CN108793722A - 光纤预制多孔体的沉积方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光纤预制多孔体的沉积方法。其包括步骤X；所述步骤X包括：获取多孔体在监测点处的中心偏离数据；基于所述中心偏离数据，调节监测点处的喷灯热量、或调节多孔体的转速。上述光纤预制多孔体的沉积方法，根据多孔体的中心偏离数据，调节监测点处的喷灯热量、或调节多孔体的转速，通过喷灯热量或多孔体转速的数据调节，对之前的弯曲情况进行纠正补偿，从而得到多孔体芯包同心度一致性好，进而提高多孔体的品质。本发明还公开了一种光纤预制多孔体的沉积装置。
Description
技术领域
本发明涉及光纤预制棒制造技术领域，特别是涉及一种光纤预制多孔体的沉积方法及装置。
背景技术
在光纤预制棒制造领域中，传统的制造流程如下：在燃烧条件下反应产生二氧化硅粉尘，粉尘堆积在沿其轴心线旋转靶棒上形成多孔体；然后将多孔体在高温炉中脱羟、玻璃化，最终形成光纤预制棒。
为了提高沉积效率，降低生产成本，一般通过增加靶棒轴向方向的长度，目前可长达4000mm以上。但是靶棒的长度增加会导致靶棒的弯曲，而严重的靶棒弯曲最终会造成光纤预制棒的产品不良。
发明内容
基于此，有必要提供一种新的光纤预制多孔体的沉积方法。
一种光纤预制多孔体的沉积方法，包括步骤X；所述步骤X包括：
获取多孔体在监测点处的中心偏离数据；
基于所述中心偏离数据，调节监测点处的喷灯热量、或调节多孔体的转速。
上述光纤预制多孔体的沉积方法，根据多孔体的中心偏离数据，调节监测点处的喷灯热量、或调节多孔体的转速，通过喷灯热量或多孔体转速的数据调节，对之前的弯曲情况进行纠正补偿，从而得到多孔体芯包同心度一致性好，进而提高多孔体的品质。
优选地，根据如下公式计算Q，然后调节监测点处的喷灯热量至Q：
Q＝△P/m+Q0
其中，△P代表多孔体在监测点处的中心偏离值；Q0代表监测点处的喷灯的初始热量；m的取值范围为0.015mm·min/L～1mm·min/L。
优选地，根据如下公式计算V，然后调节多孔体的转速至V：
V＝△P*/n+V0；
其中，△P*代表多孔体在所有监测点处的中心偏离值的平均值；V0代表多孔体的初始转速；n的取值范围为0.025mm·min/r～0.2mm·min/r。
优选地，所述监测点沿多孔体的轴向均匀分布。
优选地，所述监测点的个数为10～30个。
优选地，当多孔体的直径小于等于80mm时，每隔15min执行一次步骤X；当多孔体的直径大于80mm时，每隔30min执行一次步骤X。
优选地，当检测到中心偏离大于1mm，停止沉积。
本发明还提供了一种光纤预制多孔体的沉积装置。
一种光纤预制多孔体的沉积装置，包括：
喷灯，用于向靶棒沉积二氧化硅粉尘；
靶棒驱动机构，用于驱动靶棒沿其轴心线旋转；
检测机构，用于检测多孔体的中心偏离数据；
以及控制单元，基于所述中心偏离数据调节所述喷灯的热量或多孔体的转速。
上述光纤预制多孔体的沉积装置，通过检测机构检测多孔体的中心偏离情况，然后调节监测点处的喷灯热量、或调节多孔体的转速，通过喷灯热量或多孔体转速的数据调节，对之前的弯曲情况进行纠正和及时控制，从而得到多孔体芯包同心度一致性好，进而提高多孔体的品质。
优选地，所述检测机构包括测径组件、以及驱动所述测径单元沿平行于靶棒的轴心线的方向移动的测径移动组件。
优选地，所述测径组件包括用于测量多孔体在第一方向上的中心点位置的第一测径仪、以及用于测量多孔体在第二方向上的中心点位置的第二测径仪；
所述第一方向、所述第二方向、与靶棒的轴心线两两垂直。
优选地，所述第一测径仪、以及所述第二测径仪为像素测径仪。
附图说明
图1为本发明一实施例的光纤预制多孔体的沉积装置的示意图。
图2为图1在一监测点所在的测试平面的俯视示意图。
图3为多孔体的中心偏离示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的发明人经过研究发现：喷灯的热量控制不好，则容易导致靶棒或多孔体在火焰中烧弯，从而导致纤芯层圆心与外包层的圆心不在同一点，即多孔体芯包同心度一致性差；同时多孔体在旋转过程中，由于多孔体的质量增大，多孔体在旋转时产生晃动，同样可导致纤芯层圆心外包层的圆心不在同一点，产生芯包同心度误差。
一种光纤预制多孔体的沉积方法，包括步骤X；所述步骤X包括：
获取多孔体在监测点处的中心偏离数据；
基于所述中心偏离数据，调节监测点处的喷灯热量、或调节多孔体的转速。
由于多孔体较长，每个地方的芯包同心度也不尽相同，故选取一定数量的监测点，根据监测点处的中心偏离数据，进行纠正补偿，从而提高整个多孔体各个地方的芯包同心度的一致性。
优选地，监测点沿多孔体的轴向均匀分布。这样可以进一步提高整个多孔体各个地方的芯包同心度的一致性。
优选地，监测点的个数为20个。这样既方便监测，又可以提高最终的多孔体的品质。
设定20个测试点，依次为测试点1、测试点2、测试点3、测试点4……测试点20，测试点处的多孔体的中心坐标为Pni(Xn,Yn)，n为测试点标记，下标i代表第i次监测，下标0代表初始位置，例：P10、P20、P30、P40…….P200，根据初始坐标Pn0计算得出各点初始晃动半径。
在整个沉积过程中，步骤X可以进行多次，并局限于只进行一次。也就是说，间隔一定时间后，进行步骤X一次，对之前的弯曲进行纠正补偿；这样更有利于纠正补偿，使最终形成的多孔体芯包同心度一致性高。
优选地，当多孔体的直径小于等于80mm时，每隔15min执行一次步骤X；当多孔体的直径大于80mm时，每隔30min执行一次步骤X。
在其中一个实施方式中，通过调节喷灯的热量对弯曲进行纠正补偿。
优选地，根据如下公式计算Q，然后调节监测点处的喷灯热量至Q：
Q＝△P/m+Q0；
其中，△P代表多孔体在监测点处的中心偏离值；也即△P＝P-P0，P为监测时的多孔体的中心位置，P0为初始时多孔体的中心位置。
Q0代表监测点处的喷灯的初始热量；m为第一调节系数，m的取值范围为0.015mm·min/L～1mm·min/L。
在其中另一个实施方式中，通过调节多孔体的转速对弯曲进行纠正补偿。
优选地，根据如下公式计算V，然后调节多孔体的转速至V：
V＝△P*/n+V0；
其中，△P*代表多孔体在所有监测点处的中心偏离值的平均值；V0代表多孔体的初始转速；n为第二调节系数，n的取值范围为0.025mm·min/r～0.2mm·min/r。
上述光纤预制多孔体的沉积方法，根据多孔体的中心偏离数据，调节监测点处的喷灯热量、或调节多孔体的转速，通过喷灯热量或多孔体转速的数据调节，对之前的弯曲情况进行纠正和及时控制，从而得到良好的多孔体。
参见图1-2，本发明一实施例提供了一种光纤预制多孔体的沉积装置，其包括喷灯5、靶棒驱动机构、检测机构、以及控制单元。
其中，喷灯5的主要作用是，用于向靶棒6沉积二氧化硅粉尘。可以理解的是，喷灯5沿平行于靶棒6轴心线的方向周期移动。喷灯5的个数可以为一个，亦可以为多个。喷灯的具体结构可以采用本领域技术人员所公知的结构，在此不再赘述。
其中，靶棒驱动机构的主要作用是，用于驱动靶棒6沿其轴心线旋转。也就是说，靶棒6的两端分别安装在靶棒驱动机构上，然后被靶棒驱动机构驱动而沿自身轴心线旋转。
可选地，靶棒驱动机构包括上下夹具4、7，驱动上下夹具4、7转动的驱动组件。靶棒6的上端固定在上夹具4上，靶棒6的下端固定在下夹具7上。
其中，检测机构的主要作用是，用于检测多孔体的中心偏离数据。
优选地，所述检测机构包括测径组件、以及驱动测径单元沿平行于靶棒的轴心线的方向移动的测径移动组件。也即测径组件的移动方向9平行于靶棒的轴心线的方向。具体地，测径移动组件包括电机8。
优选地，所述测径组件包括用于测量多孔体在第一方向上的中心点位置的第一测径仪、以及用于测量多孔体在第二方向上的中心点位置的第二测径仪；所述第一方向、所述第二方向、与靶棒的轴心线两两垂直。也就是说，第一方向为X轴，第二方向为Y轴，靶棒的轴心线为Z轴。
优选地，所述第一测径仪、以及所述第二测径仪为像素测径仪。更优选地，第一测径仪、以及第二测径仪为激光测径仪。
参见图3，第一测径仪测量出X轴方向多孔体的两边位置，从而得出X轴方向多孔体的中心。同理，第二测径仪测量出Y轴方向多孔体的两边位置，从而得出Y轴方向多孔体的中心；这样即得到多孔体的中心坐标。多孔体监控时的中心坐标与多孔体的初始中心坐标的差值即多孔体在监测点处的中心偏离值△P。
其中，控制单元基于所述中心偏离数据调节所述喷灯的热量或多孔体的转速。
如有测量的弯曲度大于R0(1mm)，可判定不良，停止继续生产，以降低不良产品率。
上述光纤预制多孔体的沉积装置，通过检测机构检测多孔体的中心偏离情况，然后调节监测点处的喷灯热量、或调节多孔体的转速，通过喷灯热量或多孔体转速的数据调节，对之前的弯曲情况进行纠正补偿，从而得到良好的多孔体。
实施例1
在初始阶段，靶棒以20r/min的速度旋转，并且设定200slm的H2流量进行火焰抛光，此时对应的热量为Q0。
X轴和Y轴的像素测径仪处于同一平面，此时电机的Z轴位置坐标设定为0(垂直方向移动距离0)，单个沉积喷灯上下周期移动。两个像素测径仪同时垂直匀速运动，速度范围控制在200～2000mm/min。
设定20个测试点，测试点之间间距均分，依次为测试点1、测试点2、测试点3、测试点4……测试点20，测试点处的多孔体的中心坐标为Pni(Xn,Yn)，n为测试点标记，下标i代表第i次监测，下标0代表初始位置，例：P10、P20、P30、P40…….P200，根据初始坐标Pn0计算得出各点初始晃动半径。
沉积过程中，在多孔体的直径≤80mm的阶段，靶棒的旋转速度20r/min，像素测径仪的垂直移动速度为2000mm/min。测试一个监测点耗时3s，设定在2min内完成测量20个监测点的数据，并自动记录此时的坐标值。将此时各点的晃动半径与初始坐标晃动半径进行对比计算，记为如下：△P1i、△P2i、△P3i….△P20i。
根据公式Qi＝△P/m+Q0，当喷灯每次运动至该测试点时，都会调节燃气流量，使喷灯的热量为Qi。每15min监测并调节一次；也即监测调节周期为15min。
在多孔体的直径＞80mm的阶段，每30min监测并调节一次，监测调节周期变更为30min。同时像素测径仪的垂直移动速度降低至1000mm/min，重复上面的检测调节动作。
实施例2
在初始阶段，靶棒以80r/min的速度旋转，并且设定200slm的H2流量进行火焰抛光，此时对应的热量为Q0。
X轴和Y轴的像素测径仪处于同一平面，此时电机的Z轴位置坐标设定为0(垂直方向移动距离0)，单个沉积喷灯上下周期移动。两个像素测径仪同时垂直匀速运动，速度范围控制在200～2000mm/min。
