CN112408776B - 一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,使用摄像头监控VAD法沉积过程,获取沉积过程中疏松体直径的实时趋势数据,获得包芯比、△、△‑的波动数据,调控沉积原料、锗及四氟化碳流量。本发明提供的提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,使用两种控制方案,一是根据系统给定目标,二是根据实际测试值,控制器系统实时接收包芯比、△、△‑参数波动数据并处理,实时调控气体流量,使得沉积过程中工艺参数得到更为精准的控制,在连续生产过程中,系统在大数据的作用下将实现每根芯棒数据的往复“训练”与“验证”,各沉积机台之间的数据共享使用、共同优化,提高工作效率和准确性,实现光纤预制棒参数的均匀、准确控制。
Description
技术领域
本发明属于光纤预制棒制造技术领域,具体涉及一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法。
背景技术
中国发明专利,公开号CN105347667B,公开了一种光纤预制棒光学参数稳定性控制方法及其设备,通过优化沉积腔体的进排风改善光纤预制棒的参数稳定性,但无法得知沉积过程中参数均匀性是否发生变化,且无法实时进行调整参数改善均匀性。
当前,制造光纤预制棒的方法有VAD、OVD、MCVD、PCVD,其中,VAD法以沉积效率高、低成本等优势获得很多制造厂商的青睐。VAD法制造光纤预制棒,棒中参数存在波动,一般通过参数分段去优化棒中参数的均匀性(如亨通、富通、康宁、中天、长飞等主流公司)。控制光纤预制棒的参数均匀性是通过技术工程师等待测试结果,一般需要24h或者更多时间,根据测试结果再去调整沉积工艺参数,且调整的参数是否到位无法立即得知,同样需要等待测试结果。由于存在长时间的滞后性和对技术人员的依赖性,比如夜班或节假日就没有技术人员调整参数,但生产线仍然保持着常规运转,因此在批量生产时,很容易带来批量芯棒参数不均匀,而光纤的核心是光纤预制棒,因此芯棒参数不均匀将导致光纤产品出现截止波长、零色散、衰减等异常,不仅存在很大的质量隐患,且容易引起客户端抱怨,尤其是制造光缆的成品或埋入地下的产品,造成的损失无法估量。
由于腔体温度较高,摄像头工作时需要考虑到隔热防护,避免摄像头长时间处于高温下导致获取的数据失真。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题,本发明的目的在于提供一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法。
为实现上述目的,达到上述技术效果,本发明采用的技术方案为:
一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,包括以下步骤:
通过VAD法生产光纤预制棒,使用摄像头监控VAD法沉积过程并上传至控制器系统,获取沉积过程中疏松体直径的实时趋势数据,获得包芯比波动数据,沉积原料流量根据包芯比波动数据进行调节;
控制器系统反馈包芯比偏离给定目标,调整疏松体长度;此时若包层直径和芯层直径出现同步波动,对沉积原料流量进行调整;
控制器系统反馈△波动数据,并根据△波动数据调整锗流量;此时若芯层直径出现波动,需同步调整锗流量;
控制器系统反馈△-波动数据,并根据△-波动数据调整四氟化碳流量。
进一步的,所述沉积原料流量根据包芯比波动数据进行调节的步骤包括:
包芯比给定目标发生变化,该变化由工程师根据客户需求发起,工程师确认更新包芯比给定目标并上传至控制器系统,若疏松体生产长度小于100mm,根据上一根疏松体包芯比大小立即进行反馈,调整沉积原料流量,若疏松体生产长度大于100mm,对下一根疏松体进行反馈,调整沉积原料流量。
进一步的,包芯比波动大小为0-0.1时,沉积原料流量调整大小为0.3L;包芯比波动大小为0.1-0.2时,沉积原料流量调整大小为0.6L;包芯比波动大小为0.2-0.3时,沉积原料流量调整大小为1.0L;包芯比波动大小大于0.3时,沉积原料流量进行手动调整。
进一步的,所述疏松体长度按照如下公式计算得到:
d=a×c/b
式中:
a为生产长度,b为延伸长度,c为需要调整的延伸长度,d为需要调整的疏松体长度。
进一步的,若包层直径和芯层直径出现同步波动,对沉积原料流量进行调整的步骤包括:
包层直径波动大小为5mm,且芯层直径波动大小为1mm,沉积原料流量调整大小为0.3L;包层直径波动大小为10mm,且芯层直径波动大小为2mm,沉积原料流量调整大小为0.6L;包层直径波动大小为15mm,且芯层直径波动大小为3mm,沉积原料流量调整大小为1.0L;包层直径波动大小大于15mm,且芯层直径波动大小大于3mm,沉积原料流量进行手动调整。
进一步的,根据△波动数据调整锗流量的步骤包括:
△给定目标发生变化,该变化由工程师根据客户需求发起,工程师确认更新△给定目标并上传至控制器系统,若疏松体生产长度小于100mm,根据上一根疏松体△大小立即进行反馈,调整锗流量,若疏松体生产长度大于100mm,对下一根疏松体进行反馈,调整锗流量。
进一步的,△波动大小为0-0.05时,锗流量调整大小为3mL;△波动大小为0.05-0.1时,锗流量调整大小为6mL;△波动大小为0.1-0.15时,锗流量调整大小为10mL;△波动大小大于0.15时,锗流量手动调整。
进一步的,△-给定目标发生变化,该变化由工程师根据客户需求发起,工程师确认更新△-给定目标并上传至控制器系统,若疏松体生产长度小于100mm,根据上一根疏松体△-大小立即进行反馈,调整四氟化碳流量,若疏松体生产长度大于100mm,对下一根疏松体进行反馈,调整四氟化碳流量。
进一步的,△-波动大小为0-0.00001时,四氟化碳流量调整大小为40mL;△-波动大小为0.00001-0.000015时,四氟化碳流量调整大小为80mL;△-波动大小为0.000015-0.00002时,四氟化碳流量调整大小为120mL;△-波动大小>0.00002时,四氟化碳流量进行手动调整。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明公开了一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,使用摄像头监控VAD法沉积过程,获取沉积过程中疏松体直径的实时趋势数据,获得包芯比、△、△-的波动数据,调控沉积原料流量、锗流量及四氟化碳流量。本发明提供的提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,使用两种控制方案,一是根据系统给定目标,二是根据实际测试值,控制器系统实时接收包芯比、△、△-参数波动数据并处理,实时调控沉积原料流量、锗流量和四氟化碳流量,使得沉积过程中工艺参数得到更为精准的控制,同时,在连续生产过程中,系统在大数据的作用下将实现每根芯棒数据的往复“训练”与“验证”,并且各沉积机台之间的数据将共享使用、共同优化,提高工作效率和准确性,从而实现光纤预制棒参数的均匀、准确控制。
具体实施方式
下面对本发明进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
名词解释:
包芯比:光纤预制棒包层直径与芯层直径之比;
△:芯层折射率;
△-:包层折射率;
一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,控制参数主要包括包芯比、芯层折射率△和包层折射率△-三个参数,对于任一参数而言,都具备两种控制方案,方案一是根据各参数给定目标进行响应和反馈,方案二是对各参数数据采用现有产品中阿诺德PK2600折射率测试设备进行实时监测得到测试值(芯棒的包芯比、折射率等)并进行响应和反馈,下面将具体介绍三个参数的两种控制方案。
1)包芯比参数控制
方案一:系统给定的包芯比给定目标发生变化,该变化由工程师根据客户需求发起,工程师确认更新包芯比给定目标并上传至控制器系统,此时沉积机台的控制器系统接收到包芯比变更信号,若疏松体生产长度小于100mm,根据上一根疏松体包芯比大小立即进行反馈,通过质量流量计MFC调整沉积原料流量,调整规则如下表1所示。
表1
若疏松体生产长度大于100mm,对下一根疏松体进行反馈,调整沉积原料流量,规则同上。
方案二:实时监测包芯比数据,并上传至控制器系统,控制器系统将实时包芯比测试数据与包芯比给定目标进行比对,反馈包芯比偏离给定目标,此时给到沉积机台控制器系统的数据是延伸芯棒测试数据组,系统匹配生产长度调整沉积原料流量,需要调整的疏松体长度位置公式为:
d=a×c/b
式中:a为生产长度,b为延伸长度,c为需要调整的延伸长度,d为需要调整的疏松体长度,调整规则同上表1。
同时,沉积过程因不重复导致直径波动时(即在未主动修改参数的情况下,连续10min测试出的包层或芯层直径较上根出现偏差),此时需要进行同时调整,调整方案如下表2,如果包层和芯层出现同步波动,需要累积调整。
表2
2)△参数控制
方案一:系统给定的芯层折射率△给定目标发生变化,该变化由工程师根据客户需求发起,工程师确认更新△给定目标,此时沉积机台的控制器系统接收到△变更信号,如果生产长度小于100mm,立即进行反馈,通过质量流量计MFC调整锗流量,即根据上一根△大小进行调整,调整规则如下表3所示。
表3
如果生产长度大于100mm则下一根进行调整,规则同上表3。
方案二:实时监测芯层折射率△数据,并上传至控制器系统,控制器系统将实时△数据与给定的△目标进行比对,反馈实时△偏离给定目标,此时给到机台控制器系统的是延伸芯棒测试数据组,系统匹配生产长度调整锗流量,调整规则同上表3。同时,沉积过程因不重复导致直径波动时(即在未主动修改参数的情况下,连续10min测试出的芯层直径较上根出现偏差),此时需要进行同时调整,调整方案如下表4。
表4
3)△-参数控制
方案一:系统给定的△-目标发生变化,该变化由工程师根据客户需求发起,工程师确认更新△-给定目标,此时沉积机台的控制器系统接收到△-变更信号,如果生产长度小于100mm的立即进行反馈,通过质量控制计MFC调整四氟化碳流量,即根据上一根△-大小进行调整,调整规则如下表5所示。
