DE2720951C3

DE2720951C3 - Verfahren zur Überwachung von geometrischen Eigenschaften einer im wesentlichen transparenten Beschichtung auf einer optischen Faser

Info

Publication number: DE2720951C3
Application number: DE2720951A
Authority: DE
Inventors: Herman Melvin Highland Park N.J. Presby
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1976-05-12
Filing date: 1977-05-10
Publication date: 1981-06-04
Also published as: CA1059595A; JPS5540808B2; DE2720951B2; FR2351384B1; US4042723A; DE2720951A1; NL7705213A; BE854402A; IT1084676B; JPS52138962A; FR2351384A1; GB1532343A

Description

a) die Faser mit einem ersten Lichtstrahlenbündel beleuchtet und

b) das vom ersten Strahlenbündel stammende, zurückgestreute Lichtmuster überwacht wird, indem die Lage zumindest eines Intensitätsspitzenwertes ermittelt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß is

c) die beschichtete Faser (205) mit einem zweiten Lichtstrahlbündel (708) beleuchtet wird, das auf die Faser unter einer von der Auftreffrichtung des ersten Lichtstrahlenbündels (707) verschiedenen Richtung auftrifft,

d) das vom zweiten Strahlenbünde! (708) stammende, zurückgestreute üchtmuster (711) überwacht wird,

e) die Lage zumindest eines Intensitätsspitzenwertes in dem zweiten Lichtmuster (711) ermittelt wird, und

f) die jeweilige Lage der Intensitätsspitzenwerte in den beiden zurückgestreuten Lichtmustern zur Feststellung von Unterschieden miteinander verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweüe Strahlenbündel (708) in senkrecht zur Richtung d-js ersten Strahlenbündels (707) verlaufender Richtung ai' die Faser (205) gerichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das überwachte zurückgestreute Lichtmuster des ersten Lichtstrahlenbündels in eine erste Gruppe elektrischer Signale umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite überwachte, zurückgestreute Lichtmuster in eine zweite Gruppe elektrischer Signale umgewandelt wird, und aus den verglichenen, elektrischen Signalen beider Gruppen ein Steuersignal (715) zur Steuerung der Gleichförmigkeit der transparenten Beschichtung erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung einer vorbestimmten Beschichtungsmindestdicke die Überwachung durchgeführt wird, bis das äußere Paar von Intensitätsspitzenwerten aus den zurückgestreuten Lichtmustern verschwindet.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kunststoffberchichtungen, die auf optische Fasern aufgebracht werden, dienen vielen Zwecken. Wenn sie to als Überzug auf gläsummantelte, optische Fasern aufgebracht werden, dienen sie zur Verringerung von MikrokriJmmungsverlusten. zur Aufrechterhaltung der ursprünglichen Stärke der Fasern und zur Erzeugung eines Schutzes gegen Abrieb und eines mechanischen h> Schutzes der Faser während einer Kabelherstellung. Zusätzlich verringert die Kunststoffbeschichtung ein Übersprechen zwischen optischen Fasern und verbessert die Langzeitstabilität der Fasern in einer unkontrollierten Umgebung. Die Kunststoffbeschichtung kann auch direkt als Ummantelung für Quarzglaskerne verwendet werden, da der Brechungsindex vieler polymerer Materialien kiemer ist als der von Quarzglas.

Für ein optimales Verbalten sollte die Faser gleichförmig und konzentrisch beschichtet werden. Dies ist sowohl für eine normale Handhabung und Verspleißung der Fasern als auch für optimale Stärke- und Übertragungseigenschaften zu bevorzugen.

Die Beschichtungen, die typischerweise Materialien wie SQOcOn, Epoxyacrylate, Tetrafluoräthylen, Perfluorvinylmethyläther, perfluoriertes Äthylen-Propylen-Mischpolymerisat und Äthylen-Vinylacetat-Copolymer umfassen, werden mit Hilfe verschiedener Verfahren aufgebracht Bekannte Methoden zum Überprüfen der Konzentrizität der Beschichtungen nach deren Erzeugung erfordern die mikroskopische Überprüfung der Faser, nachdem eine Faserlänge verarbeitet worden ist. Zusätzlich zu der Tatsache, daß diese Methode zeitraubend und nicht zuerstörungsfrei ist, können mit ihr kerne Riffelungen, Welligkeiten oder dergL, weiche die Übertragungseigenschaften der Faser ernsthaft beeinträchtigen könnten, nicht festgestellt werden. Noch wichtiger ist daß eine Echtzeitinformation, welche den Hersteller in die Lage versetzt Korrekturen durchzuführen, die einzelnen Aufbring vorrichtungen entsprechend einzustellen oder vollständig anzuhalten, nicht verfügbar ist während die Beschichtung aufgebracht wird.

In der US-PS 38 7& 128 ist ein Verfahren zum Messen des Brechungsindexes und des Durchmessers von optischen Fasern beschrieben. Hiernach wird ein einziger auf die Faser gerichteter Lichtstrahl zur Erzeugung eines einzigen zurückgestreuten Lichtmusters benutzt das dann anschließend überwacht wird. Mit dem bekannten Verfahren können jedoch nicht die Konzentrizität einer Beschichtung bezüglich der Faser sowie das Aufrechterhalten einer bestimmten Beschichtungsdicke auf der optischen Faser übet wacht werden.

