CN105347667B - 一种光纤预制棒光学参数稳定性控制方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种光纤预制棒光学参数稳定性控制方法及其设备。包括沉积腔体、排风管道、排风管风阀、风阀开度控制器、风速测定杆、风阀开度控制器信号线、风速测定杆信号线和风速检测与处理器；在沉积腔体正上方、沿光纤预制棒轴向水平安装根排风管道，排风管道内壁安装风速测定杆，风速测定杆末端安装在排风管道中心位置，在风速测定杆上方安装排风管风阀，风阀开度通过外部风阀开度控制器进行控制，风速测定杆的温度信号通过风速测定杆信号线连接到风速检测与处理器内，风速检测与处理器将指令通过风阀开度控制器信号线反馈给风阀开度控制器，风阀开度控制器进一步控制排风管风阀的开度，控制风速。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种光纤预制棒光学参数稳定性控制方法及其设备。
背景技术
在现有的光纤预制棒外包层制造方法中，外部气相沉积法(OVD)是制备低水峰光纤预制棒性价比最优的工艺。该工艺使用氢氧焰使SiCl4原料发生高温水解反应，在小直径芯棒外表面沉积一定量的SiO2粉末制得粉末光纤预制棒，然后使用与芯棒烧结相同的方法将粉末预制棒烧结成透明预制棒，再经过脱气处理后即制得光纤预制棒。
外部气相沉积法（OVD）产出的H2O、废气HCl、粉尘SiO2，通过沉积腔体内部废气排风口进行排除。预制棒外包层在沉积过程中，棒体表面气流会影响预制棒外包层表面沉积效率。沉积腔体排风口通常采用多个同口径的管道，在腔体顶端水平排布。这样有利于在沉积腔体内部形成稳定的排风气流。随着排风口内SiO2粉尘的增加，排风口内径发生改变，会导致各个排风口排风风速产生改变。预制棒外包层沉积过程中，棒体表面排风风速不均会导致外包层局部沉积量产生偏差，最终影响了预制棒的光学参数。
关于减小光纤预制棒表面棒径波动的相关工艺，在[CN 103771696]专利中有提及，在此专利中采用横向沉积，主要通过控制灯移动方式、往返次数等方式控制预制棒表面SiO2堆积量，减少光纤预制棒外径的波动。但该专利未提及排风风速均匀性对预制棒表面沉积效率的影响。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处提供一种光纤预制棒光学参数稳定性控制方法及其设备。
一种光纤预制棒光学参数稳定性控制方法及其设备是采取以下技术方案实现：
一种光纤预制棒光学参数稳定性控制设备包括沉积腔体、排风管道、排风管风阀、风阀开度控制器、风速测定杆、风阀开度控制器信号线、风速测定杆信号线和风速检测与处理器。
在沉积腔体正上方、沿光纤预制棒轴向水平安装多根排风管道，排风管道内壁安装风速测定杆，风速测定杆末端安装在排风管道中心位置。在风速测定杆上方安装排风管风阀，风阀开度通过外部风阀开度控制器进行控制。风速测定杆的温度信号通过风速测定杆信号线连接到风速检测与处理器内。风速检测与处理器将指令通过风阀开度控制器信号线反馈给风阀开度控制器。风阀开度控制器进一步控制排风管风阀的开度，控制风速。
一种光纤预制棒光学参数稳定性控制方法如下：
1）光纤预制棒的芯棒安装在沉积腔体内准备采用外部气相沉积法进行外包沉积（OVD）；
2）打开风速自动控制系统；
3）多根风速测定杆各自测量排风管道，将数据反馈给风速测量与处理器；
4）风速检测与处理器根据初期测量到的风速，自动设定风速偏差上下限±0.1%；
5）沉积喷灯点火，开始采用外部气相沉积法（OVD）外包沉积；
6）沉积过程中，风速检测与处理器根据检测到的风速进行数据处理，将需要调整风阀开度的信号反馈给风阀开度控制器；
7）风阀开度控制器调整风阀的开度调整风速；
8）风速测定杆再次将最新风速数据传输给风速检测与处理器；
9）风速检测与处理器再次处理信号，给出最新指令；
10）预制棒沉积结束，关闭自动控制系统；
11）粉末棒经过玻璃化后，即制得光学参数稳定的光纤预制棒。
本发明一种光纤预制棒光学参数稳定性控制方法及其设备特点：
