仪器、光纤拉丝机、拉丝生产线控制器、数据传输网线和光纤测试仪表；光纤预制棒安装在拉丝炉上部，生产时光纤预制棒插入拉丝炉的炉腔热区内，拉丝炉安装在光纤拉丝机的上部，光纤测试仪表安装在光纤拉丝机一侧，光纤拉丝机所生产的光纤在光纤测试仪表处进行测量，张力测试仪器安装在拉丝炉下部的光纤拉丝机上，光纤测试仪表通过数据传输网线和拉丝生产线控制器相连，张力测试仪器通过通讯电缆与拉丝生产线控制器相连，拉丝生产线控制器通过控制线与拉丝炉相连接。

Description

一种截止波长自动控制的拉丝方法及控制系统
技术领域
本发明涉及的是光纤制造业，具体涉及一种截止波长自动控制的拉丝方法及控制系统，是一种新型拉丝方法，提供了一种新型的拉丝控制系统。 
背景技术
单模光纤通常存在某一波长，当所传输的光波长超过该波长时，光纤只能传播一种模式的光，这一波长称为截止波长。截止波长大小由预制棒的结构参数决定。在光纤生产中，截止波长是一个极为重要的拉丝控制参数。传统的拉丝方法通过改变温度来控制拉丝过程中的截止波长，通过需要的温度来控制截止波长，有一定的滞后性。在拉丝过程中，控制光纤截止波长在一定的范围内的稳定可以有效的控制光纤的性能，改善光纤的传输特性。 
发明内容
发明目的是针对上述存在不中之处提供一种一种截止波长自动控制的拉丝方法及控制系统，本发明为了提供一种新型拉丝方法，是一种截止波长自动控制拉丝方法。 
一种截止波长自动控制的拉丝方法及控制系统是采取以下技术方案实现： 
一种截止波长自动控制拉丝方法的控制系统包括光纤预制棒、拉丝炉、张力测试仪器、光纤拉丝机、拉丝生产线控制器、数据传输网线和光纤测试仪表。
光纤预制棒安装在拉丝炉上部，生产时光纤预制棒插入拉丝炉的炉腔热区内，拉丝炉安装在光纤拉丝机的上部，光纤测试仪表安装在光纤拉丝机一侧，光纤拉丝机所生产的光纤在光纤测试仪表处进行测量，张力测试仪器安装在拉丝炉下部的光纤拉丝机上，拉丝炉的下部，光纤测试仪表通过数据传输网线和拉丝生产线控制器相连，张力测试仪器通过专用通讯电缆与拉丝生产线控制器相连，拉丝生产线控制器通过控制线与拉丝炉相连接。 
所述的拉丝生产线控制器采用可编程控制器PLC，采用模糊控制理论实现自动控制。 
所述的张力测试仪器是一种非接触精密检测仪器，是法国CERSA公司生产的非接触精密测量仪器，安装在拉丝炉下部的光纤拉丝机上。 
所述的光纤测试仪表是美国PK公司生产的产品，是一种可以检测光纤截止波长的光纤测量仪器。 
一种截止波长自动控制的拉丝方法如下： 
光纤预制棒经过拉丝炉加热，在适当的加热功率时，光纤拉丝机进行光纤拉丝，光纤拉丝机所生产的光纤在光纤测试仪表处进行测量，测得的光纤截止波长通过数据传输网线将数据传送到拉丝生产线控制器，拉丝生产线控制器读取采集到的截止波长，非接触张力测试仪器实时测量裸光纤的张力，并通过通讯电缆将张力信号传输到拉丝生产线控制器，经过截止波长与张力的对应关系，输入想要得到的截止波长数值，采用模糊控制理论实现自动控制，调节拉丝炉的加热功率，控制光纤拉制过程中的裸光纤张力，裸光纤张力为140g~160g，光纤截止波长控制在1250nm~1280nm范围内，达到稳定截止波长，实现截止波长控制的目的。所述的拉丝炉的加热功率为42kW~47kW。
一般直径150mm的预制棒，加热功率在42kW~47kW之间。 
截止波长的理论计算公式如下： 
  
Figure 201310001753X100002DEST_PATH_IMAGE002
其中：α为光纤芯径半径；
      n1为芯层折射率；
      n2为包层折射率；
由截止波长的理论公式可以得知，λc由α、n1、n2共同决定，通常，在拉丝过程中，α、n2是不会改变的，通过改变拉丝炉的加热功率的大小可以改变n1的大小。拉丝过程中，运用模糊控制理论，通过裸光纤张力间接控制拉丝炉的加热功率，从而改变n1芯层折射率的分布，使n1 2- n2 2在一定范围内变化，进而改变光纤截止波长，控制其在一定范围内稳定。
本发明有益效果：本发明所述的截止波长自动控制的拉丝方法及控制系统结构简单、设计合理，减少人工干预调整拉丝过程中的张力，实现自动调节；减少了拉丝过程中对截止波长调整的滞后现象。在光纤拉丝过程实现自动稳定控制截止波长，使设备更加智能化。提供了一种新型拉丝方法，拓宽光纤生产的控制方式。 
本发明通过光纤测试仪表测量光纤的截止波长，测试得到的截止波长数值载入到数据采集电脑，通过数据传输网线将截止波长的数据传送到相应的拉丝生产线控制器，安装在拉丝塔架上的非接触张力测试仪器实时测量裸光纤的张力，由通讯电缆将张力信号传输到拉丝生产线控制器，通过截止波长与张力之间的对应关系，输入想要得到的截止波长数值，采用模糊控制理论进行自动控制，对拉丝过程进行控制，实现光纤截止波长的稳定。 
  