In der DD-PS 88 34 ist ein Verfahren zum Überprüfen von Querschnittsänderungen (z. B. Durchmesseränderungen) von Fäden, Fasern, Garnen, Drähten usw. Mit Hilfe mehrerer winkelmäßig versetzter Lichtquellen beschrieben, die den zu prüfenden Faden aus unterschiedlichen Richtungen beleuchten. Eine Anordnung optischer Linsen und Prismen dient zur Abbildung des Fadens auf die Lichtempfangsfläche einer einzigen Photozelle. Der Querschnitt d. h. der Durchmesser, des Fadens wird somit von unterschiedlichen Seiten und aus unterschiedlichen Richtungen gemessen, um den Mittelwert des Durchmessers zu erfassen.

in der DD-PS 13 188. die ein Zusatzpatent /u der vorstehend erwähnten DD-PS 88 34 ist. ist das dort beschriebene Verfahren dahingehend modifiziert, daß die Umlcnkprismen weggelassen sind und jedes Lichtstrahlenbündel mit einer gesonderten Photozelle abgeschlossen ist. um auch Abweichungen von der für das Prüfgut charakteristischen Querschnittsform erfassen /u können. Erst danach erfolgt die Mittelwertsbildung der einzelnen Messungen zur Erfassung von Querschnittsschwankungen. Diese beiden Verfahren beziehen sich auf das Erfassen von Größe und Form eines fadenförmigen Prüfgutes durch Vergleichen von Faserschatten-Abbildungen, die von mehreren Lichtstrahlenbündeln erzeugt werden. Eine Überwachung der Konzentrizität einer Beschichtung auf einer Faser ist bei diesen Verfahren nicht vorgesehen; sie befassen

sich vielmehr nur mit der Überwachung des Außendurchmessers und der Außenkontur eines Fadens und dergL

Die DE-AS 15 73 961 ist schließlich auf ein Verfahren zur photoelektrischen Erfassung von Fadenquerschnittsschwankungen, insbesondere Fadcndopplungen, auf dem TextUsektor gerichtet. Bei diesem Verfahren wird der zu aberwachende Faden im Prinzip zeitlich nacheinander aus verschiedenen Richtungen auf einen Wandler abgebildet Bei unrunden Querschnitten ist daher das Wandlerausgangssignal eine Wechselspannung, sonst eine Gleichspannung. Ein nachgeschalteter AmpHtudendiskriminator vermag daher unerwünscht hohe Schwankungen festzustellen. Auch mit diesem Verfahren kann die Konzentrizität einer Beschichtung bezüglich der Faser sowie das Aufrechterhalten einer bestimmten Beschichtungsdicke auf einer optischen Faser nicht überwacht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Überwachung von geometrischen Eigenschaften einer im wesentlichen transparenten Beschichtung auf einer optischen Faser zu schaffen, mit welchem insbesondere die Konzentrizität der Beschichtung bezüglich der Faser sowie das Aufrechterhalten einer bestimmten Beschichtungsdicke beim Aufbringen der Beschichtung auf die optische Faser überwacht werden können.

Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst

Entsprechend einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Konzentrizität einer Faser innerhalb einer Beschichtung durch Überwachen von zurückgestreuten Lichtmustern bestimmt die durch zwei unter verschiedenen Winkeln auf denselben Teil der beschichteten Faser einfallenden Lichtstrahlen erzeugt werden. Durch Beobachten und Vergleichen der Lagen der Intensitätsspitzenwerte in einem zurückgestreuten Lichtmuster mit den Lagen der entsprechenden Spitzenwerte im zweiten zurückgestreuten Lichtmuster kann die Konzentrizität oder Exzentrizität der Faser innerhalb der Beschichtung bestimmt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform trifft das zweite Strahlenbündel senkrecht zur Richtung des ersten Strahlenbündels auf die Faser auf. Die Konzentrizität einer Faser innerhalb einer Kunststoffbeschichtung kann insbesondere dadurch bestimmt werden, daß die überwachten zurückgestreuten Lichtmuster der beiden Lichtstrahlenbündel jeweils in Gruppen elektrischer Signale umgewandelt werden, die dann miteinander verglichen werden. Aus den verglichenen elektrischen Signalen wird ein Steuersignal erzeugt durch das der Be^chichtungsvorgang und damit die Gleichförmigkeit einer transparenten Beschichtung entsprechend gesteuert wird.

