CN109100120A - 一种光纤预制棒光学检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤预制棒光学检测装置及方法，其特征在于包括装有测试油的透明油箱，油箱的两侧分别安设发射移动平台和检测移动平台，发射移动平台和检测移动平台的移动方向相平行，在发射移动平台上安设有同一光轴的激光器、扩束镜和透镜，所述的发射移动平台移动方向与光轴相垂直，在检测移动平台上相对发射移动平台安设有透镜、柱面镜和激光检测器。检测时，发射移动平台和检测移动平台同步移动。本发明经过优化的光路设计，使得由激光器发出的光束通过前后整形后变得更集中，保证了测量的精度和质量。本发明结构简单，操作检测方便；使用性能可靠安全。

Description

一种光纤预制棒光学检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种光纤预制棒光学检测方法装置及方法，属于光纤制造及检测技术领域。

背景技术

目前公知的光纤预制棒的芯层折射率的检测方法有激光光束扫描和X射线成像方法。激光扫描是利用激光光束从平行于预制棒横截面的方向照射预制棒，用传感器在另一侧接受激光信号，激光光束在预制棒中传播发生折射现象。在扫描预制棒的同时记录入射光的位置和出射光的位置从而计算出预制棒的折射率。X射线照射成像方法是利用X射线管发射X射线照射预制棒，然后用探测器接受通过预制棒折射和衰减后的X射线。将光信号转换形成电信号计算出预制棒的折射率以及芯层和包层等几何尺寸。

中国专利文献CN101788276B公开了“一种光纤预制棒芯包同心度偏差方位的方法”。该文献公开了一种用平行移动的激光束对预制棒平行慢速移动扫描，同步采集透过光的信号并加以记录；通过透射光强的变化确定包层的中心，通过入射步进-透射突变法确定芯层的中心在垂直激光入射方向的投影面上的坐标值，在同一截面转动预制棒重复测量多个角度进而得到预制棒芯层中心坐标值，得到芯层和包层同心度偏差。其中方法包括步骤：激光器平行慢速移动扫描预制棒。光采集器同步采集并记录透射光的信号。旋转角度重复检测得到若干组数据。对信号进行分析计算得出预制棒的芯包同心度差值。

中国专利文献CN107356414A公开了“一种测试光纤预制棒折射率分布的装置和方法”。该发明公开了一种利用X射线通过准直器照射被测芯棒，射出的X射线被接收器接收，数模转换器等信号处理装置后传入计算机进行数据处理得到预制棒折射率分布图像。其中方法包括步骤：高压发射器和X射线管产生X射线。X射线接收器和模数转换电路及DDC信号处理电路对信号进行接收和初步处理。计算机对采集到的信号进行处理计算出预制棒的折射率分布图像。

上述采用激光束对预制棒平行慢速移动扫描的方法其测量精度受激光光源质量影响较大，例如激光的光束直径变化和位置变化等均会对测量产生影响。此外平行移动采用步进电机慢速移动扫描速度慢，测量效率低。采用X射线照射作为一种电离辐射，如果使用不当会对人体具有一定伤害。将其用于测量设备中必须做相应防护，所以该测量方法有其潜在安全风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题旨在针对以上现有技术存在的不足，提出一种光纤预制棒光学检测方法装置及方法，它不仅测量精度高，而且检测效率高，使用性能安全可靠。

本发明为解决上述提出的问题所采用的装置技术方案为：

包括装有测试油的透明油箱，透明油箱的两侧分别安设发射移动平台和检测移动平台，发射移动平台和检测移动平台的移动方向相平行，在发射移动平台上安设有同一光轴的激光器、扩束镜和透镜，所述的发射移动平台移动方向与光轴相垂直，在检测移动平台上相对发射移动平台安设有透镜、柱面镜和激光检测器，检测时，发射移动平台和检测移动平台同步移动，激光器发出检测激光束，经扩束镜和透镜整形进入透明油箱穿过被检测的光纤预制棒从透明油箱另一侧射出，经透镜、柱面镜整形射至激光检测器。