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明： 
图1是本发明所述一种截止波长自动控制的拉丝方法及控制系统的结构示意图。
     图2是本发明一种截止波长自动控制模糊控制系统的模型。 
具体实施方式
  参照附图1、2，一种截止波长自动控制拉丝方法的控制系统包括光纤预制棒（1）、拉丝炉（2）、张力测试仪器（3）、光纤拉丝机（4）、拉丝生产线控制器（5）、数据传输网线（6）和光纤测试仪表（7）。 
光纤预制棒（1）安装在拉丝炉（2）上部，生产时光纤预制棒（1）插入拉丝炉（2）的炉腔热区内，拉丝炉（2）安装在光纤拉丝机（4）的上部，光纤测试仪表（7）安装在光纤拉丝机（4）一侧，光纤拉丝机所生产的光纤在光纤测试仪表处进行测量，张力测试仪器（3）安装在拉丝炉（2）下部的光纤拉丝机（4）上，光纤测试仪表（7）通过数据传输网线（6）和拉丝生产线控制器（5）相连，张力测试仪器（3）通过通讯电缆与拉丝生产线控制器（5）相连，拉丝生产线控制器（5）通过控制线与拉丝炉（2）相连接。 
所述的拉丝生产线控制器（5）采用市售可编程控制器PLC，采用模糊控制理论实现自动控制。 
所述的张力测试仪器（3）是一种非接触精密检测仪器，是法国CERSA公司生产的非接触精密测量仪器，安装在拉丝炉（2）下部的光纤拉丝机（4）上。 
所述的光纤测试仪表（7）是美国PK公司的产品，是一种可以检测光纤截止波长的光纤测量仪器。 
一种截止波长自动控制的拉丝方法如下： 
光纤预制棒（1）经过拉丝炉（2）加热，在适当的加热功率时，光纤拉丝机（4）进行光纤拉丝，光纤拉丝机所生产的光纤在光纤测试仪表（7）处进行测量，测得的光纤截止波长通过数据传输网线（6）将数据传送到拉丝生产线控制器（5），拉丝生产线控制器（5）读取采集到的截止波长，非接触张力测试仪器（3）实时测量裸光纤的张力，并通过通讯电缆将张力信号传输到拉丝生产线控制器（5），经过截止波长与张力的对应关系，输入想要得到的截止波长数值，采用模糊控制理论实现自动控制，调节拉丝炉的加热功率，控制光纤拉制过程中的裸光纤张力，裸光纤张力为140g~160g，光纤截止波长控制在1250nm~1280nm，达到稳定截止波长，实现截止波长控制的目的。所述的拉丝炉的加热功率在42kW~47kW。
一般直径150mm的预制棒，加热功率在42kW~47kW之间。 
参照附图1所示截止波长自动控制的拉丝方法及控制系统主要由光纤预制棒（1）、拉丝炉（2）、非接触张力测试仪器（3）、光纤拉丝机（4）、拉丝生产线控制器（5）、数据传输网线（6）、光纤测试仪表（7）组成。将光纤拉丝机（4）所生产的光纤在测试仪表（7）进行测量，测得的光纤截止波长通过数据传输网线（6）将数据传送到拉丝生产线控制器（5），拉丝生产线控制器（5）读取采集到的截止波长，非接触张力测试仪器（3）实时测量裸光纤的张力，由通讯电缆将张力信号传输到拉丝生产线控制器（5），经过截止波长与张力的对应关系，采用模糊控制理论实现自动控制，调节拉丝炉（2）的加热功率，控制光纤拉制过程中的裸光纤张力，达到稳定截止波长实现截止波长控制的目的。 
图2中，r为给定截止波长，y为被控对象的实测截止波长，采用二维模糊控制器，输入为误差e=r-y和误差的变化ec=ek-ek-1，输出uc为拉丝炉的控制信号。 

Claims (4)

1.一种截止波长自动控制拉丝方法的控制系统，其特征在于：包括光纤预制棒、拉丝炉、张力测试仪器、光纤拉丝机、拉丝生产线控制器、数据传输网线和光纤测试仪表；
光纤预制棒安装在拉丝炉上部，生产时光纤预制棒插入拉丝炉的炉腔热区内，拉丝炉安装在光纤拉丝机的上部，光纤测试仪表安装在光纤拉丝机一侧，光纤拉丝机所生产的光纤在光纤测试仪表处进行测量，张力测试仪器安装在拉丝炉下部的光纤拉丝机上，光纤测试仪表通过数据传输网线和拉丝生产线控制器相连，张力测试仪器通过通讯电缆与拉丝生产线控制器相连，拉丝生产线控制器通过控制线与拉丝炉相连接。
2.根据权利要求1所述的一种截止波长自动控制拉丝方法的控制系统，其特征在于：所述的拉丝生产线控制器采用可编程控制器，采用模糊控制理论实现自动控制。
3.一种截止波长自动控制的拉丝方法，其特征在于：
光纤预制棒经过拉丝炉加热，在适当的加热功率时，光纤拉丝机进行光纤拉丝，光纤拉丝机所生产的光纤在光纤测试仪表处进行测量，测得的光纤截止波长通过数据传输网线将数据传送到拉丝生产线控制器，拉丝生产线控制器读取采集到的截止波长，非接触张力测试仪器实时测量裸光纤的张力，并通过通讯电缆将张力信号传输到拉丝生产线控制器，经过截止波长与张力的对应关系，输入想要得到的截止波长数值，采用模糊控制理论实现自动控制，调节拉丝炉的加热功率，控制光纤拉制过程中的裸光纤张力，裸光纤张力为140g~160g，光纤截止波长控制在1250nm~1280nm范围内，达到稳定截止波长，实现截止波长控制的目的。
4.根据权利要求3所述的一种截止波长自动控制的拉丝方法，其特征在于：所述的拉丝炉的加热功率为42kW~47kW。
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