CN107356414A - 一种测试光纤预制棒折射率分布的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试光纤预制棒折射率分布的装置和方法，装置包括：计算机，和与计算机相连接的DAC数模转换器(Digital to Analog Converter)以及高压发射器，其中，所述DAC数模转换器直接连接到显示器上；此外，所述高压发射器连接有X射线发射管，其前端设置有准直器，在准直器的前端设置有待测芯棒，从X射线发射管发射的X光通过准直器和待测芯棒，被设置于待测芯棒前端的接收器所接收，通过ADC模数转换器(Analog to Digital Converter)，以及，DDC数字下变频器(Direct Digital Control)的处理后，又返回到计算机上，由计算机内部安装的程序对光纤预制棒折射率分布进行计算，具体包括：测出X射线源发出的强度与通过预制棒衰减后到达检测器的强度及入射角度，移动不同的距离及角度获得多组数据，通过衰减系数的分布进行预制棒图像重建。
Description
技术领域
本发明属于为一种新型测试光纤预制棒折射率分布的方法，涉及到光纤制造及检测领域。
背景技术
近年来随着信息化的普及，单模光纤得到了广泛应用，目前常用于测量光纤预制棒折射率分布的为光束扫描法，其基本的测量原理为激光器发出的细光束照射在光纤预制棒上，根据所测量的光纤预制棒的折射率沿径向逐渐变化分布的特点，光在内部发生连续折射，最终从预制棒的另一侧出射出来，由探测器进行捕捉后，得到出射高度。通过出射高度和入射光的位置以及光线在预制棒中的传输关系，通过多次测量获得预制棒折射率分布。但是该方法测量精度不高，误差控制也较为复杂，无法直观的得到折射率分布区域，附带检测功能较少。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种测试光纤预制棒折射率分布的装置和方法，用于解决现有技术存在的问题。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种测试光纤预制棒折射率分布的装置，包括：
计算机，和与计算机相连接的DAC数模转换器(Digital to Analog Converter)以及高压发射器，其中，所述DAC数模转换器直接连接到显示器上；此外，所述高压发射器连接有X射线发射管，其前端设置有准直器，在准直器的前端设置有待测芯棒，从X射线发射管发射的X光通过准直器和待测芯棒，被设置于待测芯棒前端的接收器所接收，通过ADC模数转换器(Analog to Digital Converter)，以及，DDC数字下变频器(Direct DigitalControl)的处理后，又返回到计算机上，由计算机内部安装的程序对光纤预制棒折射率分布进行计算，具体包括：
测出X射线源发出的强度与通过预制棒衰减后到达检测器的强度及入射角度，移动不同的距离及角度获得多组数据，通过衰减系数的分布进行预制棒图像重建。
一种测试光纤预制棒折射率分布的方法，基于以上装置，其方法具体包括：
步骤1)将待测芯棒放于图1所示的待测区域，并固定于待测区域；
步骤2)打开高压发生器，选择合适的发射电压，从而保证发射管发射出合适强度的X射线；
步骤3)X射线通过准直器垂直射入待测芯棒表面，经过预制棒内部的折射，吸收等过程，由不同位置出射出预制棒表面，到达探测器；
步骤4)探测器记录出射X射线角度及能量，传入到计算机进行数据处理；具体包括：
程序通过对出射X射线角度分析，获得折射率分布函数，通过多组数据对函数进行修正，降低误差；
程序通过对出射X射线能量进行分析，得到吸收系数变化曲线，通过系统进行图像重建，得到待测芯棒二维密度分布图，及CT值曲线；
程序根据重建图像，对预制棒的同心度，圆度等几何参数进行测试。
优选的是，具体包括：
取待测芯棒放入装置中中，设置电压为120kv，射线的出射高度与入射位置以及X射线在预制棒中通过有关即
X(r)＝f[n(r)]h(r)
X(r)-出射位置，h(r)-入射位置，f[n(r)]-预制棒折射率分布函数；
其中存在一个评价函数当出射位置与预设出射位置相同时，该函数为零，此时测量的出射位置即为实际出射位置；