按上述方案，所述的透明油箱横截面为矩形，且箱体的横截面为等截面。

按上述方案，所述的测试油油液的折射率与预制棒包层的折射率相同。

按上述方案，所述的发射移动平台还包括有发射纵移平台，所述的发射纵移平台移动方向与光轴相平行。

按上述方案，所述的发射纵移平台安设在发射移动平台上，所述的激光器、扩束镜和透镜安设在发射纵移平台上。

按上述方案，所述的检测移动平台还包括检测纵移平台，所述的检测纵移平台移动方向与光轴相平行。

按上述方案，所述的检测纵移平台安设在检测移动平台上，所述的透镜、柱面镜和激光检测器安设在检测纵移平台上。

按上述方案，所述的发射移动平台、检测移动平台、发射纵移平台和检测纵移平台均由直线电机作为驱动。

按上述方案，在透明油箱的上方设置有可上下移动的旋转夹头，用于夹持光纤预制棒。

本发明预制棒光学检测方法的技术方案为：

将光纤预制棒垂直放入透明油箱，浸入测试油油液中；

开启激光器发出检测激光束，检测激光束经扩束镜和透镜整形进入透明油箱穿过测试油油液从透明油箱另一侧射出，经透镜、柱面镜整形射至激光检测器；

从光纤预制棒的一侧边缘为起点，发射移动平台和检测移动平台同步移动，激光器发出的激光束对预制棒横截面进行扫描，而另一侧激光检测器由检测移动平台驱动跟随激光器同步运动，接收经过预制棒折射后出射的激光束，直至激光束扫描到达光纤预制棒的另一侧边缘为终点；检测过程中激光器和激光检测器通过发射移动平台和检测移动平台同步移动始终保持相对位置不变；

由于预制棒芯层和包层在直径方向上折射率变化，这种折射率的变化导致激光束在扫描预制棒后出射角发生不同的偏转，使得激光束在检测器上的位置发生变化，检测器将位置信号转换成电信号，经电路转换成数字信号传输给计算机，通过计算机对采集到的数据进行分析处理即可绘出被测预制棒的折射率分布曲线。

按上述方案，所述的激光器发出的激光束经过一个扩束镜扩大，通过一个透镜聚焦，激光束通过被测预制棒后射出，再利用另一个透镜将出射的光束聚焦使发散的光束汇聚成平行光束，经过一个柱面镜将圆柱形的光束转化成线光束，用激光检测器检测光束的位置。

本发明的有益效果在于： 1、经过优化的光路设计，使得由激光器发出的光束通过前后整形后变得更集中，保证了测量的精度和质量。2、本发明结构简单，设置发射移动平台和检测移动平台同步移动方式，不仅测量精度高，而且有利于提高检测效率，且操作检测方便；3、采用激光束检测，使用性能可靠安全。

附图说明

图1为本发明一个实施例检测光路的示意图。

图2为本发明一个实施例的结构示意图示意图。

图3为本发明一个实施例检测光纤预制棒的光束偏转量分布曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步阐明本发明。

包括装有测试油8的透明油箱6，所述的透明油箱横截面为矩形，且箱体的横截面为等截面，所述的测试油油液的折射率与被测预制棒包层的折射率相同，油箱也可有其它材料制成，但在箱体两侧可安设透明窗7。油箱的两侧分别安设发射移动平台15和检测移动平台19，发射移动平台和检测移动平台的移动方向相平行；所述的发射移动平台还包括有发射纵移平台14，所述的发射纵移平台移动方向与光轴相平行，所述的发射纵移平台安设在发射移动平台上，所述的激光器1、扩束镜2和透镜3安设在发射纵移平台上，激光器、扩束镜和透镜为同一光轴，所述的发射移动平台移动方向与光轴相垂直。所述的检测移动平台还包括检测纵移平台20，所述的检测纵移平台移动方向与光轴相平行，所述的检测纵移平台安设在检测移动平台上，所述的透镜9、柱面镜10和激光检测器11安设在检测纵移平台上。所述的发射移动平台、检测移动平台、发射纵移平台和检测纵移平台分别由直线电机16、18、13、21进行驱动。在透明油箱的上方设置有可上下移动的旋转夹头，用于夹持光纤预制棒4。整个检测装置安设在一个安装平台17上。