本发明采用实时风速测量装置在线监控光纤预制棒沉积过程中风管风速，可有效监控各排风管内风速是否保持在一定波动范围之内。
本发明采用风速波动信号处理设备，将接收到的超标信号处理后反馈给风阀开度控制器，可准确、及时改变排风管风阀开度大小。
本发明在预制棒外包层沉积过程中，可有效的保持预制棒轴向表面风速保持一致，确保预制棒各沉积部位表面沉积效率保持一致，达到控制预制棒整体沉积量一致性的目的。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明的沉积设备示意图。
图2是未开启风阀调整功能的随即风管风速监测示意图。
图3是开启风阀调整功能的随即风管风速检测示意图。
图4是未开启风阀调整功能的预制棒棒径波动示意图。
图5是开启风阀调整功能的预制棒棒径波动示意图。
图中：1、沉积腔体；2、排风管道；3、排风管风阀；4、风阀开度控制器；5、风速测定杆；6、风阀开度控制器信号线；7、测定杆信号线；8、风速检测与处理器；
具体实施方式：
以下将将结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
参照附图1～5，一种光纤预制棒光学参数稳定性控制设备包括沉积腔体1、排风管道2、排风管风阀3、风阀开度控制器4、风速测定杆5、风阀开度控制器信号线6、风速测定杆信号线7、风速检测与处理器8。
在沉积腔体1正上方、沿光纤预制棒轴向水平安装多根排风管道2，排风管道2内壁安装风速测定杆5，风速测定杆5末端安装在排风管道2中心位置。在风速测定杆上方安装排风管风阀3，风阀开度通过外部风阀开度控制器4进行控制。风速测定杆的温度信号通过风速测定杆信号线7连接到风速检测与处理器8内。风速检测与处理器8将指令通过风阀开度控制器信号线6反馈给风阀开度控制器4。风阀开度控制器4进一步控制排风管风阀3的开度，控制风速。
光纤预制棒外包层沉积过程中，风速测定杆5测定排风风管内风速，通过测定杆信号线7将信号传输给风速检测与处理器8。风速检测与处理器8接受到信号后，根据其单位时间内风速波动值判断是否超出设定标准。若超出设定标准，自动计算出风阀开度变更角度，将反馈信号通过风阀开度控制器信号线6传输给风阀开度控制器4。风阀开度控制器4根据反馈来的信号，调整排风管风阀3开合角度。
排风管风阀3调整完毕后，风速测定杆5继续采集最新排风风速数据，风速检测与处理器8根据最新采集的数据进一步控制排风管风阀3的开合角度。
所述的风阀开度控制器4采用耐高温(≤150℃)材质的市售直流电动阀门控制器，通过改变通电时间与方向改变阀门开度大小。
所述的风速测定杆5采用市售转轮式风速测定杆，可耐高温350℃。
所述的风速检测与处理器采用配套的电脑，安装控制程序，通过设定风速基础数值与控制范围，在线实时监控和调整风阀开度。
一种光纤预制棒光学参数稳定性控制方法如下：
1）光纤预制棒的芯棒安装在沉积腔体1内准备采用外部气相沉积法进行外包沉积（OVD）；
2）打开风速自动控制系统；
3）多根风速测定杆5各自测量多根排风管道，将数据反馈给风速测量与处理器8；
4）风速检测与处理器8根据初期测量到的风速，自动设定风速偏差上下限±0.1%；
5）沉积喷灯点火，开始采用外部气相沉积法（OVD）外包沉积；
6）沉积过程中，风速检测与处理器8根据检测到的风速进行数据处理，将需要调整风阀开度的信号反馈给风阀开度控制器4；
7）风阀开度控制器4调整风阀3的开度调整风速；
8）风速测定杆5再次将最新风速数据传输给风速检测与处理器8；
9）风速检测与处理器8再次处理信号，给出最新指令；
10）预制棒沉积结束，关闭自动控制系统；
11）粉末棒经过玻璃化后，即制得光学参数稳定的光纤预制棒。
实施例1：
开启风速检测与处理器8进行风速实时监测，关闭信号反馈功能，排风管风阀开度保持初始位置不动。
沉积结束后，各风管偏移量与沉积量结果如下：
| 风管编号 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# |
| 初始风速m/s | 7.98 | 8.00 | 7.99 | 8.00 | 7.98 |