通过转动不同的角度进行多次测量，获得关于f[n(r)]的方程组，对该方程组进行求解，获得光纤预制棒的折射率分布，该修正及测试由计算机程序测得。
优选的是，定义H＝k(μrm-μ标)/μ标；
其中H为某个像素点的CT数，μrm为待测物质的X射线吸收系数；μ标为标准物质的X射线吸收系数；
同时μrm＝μmρμm为待测物质的质量吸收系数，ρ为该物质密度；
得到同时根据相关试验验证μrm∝Z，Z为元素的原子序数；
根据上述公式可以得到CT数与待测材料的密度及元素的原子序数成正比，根据多次测量，经过电脑程序的图像重建，可直观得到CT灰度分布图及CT值曲线。
优选的是，通过多次测量入射角及出射角可直接得到折射率分布曲线及定量数值，同时得到灰度分布图及对应的灰度值。
本发明通过选取合适的X射线源，测出X射线源发出的强度与通过预制棒衰减后到达检测器的强度及入射角度，移动不同的距离及角度获得多组数据，通过衰减系数的分布进行预制棒图像重建，缩短了扫描测试时间，通过图像重建可直观得到折射率分布区域，由于CT值与检测物质的密度及原子序数有关，可同时检测预制棒密度分布均匀度及掺杂金属粒子的均匀程度。通过重建的预制棒图像也可同时检测预制棒的几何参数，具有较好的效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，
图1是一种测试光纤预制棒折射率分布的装置的结构示意图；
图2是一种测试光纤预制棒折射率分布的方法的实施例的侧视图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
具体来说，本发明包括图1所示的测试系统，利用测试装置，结合本发明的测试方法，对光纤预制棒进行折射率分布图的测试。
1.将待测芯棒放于图1所示的待测区域，并固定于待测区域。
2.打开高压发生器，选择合适的发射电压，从而保证发射管发射出合适强度的X射线。
3.X射线通过准直器垂直射入待测芯棒表面，经过预制棒内部的折射，吸收等过程，由不同位置出射出预制棒表面，到达探测器。
4.探测器记录出射X射线角度及能量，传入到计算机进行数据处理。
5.系统一部分通过对出射X射线角度分析，获得折射率分布函数，通过多组数据对函数进行修正，降低误差。
6.系统通过对出射X射线能量进行分析，得到吸收系数变化曲线，通过系统进行图像重建，得到待测芯棒二维密度分布图，及CT值曲线。
7.根据重建图像，可对预制棒的同心度，圆度等几何参数进行测试。
其中，如图1所示，一种测试光纤预制棒折射率分布的装置，包括：
计算机，和与计算机相连接的DAC数模转换器(Digital to Analog Converter)以及高压发射器，其中，所述DAC数模转换器直接连接到显示器上；此外，所述高压发射器连接有X射线发射管，其前端设置有准直器，在准直器的前端设置有待测芯棒，从X射线发射管发射的X光通过准直器和待测芯棒，被设置于待测芯棒前端的接收器所接收，通过ADC模数转换器(Analog to Digital Converter)，以及，DDC数字下变频器(Direct DigitalControl)的处理后，又返回到计算机上，由计算机内部安装的程序对光纤预制棒折射率分布进行计算，具体包括：
测出X射线源发出的强度与通过预制棒衰减后到达检测器的强度及入射角度，移动不同的距离及角度获得多组数据，通过衰减系数的分布进行预制棒图像重建。
在一个具体实施例中，其详细的步骤具体包括：
(1)取待测芯棒放入装置中中，设置电压为120kv，射线的出射高度与入射位置以及X射线在预制棒中通过有关即
X(r)＝f[n(r)]h(r)
X(r)-出射位置，h(r)-入射位置，f[n(r)]-预制棒折射率分布函数
其中存在一个评价函数当出射位置与预设出射位置相同时，该函数为零，此时测量的出射位置即为实际出射位置。通过转动不同的角度进行多次测量，获得关于f[n(r)]的方程组，对该方程组进行求解，获得光纤预制棒的折射率分布。而该修正及测试由计算机程序测得。
(2)CT数的定义为：H＝k(μrm-μ标)/μ标其中H为某个像素点的CT数，μrm为待测物质的X射线吸收系数；μ标为标准物质的X射线吸收系数。同时μrm＝μmρμm为待测物质的质量吸收系数，ρ为该物质密度。因此得到同时根据相关试验验证μrm∝Z，Z为元素的原子序数。因此根据上述公式可以得到CT数与待测材料的密度及元素的原子序数成正比。根据多次测量，经过电脑程序的图像重建，可直观得到CT灰度分布图及CT值曲线。