上述检测装置检测光纤预制棒的过程如下：

将光纤预制棒垂直放入透明油箱，浸入测试油油液中；开启激光器发出检测激光束，检测激光束经扩束镜和透镜整形进入透明油箱穿过测试油油液从透明油箱另一侧射出，经透镜、柱面镜整形射至激光检测器；从光纤预制棒的一侧边缘为起点，发射移动平台和检测移动平台同步移动，激光器发出的激光束对预制棒横截面进行扫描，而另一侧激光检测器由检测移动平台驱动跟随激光器同步运动，接收经过预制棒折射后出射的激光束，直至激光束扫描到达光纤预制棒的另一侧边缘为终点；检测过程中激光器和激光检测器通过发射移动平台和检测移动平台同步移动始终保持相对位置不变；由于预制棒芯层5和包层在直径方向上折射率变化，这种折射率的变化导致激光束在扫描预制棒后出射角发生不同的偏转，使得激光束在检测器上的位置发生变化，检测器将位置信号转换成电信号，经电路转换成数字信号传输给计算机，通过计算机对采集到的数据进行分析处理即可绘出被测预制棒的折射率分布曲线。所述的激光器发出的激光束经过一个扩束镜扩大，通过一个透镜聚焦，激光束通过被测预制棒后射出，再利用另一个透镜将出射的光束聚焦使发散的光束汇聚成平行光束，经过一个柱面镜将圆柱形的光束转化成线光束，用激光检测器检测光束的位置。检测器数据经AD转换后传入计算机，计算机对数据进行分析处理绘制出被测预制棒的折射率分布曲线以及预制棒的芯包直径比等几何参数。

Claims (10)

1.一种光纤预制棒光学检测装置，其特征在于包括装有测试油的透明油箱，透明油箱的两侧分别安设发射移动平台和检测移动平台，发射移动平台和检测移动平台的移动方向相平行，在发射移动平台上安设有同一光轴的激光器、扩束镜和透镜，所述的发射移动平台移动方向与光轴相垂直，在检测移动平台上相对发射移动平台安设有透镜、柱面镜和激光检测器，检测时，发射移动平台和检测移动平台同步移动，激光器发出检测激光束，经扩束镜和透镜整形进入透明油箱穿过被检测的光纤预制棒从透明油箱另一侧射出，经透镜、柱面镜整形射至激光检测器。

2.按权利要求1所述的光纤预制棒光学检测装置，其特征在于所述的透明油箱横截面为矩形，且箱体的横截面为等截面。

3.按权利要求1或2所述的光纤预制棒光学检测装置，其特征在于所述的测试油油液的折射率与预制棒包层的折射率相同。

4.按权利要求1或2所述的光纤预制棒光学检测装置，其特征在于所述的发射移动平台还包括有发射纵移平台，所述的发射纵移平台移动方向与光轴相平行。

5.按权利要求4所述的光纤预制棒光学检测装置，其特征在于所述的发射纵移平台安设在发射移动平台上，所述的激光器、扩束镜和透镜安设在发射纵移平台上。

6.按权利要求1或2所述的光纤预制棒光学检测装置，其特征在于所述的检测移动平台还包括检测纵移平台，所述的检测纵移平台移动方向与光轴相平行。

7.按权利要求6所述的光纤预制棒光学检测装置，其特征在于所述的检测纵移平台安设在检测移动平台上，所述的透镜、柱面镜和激光检测器安设在检测纵移平台上。

8.按权利要求6所述的光纤预制棒光学检测装置，其特征在于所述的发射移动平台、检测移动平台、发射纵移平台均由直线电机作为驱动。

9.按权利要求8所述的光纤预制棒光学检测装置，其特征在于所述的检测纵移平台由直线电机作为驱动。

10.一种光纤预制棒光学检测方法，其特征在于

将光纤预制棒垂直放入透明油箱，浸入测试油油液中；

开启激光器发出检测激光束，检测激光束经扩束镜和透镜整形进入透明油箱穿过测试油油液从透明油箱另一侧射出，经透镜、柱面镜整形射至激光检测器；

从光纤预制棒的一侧边缘为起点，发射移动平台和检测移动平台同步移动，激光器发出的激光束对预制棒横截面进行扫描，而另一侧激光检测器由检测移动平台驱动跟随激光器同步运动，接收经过预制棒折射后出射的激光束，直至激光束扫描到达光纤预制棒的另一侧边缘为终点；检测过程中激光器和激光检测器通过发射移动平台和检测移动平台同步移动始终保持相对位置不变；

由于预制棒芯层和包层在直径方向上折射率变化，这种折射率的变化导致激光束在扫描预制棒后出射角发生不同的偏转，使得激光束在检测器上的位置发生变化，检测器将位置信号转换成电信号，经电路转换成数字信号传输给计算机，通过计算机对采集到的数据进行分析处理即可绘出被测预制棒的折射率分布曲线。