表5
如果生产长度大于100mm则下一根进行调整,规则同上表5。
方案二:实时监测△-数据并上传至控制器系统,控制器系统将实时△-数据与△-给定目标进行比对,反馈△-偏离给定目标,此时给到沉积机台的是延伸芯棒测试数据组,系统匹配生产长度调整四氟化碳流量,调整规则同上表5。
本发明未具体描述的部分采用现有技术即可,在此不做赘述。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过VAD法生产光纤预制棒,使用摄像头监控VAD法沉积过程并上传至控制器系统,获取沉积过程中疏松体直径的实时趋势数据,获得包芯比波动数据,沉积原料流量根据包芯比波动数据进行调节;
控制器系统反馈包芯比偏离给定目标,调整疏松体长度;此时若包层直径和芯层直径出现同步波动,对沉积原料流量进行调整;
控制器系统反馈△波动数据,并根据△波动数据调整锗流量;此时若芯层直径出现波动,需同步调整锗流量;
控制器系统反馈△-波动数据,并根据△-波动数据调整四氟化碳流量。
2.根据权利要求1所述的一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,其特征在于,所述沉积原料流量根据包芯比波动数据进行调节的步骤包括:
包芯比给定目标发生变化,该变化由工程师根据客户需求发起,工程师确认更新包芯比给定目标并上传至控制器系统,若疏松体生产长度小于100mm,根据上一根疏松体包芯比大小立即进行反馈,调整沉积原料流量,若疏松体生产长度大于100mm,对下一根疏松体进行反馈,调整沉积原料流量。
3.根据权利要求2所述的一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,其特征在于,包芯比波动大小为0-0.1时,沉积原料流量调整大小为0.3L;包芯比波动大小为0.1-0.2时,沉积原料流量调整大小为0.6L;包芯比波动大小为0.2-0.3时,沉积原料流量调整大小为1.0L;包芯比波动大小大于0.3时,沉积原料流量进行手动调整。
4.根据权利要求1所述的一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,其特征在于,所述疏松体长度按照如下公式计算得到:
d=a×c/b
式中:
a为生产长度,b为延伸长度,c为需要调整的延伸长度,d为需要调整的疏松体长度。
5.根据权利要求1所述的一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,其特征在于,若包层直径和芯层直径出现同步波动,对沉积原料流量进行调整的步骤包括:
包层直径波动大小为5mm,且芯层直径波动大小为1mm,沉积原料流量调整大小为0.3L;包层直径波动大小为10mm,且芯层直径波动大小为2mm,沉积原料流量调整大小为0.6L;包层直径波动大小为15mm,且芯层直径波动大小为3mm,沉积原料流量调整大小为1.0L;包层直径波动大小大于15mm,且芯层直径波动大小大于3mm,沉积原料流量进行手动调整。
6.根据权利要求1所述的一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,其特征在于,根据△波动数据调整锗流量的步骤包括:
△给定目标发生变化,该变化由工程师根据客户需求发起,工程师确认更新△给定目标并上传至控制器系统,若疏松体生产长度小于100mm,根据上一根疏松体△大小立即进行反馈,调整锗流量,若疏松体生产长度大于100mm,对下一根疏松体进行反馈,调整锗流量。
7.根据权利要求1所述的一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,其特征在于,△波动大小为0-0.05时,锗流量调整大小为3mL;△波动大小为0.05-0.1时,锗流量调整大小为6mL;△波动大小为0.1-0.15时,锗流量调整大小为10mL;△波动大小大于0.15时,锗流量手动调整。
8.根据权利要求1所述的一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,其特征在于,△-给定目标发生变化,该变化由工程师根据客户需求发起,工程师确认更新△-给定目标并上传至控制器系统,若疏松体生产长度小于100mm,根据上一根疏松体△-大小立即进行反馈,调整四氟化碳流量,若疏松体生产长度大于100mm,对下一根疏松体进行反馈,调整四氟化碳流量。
9.根据权利要求1所述的一种提高光纤预制棒参数均匀性的控制方法,其特征在于,△-波动大小为0-0.00001时,四氟化碳流量调整大小为40mL;△-波动大小为0.00001-0.000015时,四氟化碳流量调整大小为80mL;△-波动大小为0.000015-0.00002时,四氟化碳流量调整大小为120mL;△-波动大小>0.00002时,四氟化碳流量进行手动调整。
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