(3)通过多次测量入射角及出射角可直接得到折射率分布曲线及定量数值，同时得到灰度分布图及对应的灰度值。测量结果如图2所示。
本发明通过选取合适的X射线源，测出X射线源发出的强度与通过预制棒衰减后到达检测器的强度及入射角度，移动不同的距离及角度获得多组数据，通过衰减系数的分布进行预制棒图像重建，缩短了扫描测试时间，通过图像重建可直观得到折射率分布区域，由于CT值与检测物质的密度及原子序数有关，可同时检测预制棒密度分布均匀度及掺杂金属粒子的均匀程度。通过重建的预制棒图像也可同时检测预制棒的几何参数，具有较好的效果。
需要说明的是，对于上述方法实施例而言，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种测试光纤预制棒折射率分布的装置，其特征在于，包括：
计算机，和与计算机相连接的DAC数模转换器(Digital to Analog Converter)以及高压发射器，其中，所述DAC数模转换器直接连接到显示器上；此外，所述高压发射器连接有X射线发射管，其前端设置有准直器，在准直器的前端设置有待测芯棒，从X射线发射管发射的X光通过准直器和待测芯棒，被设置于待测芯棒前端的接收器所接收，通过ADC模数转换器(Analog to Digital Converter)，以及，DDC数字下变频器(Direct Digital Control)的处理后，又返回到计算机上，由计算机内部安装的程序对光纤预制棒折射率分布进行计算，具体包括：
测出X射线源发出的强度与通过预制棒衰减后到达检测器的强度及入射角度，移动不同的距离及角度获得多组数据，通过衰减系数的分布进行预制棒图像重建。
2.一种测试光纤预制棒折射率分布的方法，基于权1所述的装置，其方法具体包括：
步骤1)将待测芯棒放于待测区域，并固定于待测区域；
步骤2)打开高压发生器，选择合适的发射电压，从而保证发射管发射出合适强度的X射线；
步骤3)X射线通过准直器垂直射入待测芯棒表面，经过预制棒内部的折射，吸收等过程，由不同位置出射出预制棒表面，到达探测器；
步骤4)探测器记录出射X射线角度及能量，传入到计算机进行数据处理；具体包括：
程序通过对出射X射线角度分析，获得折射率分布函数，通过多组数据对函数进行修正，降低误差；
程序通过对出射X射线能量进行分析，得到吸收系数变化曲线，通过系统进行图像重建，得到待测芯棒二维密度分布图，及CT值曲线；
程序根据重建图像，对预制棒的同心度，圆度等几何参数进行测试。
3.根据权利要求2所述的测试光纤预制棒折射率分布的方法，其特征在于，具体包括：
取待测芯棒放入装置中，设置电压为120kv，射线的出射高度与入射位置以及X射线在预制棒中通过有关即：
X(r)＝f[n(r)]h(r)
X(r)-出射位置，h(r)-入射位置，f[n(r)]-预制棒折射率分布函数；
其中存在一个评价函数当出射位置与预设出射位置相同时，该函数为零，此时测量的出射位置即为实际出射位置；
通过转动不同的角度进行多次测量，获得关于f[n(r)]的方程组，对该方程组进行求解，获得光纤预制棒的折射率分布，该修正及测试由计算机程序测得。
4.根据权利要求3所述的测试光纤预制棒折射率分布的方法，其特征在于，定义H＝k(μrm-μ标)/μ标；
其中H为某个像素点的CT数，μrm为待测物质的X射线吸收系数；μ标为标准物质的X射线吸收系数；
同时μrm＝μmρμm为待测物质的质量吸收系数，ρ为该物质密度；
得到同时根据相关试验验证μrm∝Z，Z为元素的原子序数；
根据上述公式可以得到CT数与待测材料的密度及元素的原子序数成正比，根据多次测量，经过电脑程序的图像重建，可直观得到CT灰度分布图及CT值曲线。
5.根据权利要求4所述的测试光纤预制棒折射率分布的方法，其特征在于，通过多次测量入射角及出射角可直接得到折射率分布曲线及定量数值，同时得到灰度分布图及对应的灰度值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171117 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |