CN108957209B - 一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置 - Google Patents

一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，包括生产线平台，生产线平台的最左端设置有放线器，放线器的右侧设置有两级光纤检测组件，两级光纤检测组件的右侧设置有测径仪，测径仪的右侧设置有护套加工装置，生产线平台的最右端设置有收线机，生产线平台的上方设置有待测光纤，本发明利用两级光纤检测组件，分别采用背向散射法接收返回信号的对比方法以及采用光磁调制并利用调制光转换成电信号的形式进行测量，因为目前人们对电信号的测量手段更加精确，能够精确地检测到光纤光缆的断线情况，不仅如此还能够对光纤信号衰减以及信号传输能力进行综合检测，解决了现有技术中对于光缆生产过程断线检测的空白，值得推广。

Description

一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置
技术领域
本发明涉及光纤光缆生产技术领域，具体为一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置。
背景技术
光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15mm～50mm，大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8mm～10mm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。光纤主要分以下两大类:第一传输点模数类传输点模数类分单模光纤(Single Mode Fiber)和多模光纤。单模光纤的纤芯直径很小,在给定的工作波长上只能以单一模式传输,传输频带宽,传输容量大。多模光纤是在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤。与单模光纤相比,多模光纤的传输性能较差。第二折射率分布类折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤纤芯的折射率和保护层的折射率都是一个常数。在纤芯和保护层的交界面,折射率呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小,在纤芯与保护层交界处减小为保护层的折射率。
随着社会的发展和进步，光纤电缆的应用越来越广泛，对光纤电缆的品质要求也较高，光纤电缆在耐磨性和韧性方面相对较弱，破断强力相对较小，在光纤生产过程中可能会发生中部折损或者内部断裂的情况，由于光纤太过细小通过肉眼难以观测到，现有的设备都是生产后再使用过程再测视光纤的质量，对于一些精度较高，质量需求高的专用场所来说现有的光纤生产设备远远不能满足人们的需求。
现有的光纤光缆生产的装置仍然存在以下缺陷：
现有的光纤生产装置没有设置实时的光纤断线的检测装置，一般需要进行后续检测，而且检测过程需要严重依赖人工，不仅检测的效率低下，而且无法保证光纤生产的品质，更为重要的是，人工检测不仅效率低下，而且检测的精度也难以满足人们的需求，现急需一套能够在光纤生产过程中自动检测断线的装置。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，包括生产线平台，所述生产线平台的最左端设置有放线器，所述放线器的右侧设置有两级光纤检测组件，所述两级光纤检测组件的右侧设置有测径仪，所述测径仪的右侧设置有护套加工装置，所述生产线平台的最右端设置有收线机，所述生产线平台的上方设置有待测光纤。
进一步地，所述两级光纤检测组件包括包括上下两个关于生产线平台对称的安装架，所述安装架上设置有返光接收器，所述返光接收器的右侧设置有三个均匀环绕在待测光纤外壁一周的脉冲激光器，每两个所述脉冲激光器之间均设置有一个与光纤外壁连接的光纤固定托，所述光纤固定托的右侧设置有调制偏振光接收器，所述安装架上设置有用以显示信息的显示装置。
进一步地，所述脉冲激光器是能提供一个或多个脉冲宽度和脉冲重复频率的脉冲激光二极管。
进一步地，所述返光接收器包括有耦合器/光分路器，所述耦合器/光分路器配备有耦合分光的光学系统，所述耦合器/光分路器的输出端连接有光检测器，所述光检测器的输出端连接有放大器，所述放大器的输出端连接有信号处理器。
进一步地，所述调制偏振光接收器包括偏振镜，所述偏振镜的右端设置有检光镜，所述偏振镜与所述检光镜之间设置有法拉第元件，所述检光镜的上方设置有检光传感器，所述检光传感器的输出端连接有光电变换装置。
进一步地，所述耦合器/光分路器将光源输出光耦合到光纤和将后向散射光耦合到光检测器，同时避免光源与探测器的直接耦合，所述耦合器/光分路器没有偏振效应。
进一步地，所述检光镜与经过偏振镜后的偏振光的夹角成度。
进一步地，所述法拉第元件内设置有用以调制偏振光的交流磁场。
进一步地，所述光电变换装置内设置有两个光电二极管，所述光电二极管的输出端设置有处理电信号的信号处理装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过两级光纤检测组件，分别采用背向散射法接收返回信号的对比方法以及采用光磁调制并利用调制光转换成电信号的形式进行测量，因为目前人们对电信号的测量手段更加精确，能够精确地检测到光纤光缆的断线情况，不仅如此还能够对光纤信号衰减以及信号传输能力进行综合检测，在现有的光纤光缆生产线上添加了用以自动检测光纤断线的装置，无需人们再进行后续检测，整个检测过程液不需要依赖人工，检测的效率较高，自动化程度较高，满足了光纤生产对高品质的要求解决了背景技术里提出的问题。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明待测光纤的侧视结构示意图；
图3为本发明的返光接收器结构示意图；
图4为本发明调制偏振光接收器的结构示意图。
图中标号：
1-放线器；2-两级光纤检测组件；3-测径仪；4-收线机；5-生产线平台；6-护套加工装置；7-待测光纤；
201-安装架；202-脉冲激光器；203-光纤固定托；204-返光接收器；205-调制偏振光接收器；206-显示装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1与图2所示，本发明提供了一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置包括生产线平台5，所述生产线平台5的最左端设置有放线器1，所述放线器1的右侧设置有两级光纤检测组件2，所述两级光纤检测组件2的右侧设置有测径仪3，所述测径仪3的右侧设置有护套加工装置6，所述生产线平台5的最右端设置有收线机4，所述生产线平台5的上方设置有待测光纤7。
本发明的具体实施方式为，在生产线平台5上生产光纤光缆，首先放线器1开始放光纤线，放出的光纤丝进入两级光纤检测组件2中，两级光纤检测组件2可以对光纤丝进行断裂破损，弯折或者均匀度进行精确的检测，检测通过的光纤可以继续向右传送，经过测径仪3检测光纤的直径是否合格，然后通过护套加工装置再对光纤进行添加护套，添加护套后的光纤将制成光缆成品，最后成品的光缆会收集在收线机4上。本发明中的光缆制备的其他元件已经省略，并非意味着在制造光缆的过程中仅需要本发明中提到的元件。
如图1与图2所示，所述两级光纤检测组件2包括上下两个关于生产线平台5对称的安装架201，所述安装架201上设置有返光接收器204，所述返光接收器204的右侧设置有三个均匀环绕在待测光纤7外壁一周的脉冲激光器202，每两个所述脉冲激光器202之间均设置有一个与光纤7外壁连接的光纤固定托203，所述光纤固定托203的右侧设置有调制偏振光接收器205，所述安装架201上设置有用以显示信息的显示装置206。
在测试之前了解到，已知背向散射法是一种非破坏性的测试方法，被广泛用于光纤光缆研究、生产、质量控制、工程施工时对光纤或光缆进行测试。它是将大功率的窄脉冲注入到被测光纤中，在注入的同一端检测光纤后向返回来的散射功率。由于主要的散射作用的类型是瑞利散射，瑞利散射的特征是它的波长与入射光波的波长相同，以及它的光功率与该点的入射光功率成正比，所以测量沿光纤返回的后向瑞利散射光功率就可以获得光沿光纤传输的衰减和其他信息。背向散射法所需要测量计算的各参数如下：
光功率为P0、脉冲宽度为T0的窄光脉冲注入光纤，由于在光纤中存在衰减，在传输距离Z之后，光功率将为P(Z)：
Figure BDA0001749920670000051
式子中α是衰减系数。由于瑞利散射的作用，在Z处的光功率总有一部分背向散射回光纤输入端。故在Z处的背向散射光功率为：-Pbs(Z)＝P(Z)γ(Z)10-(αZ/10)＝P(0)γ(Z)10-2(αZ/10)
式子中γ(Z)＝(VgT0/2)αR.S
αR是瑞利散射系数，Vg是光在光扦中的群速度，S代表背向散射功率与瑞利散射总功率之比，它与光纤结构参数(芯径、相对折射率差)有关。
设Z＝0处的背向散射光功率为：Pbs(0)＝P0γ(0)
所以可以看出0～Z之间的平均衰减系数为：
Figure BDA0001749920670000061
光纤轴向不均匀，γ不是常数，则上式表示的衰减系数包含了一项与结构参数有关的待定项，这样，直接从背向散射曲线上求得的并不能代表实际的衰减系数，这就是该方法的缺点所在。由于在实际的工程中，可以认为光纤结构参数沿轴向均匀时，γ(0)＝γ(Z),0-Z之间的平均衰减系数为:
Figure BDA0001749920670000062
所以利用上述的背向散射法测量原理可以用于检测光纤的内部断线损伤，以及质量精度的校验，给定激光源在给光源处测量返回的光信号通过检测后得到需要的信息。
同样的，为了提高供电的可靠性上采用了光纤技术对电力设备故障诊断，反之本发明利用引入电力装置来检测光纤质量。
检测原理是将光纤本身作为一种传感器，光纤产生发出的光经过返光接收器204的处理后转化成经调制的电信号，通过对电信号的检测就可以得到光纤内部的情况。
两级光纤检测组件2的具体检测方式为，光纤线在进入到生产线平台6中，生产线平台6中的光纤线被光纤固定托203托住，光纤固定托203将光纤框住，第一能够起到支撑作用，第二能够帮助光纤固定，避免生产线发生轻振动导致激光源在光纤内发生颤动，进而影响检测结果。
首先脉冲激光器202在三个均匀方位对待测光纤7的表面进行照射，在入射光处设置有一个用以接收返回的光信号的返光接收器204，根据对返光接收器204的判断能够知道生产线生产的一段光纤是否合格，是否发生断线或者内部破损，光纤内的光会在另一端发出，光纤内的光被调制偏振光接收器205接收并分析，能够进一步检测到光纤内部的断线或者破损情况，对普通使用或者对要求较高的使用有没有很大的影响，验证能否达到厂商设定的标准。所有的检测结果会在显示装置206上直观地显示出来。
如图1与图2所示，所述脉冲激光器202是能提供一个或多个脉冲宽度和脉冲重复频率的脉冲激光二极管。
多波长仪器通常有多个光源，标称中心波长为850nm、1300nm、1310nm或1550nm，或按光纤产品规范规定。中心波长应在规定值的15nm以内。以某种方法将被测光纤或盲区光纤连接到仪器面板或光源尾纤上。利用脉冲激光二极管可以方便控制，而且激光具有强穿透性，便于在光纤内测试，保持较强的光信号稳定。
如图3所示，所述返光接收器204包括有耦合器/光分路器，所述耦合器/光分路器配备有耦合分光的光学系统，所述耦合器/光分路器的输出端连接有光检测器，所述光检测器的输出端连接有放大器，所述放大器的输出端连接有信号处理器。
如图3所示，所述耦合器/光分路器将光源输出光耦合到光纤和将后向散射光耦合到光检测器，同时避免光源与探测器的直接耦合，所述耦合器/光分路器没有偏振效应。
返光接收器204对接收信号的处理具体操作过程为，脉冲激光器202发射产生的光源经过具有耦合/分光的光学系统的耦合器/光分路器，耦合后的发射到待测光纤上，在相同的位置光纤内返回的信号液再次经过具有耦合/分光的光学系统的耦合器/光分路器后在经过光检测器，由于检测的信号强度太小，所以必须经过放大器，放大后的信号经过处理后可由示波器显示，示波器的界面安装在显示装置206处。信号处理用一个对数响应的信号处理器处理信号，并采用信号平均技术提高信噪比。
根据背向散射法的原理测量最终的信号可以得到光纤内信号衰减的程度，间接能够定性判定光纤有没有断线。但是对于轻微的破损还需要进一步地检测。上述背向散射法的检测为第一级检测。
如图4所示，所述调制偏振光接收器205包括偏振镜，所述偏振镜的右端设置有检光镜，所述偏振镜与所述检光镜之间设置有法拉第元件，所述检光镜的上方设置有检光传感器，所述检光传感器的输出端连接有光电变换装置。
如图4所示，所述检光镜与经过偏振镜后的偏振光的夹角成45度。
保证经偏振镜传出的光能够在检光镜中反射后朝着竖直向上的方向射出，便于其他元件的安装与调试。
如图4所示，所述法拉第元件内设置有用以调制偏振光的交流磁场。
交流磁场是给定的用以调节光信号的磁场，其调制磁场可由认为控制。
如图4所示，所述光电变换装置内设置有两个光电二极管，所述光电二极管的输出端设置有处理电信号的信号处理装置。
调制偏振光接收器205的工作原理是，由光纤随机发射处来的光经过偏振镜后变成直线偏振光，在法拉第元件中和原磁场的强度成正比又称为法拉第效应。接下来与偏振镜传出的光成45度的检光镜，射出与给定的磁场强度成比例调制光。调制光进入到光电变换装置中进行光电转换。因为光电变换装置中设置有光电二极管(0/E)进而产生对应的电信号，电信号经过放大处理后可由相关设备测出电信号的一些特性，对应给定的磁场特性得到光纤是否额能够达到生产要求。利用光信号测试，电信号检测，能够直观测得光纤的质量。这是第二级测量。
两级测量后的光纤如果全部都合格，生产线平台5上的设备继续向下工作，如果第一级或者第二级与设定的参数值不同，此时生产线平台5上的工作设备会停止生产，排出检测出故障一段后再继续进行。值得注意的是，第二级的检测精确程度要大于第一级的检测程度，如果通过了第一级的检测不一定可以通过第二级的检测。
本发明的优点在于在现有的光纤光缆生产线上添加了用以自动检测光纤断线的装置，无需人们再进行后续检测，整个检测过程液不需要依赖人工，检测的效率较高，自动化程度较高，满足了光纤生产对高品质的要求。本发明利用两级光纤检测组件，分别采用背向散射法接收返回信号的对比方法以及采用光磁调制并利用调制光转换成电信号的形式进行测量，因为目前人们对电信号的测量手段更加精确，能够精确地检测到光纤光缆的断线情况，不仅如此还能够对光纤信号衰减以及信号传输能力进行综合检测。能够有效解决背景技术中提出的问题，值得推广。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，其特征在于：包括生产线平台(5)，所述生产线平台(5)的最左端设置有放线器(1)，所述放线器(1)的右侧设置有两级光纤检测组件(2)，所述两级光纤检测组件(2)的右侧设置有测径仪(3)，所述测径仪(3)的右侧设置有护套加工装置(6)，所述生产线平台(5)的最右端设置有收线机(4)，所述生产线平台(5)的上方设置有待测光纤(7)；
所述两级光纤检测组件(2)包括上下两个关于生产线平台(5)对称的安装架(201)，所述安装架(201)上设置有返光接收器(204)，所述返光接收器(204)的右侧设置有三个均匀环绕在待测光纤(7)外壁一周的脉冲激光器(202)，每两个所述脉冲激光器(202)之间均设置有一个与光纤(7)外壁连接的光纤固定托(203)，所述光纤固定托(203)的右侧设置有调制偏振光接收器(205)，所述安装架(201)上设置有用以显示信息的显示装置(206)。
2.根据权利要求1所述的一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，其特征在于：所述脉冲激光器(202)是能提供一个或多个脉冲宽度和脉冲重复频率的脉冲激光二极管。
3.根据权利要求1所述的一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，其特征在于：所述返光接收器(204)包括有耦合器/光分路器，所述耦合器/光分路器配备有耦合分光的光学系统，所述耦合器/光分路器的输出端连接有光检测器，所述光检测器的输出端连接有放大器，所述放大器的输出端连接有信号处理器。
4.根据权利要求1所述的一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，其特征在于：所述调制偏振光接收器(205)包括偏振镜，所述偏振镜的右端设置有检光镜，所述偏振镜与所述检光镜之间设置有法拉第元件，所述检光镜的上方设置有检光传感器，所述检光传感器的输出端连接有光电变换装置。
5.根据权利要求3所述的一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，其特征在于：所述耦合器/光分路器将光源输出光耦合到光纤和将后向散射光耦合到光检测器，同时避免光源与探测器的直接耦合，所述耦合器/光分路器没有偏振效应。
6.根据权利要求4所述的一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，其特征在于：所述检光镜与经过偏振镜后的偏振光的夹角成45度。
7.根据权利要求4所述的一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，其特征在于：所述法拉第元件内设置有用以调制偏振光的交流磁场。
8.根据权利要求4所述的一种通信光纤光缆生产用的断线自动检测装置，其特征在于：所述光电变换装置内设置有两个光电二极管，所述光电二极管的输出端设置有处理电信号的信号处理装置。
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