设定20个测试点，测试点之间间距均分，依次为测试点1、测试点2、测试点3、测试点4……测试点20，测试点处的多孔体的中心坐标为Pni(Xn,Yn)，n为测试点标记，下标i代表第i次监测，下标0代表初始位置，例：P10、P20、P30、P40…….P200，根据初始坐标Pn0计算得出各点初始晃动半径。
沉积过程中，在多孔体的直径≤80mm的阶段，像素测径仪的垂直速度为2000mm/min，测试一个监测点耗时1～3s，设定在2min内完成测量20个监测点的数据，并自动记录此时的坐标值。将此时各监测点的晃动半径与初始坐标晃动半径进行对比计算，记为如下：△P*＝(△P1i+△P2i+△P3i…+△P20i)/20，
根据Vi＝△P*/n+V0，调节多孔体的转速至Vi。每15min监测并调节一次；也即监测调节周期为15min。
在多孔体直径＞80mm的阶段，每30min监测并调节一次，监测调节周期变更为30min。同时像素测径仪的垂直移动速度降低至1000mm/min，重复上面的检测调节动作。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种光纤预制多孔体的沉积方法，其特征在于，包括步骤X；所述步骤X包括：
获取多孔体在监测点处的中心偏离数据；
基于所述中心偏离数据，调节监测点处的喷灯热量、或调节多孔体的转速。
2.根据权利要求1所述的光纤预制多孔体的沉积方法，其特征在于，根据如下公式计算Q，然后调节监测点处的喷灯热量至Q：
Q＝△P/m+Q0
其中，△P代表多孔体在监测点处的中心偏离值；Q0代表监测点处的喷灯的初始热量；m的取值范围为0.015mm·min/L～1mm·min/L。
3.根据权利要求1所述的光纤预制多孔体的沉积方法，其特征在于，根据如下公式计算V，然后调节多孔体的转速至V：
V＝△P*/n+V0；
其中，△P*代表多孔体在所有监测点处的中心偏离值的平均值；V0代表多孔体的初始转速；n的取值范围为0.025mm·min/r～0.2mm·min/r。
4.根据权利要求1所述的光纤预制多孔体的沉积方法，其特征在于，所述监测点沿多孔体的轴向均匀分布。
5.根据权利要求4所述的光纤预制多孔体的沉积方法，其特征在于，所述监测点的个数为10～30个。
6.根据权利要求1所述的光纤预制多孔体的沉积方法，其特征在于，当多孔体的直径小于等于80mm时，每隔15min执行一次步骤X；当多孔体的直径大于80mm时，每隔30min执行一次步骤X。
7.根据权利要求1所述的光纤预制多孔体的沉积方法，其特征在于，当检测到中心偏离大于1mm，停止沉积。
8.一种光纤预制多孔体的沉积装置，其特征在于，包括：
喷灯，用于向靶棒沉积二氧化硅粉尘；
靶棒驱动机构，用于驱动靶棒沿其轴心线旋转；
检测机构，用于检测多孔体的中心偏离数据；
以及控制单元，基于所述中心偏离数据调节所述喷灯的热量或多孔体的转速。
9.根据权利要求8所述的光纤预制多孔体的沉积装置，其特征在于，所述检测机构包括测径组件、以及驱动所述测径单元沿平行于靶棒的轴心线的方向移动的测径移动组件。
10.根据权利要求9所述的光纤预制多孔体的沉积装置，其特征在于，所述测径组件包括用于测量多孔体在第一方向上的中心点位置的第一测径仪、以及用于测量多孔体在第二方向上的中心点位置的第二测径仪；
所述第一方向、所述第二方向、与靶棒的轴心线两两垂直。
11.根据权利要求10所述的光纤预制多孔体的沉积装置，其特征在于，所述第一测径仪、以及所述第二测径仪为像素测径仪。
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