| 结束风速m/s | 8.01 | 8.03 | 8.05 | 8.01 | 8.00 |
| 偏移比例 % | 0.38 | 0.37 | 0.75 | 0.12 | 0.25 |
| 预制棒沉积量偏移 % | 0.33 | 0.32 | 1.21 | 0.00 | 0.15 |
| 预制棒拉丝光学参数（MFD）偏移量 % | 0.16 | 0.15 | 0.92 | 0.00 | 0.08 |
其中光纤预制棒沉积量偏移已风速最小偏移量4#风管位置为基准进行判断。可以看出风速偏移量较大对应的部位，光纤预制棒沉积量相应的发生较大偏移。
通过预制棒拉丝后光学参数偏移量数值进行对比，发现对应预制棒沉积偏移量较大的部位，其光学参数相应偏移量也较大。
实施例2：
开启风速检测与处理器8进行风速实时监测，开启信号反馈功能，排风管风阀开度在线进行自动调整。
沉积结束后，各风管偏移量与沉积量结果如下：
| 类型 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# |
| 初始风速m/s | 7.98 | 8.00 | 7.99 | 8.00 | 7.98 |
| 结束风速m/s | 8.01 | 8.03 | 8.05 | 8.01 | 8.00 |
| 偏移比例 % | -0.12 | 0.00 | 0.00 | -0.12 | 0.12 |
| 预制棒沉积量偏移 % | 0.08 | 0.00 | 0.01 | 0.06 | 0.01 |
| 预制棒拉丝光学参数（MFD）偏移量 % | 0.05 | 0.00 | 0.00 | 0.03 | 0.01 |
其中光纤预制棒沉积量偏移已风速最小偏移量2#风管位置为基准进行判断。可以看出风速波动控制在0.1%左右，光纤预制棒沉积量未发生较大偏移，可精确控制棒径波动比例达到0.1%以下。
通过预制棒拉丝后光学参数偏移量数值进行对比，发现其光学参数与设计值偏移量控制达到0.1%以下。
Claims (1)
1.一种光纤预制棒光学参数稳定性控制设备，其特征在于：包括沉积腔体、排风管道、排风管风阀、风阀开度控制器、风速测定杆、风阀开度控制器信号线、风速测定杆信号线和风速检测与处理器；
在沉积腔体正上方、沿光纤预制棒轴向水平安装多根排风管道，排风管道内壁安装风速测定杆，风速测定杆末端安装在排风管道中心位置，在风速测定杆上方安装排风管风阀，风阀开度通过外部风阀开度控制器进行控制，风速测定杆的温度信号通过风速测定杆信号线连接到风速检测与处理器内，风速检测与处理器将指令通过风阀开度控制器信号线反馈给风阀开度控制器，风阀开度控制器进一步控制排风管风阀的开度，控制风速；
光纤预制棒外包层沉积过程中，风速测定杆测定排风风管内风速，通过测定杆信号线将信号传输给风速检测与处理器；风速检测与处理器接受到信号后，根据其单位时间内风速波动值判断是否超出设定标准；若超出设定标准，自动计算出风阀开度变更角度，将反馈信号通过风阀开度控制器信号线传输给风阀开度控制器；风阀开度控制器根据反馈来的信号，调整排风管风阀开合角度；
排风管风阀调整完毕后，风速测定杆继续采集最新排风风速数据，风速检测与处理器根据最新采集的数据进一步控制排风管风阀的开合角度；
光纤预制棒光学参数稳定性控制设备的光学参数稳定性控制方法如下：
1）光纤预制棒的芯棒安装在沉积腔体内准备采用外部气相沉积法进行外包沉积；
打开风速自动控制系统；
多根风速测定杆各自测量排风管道，将数据反馈给风速测量与处理器；
风速检测与处理器根据初期测量到的风速，自动设定风速偏差上下限±0.1%；
沉积喷灯点火，开始采用外部气相沉积法外包沉积；
沉积过程中，风速检测与处理器根据检测到的风速进行数据处理，将需要调整风阀开度的信号反馈给风阀开度控制器；
风阀开度控制器调整风阀的开度调整风速；
风速测定杆再次将最新风速数据传输给风速检测与处理器；
风速检测与处理器再次处理信号，给出最新指令；
预制棒沉积结束，关闭自动控制系统；
粉末棒经过玻璃化后，即制得光学参数稳定的光纤预制棒。
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