Entsprechend ein?r weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zur Einhaltung einer vorbestimmter. Beschichtungsmindestdicke eine Überwachung durchgeführt, bis das äußere Paar der ermittelten Intensitätsspitzenwerte aus den zurückgestreuten Lichtmustern verschwindet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Querschnittsansicht einer kunststoffbe

schichteten Faser mit auf diese auftreffenden Lichtstrahlen,

Fig.2 eine Vorrichtung zur Überwachung der Eigenschaften einer kunststoffumschichteten Faser im vorliegenden Verfahren,

Fig.3 eine Querschnittsansicht einer mit Kunststoff konzentrisch beschichteten Faser,

Fig.4 und 5 zurückgestreute Lichtmuster, die aufgrund von auf die Faser nach F i g. 3 auftreffenden to Lichtstrablenbündeln erzeugt werden,

Fig.6 und 7 elektrische Signale, die durch die zurückgestreuten Lichtmuster nach Fig.4 bzw. 5 erzeugt werden,

F i g. 8 eine Querschnittsansicht einer nicht konzentrisch beschichteten Faser,

Fig.9 und 10 zurückgestreute Lichtmuster, die aufgrund der auf die Faser nach Fig.8 auftreffenden Lichtstrahlenbündel erzeugt werden,

Fig. 11 und 12 elektrische Signale, die von den zurückgestreuten Lichtmustern nach Fig.9 bzw. 10 erzeugt werden,

Fig. 13 eine Querschnittsansicht eine* deformiert kunststoffbeschichteten Faser,

Fig. 14 und 15 zurückgestreute Lichtmuster, die aufgrund von auf die deformierte Faser nach Fig. 13 auf treffe* den Lichtstrahlenbündeln erzeugt werden,

Fig. 16 und 17 elektrische Signale, die von den zurückgestreuten Lichtmustern der Fig. 14 bzw. 15 erzeugt werden,

F i g. 18 eine Querschnittsansicht einet kunststoffbeschichteten Faser, bei der die Beschichtung eine vorbestimmte Dicke aufweist

F i g. 19 und 20 zurückgestreute Lichtmuster, die aufgrund von auf die Faser nach Fig. 18 auf treffenden Lichtstrahlenbündehi erzeugt werden,

F i g. 21 und 22 elektrische Signale, die aufgrund der zurückgestreuten Lichtmuster nach den F i g. 19 bzw. 20 erzeugt werden, und

F i g. 23 eine Vorrichtung zum automatischen Steuern des Extrusionsvorgangs durch Verwendung der vorliegenden Überwachungsmethode.

In F i g. 1 ist ein Lichtstrahlenbündel gezeigt das im betrachteten Querschnittsgebiet einer kunststoffbeschichteten optischen Faser 101 des Radius a einfällt Wie zuvor beschrieben, kann die innere Faser 102 des Radius b entweder ein Quarzglasfaserkern sein oder sie kann sowohl den Kern als auch den Mantel einer optischen Faser umfassen. Im ersten Fall dient die Kunststoffbeschichtung 103 als Mantel und als Schutzabschirmung und muß demgemäß einen Brechungsin dex haben, der kleine·- als der des Kerns ist Im letzteren Fall dient die Kunststoffbeschichtung 103 lediglich als Schutzabschirmung für dte Faser. F i g. 1 zeigt deshalb den Q-;ei schnitt einer Faser mit entweder zwei oder drei Schichten. Das einfallende parallele Lichtstrahlenbündel umfaßt zv» Si Strahlentypen, die d'irch die Strahlen I und Il repräsentiert sind. Die Strahlen des Strahltyps I werden bei ihrem Eintritt in die Beschichtung gebrochen, durchqueren diese und werden an der Beschicntung/Luft-Grenzfläche reflektiert um dann wieder aus der Beschichtung auszutreten. Der maximale Ablenkwinkel Φι, der diesem Strahientyp zugeordnet ist und zu einem heilen Band im reflektierten Licht führt, ist gegeben durch

Φ. = 4 aresin

Ln,

— 2 arcsin I — ( I

Dabei ist n_c der Brechungsindex der Kunststoffbeschichtung 103. Die Strahlen des Strahltyps II, sind jene, die beim Eintritt durch die Beschichtung gebrochen werden, in die Faser eintreten und diese durchqueren, wieder in die Beschichtung austreten und dann an der Beschichtung/Luft-Grenzfläche reflektiert werden. Nach dieser Reflexion durchqueren sie wiederum die Faser, treten wieder in die Beschichtung aus und verlassen dann die Faser. Eine geometrisch-optische Analyse zeigt, daß der maximale Ablenkwinkel Φ\\ dieser austretenden Strahlen eine Funktion mehrerer Winkel und der Brcchungsindiccs der Beschichtung und der Faser ist. Eine solche Analyse findet sich in der Arbeit »Refractive Index and Diameter Determination of Step Index Optical Fibers and Preforms« von H. M. Presby und D. Marcuse, Appied Optics, Band 13, Nr. 12, Dezember 1974, Seiten 2882 bis 2885.

Die auf die beschichtete Faser auftreffenden parallelen Strahlen, welche lediglich die Kunststoffbeschich- iung uurvniHUlcit(Siräiili)rp !; uucf, wcici'ic süwiMii uie Beschichtung als auch die Faser durchlaufen (Strahltyp II), erzeugen ein zurückgestreutes Lichtmuster, das man an einer Beobachtungsmattscheibe beobachten kann. die senkrecht zum einfallenden Lichtstrahlenbündel ausgerichtet ist. Für die vorliegenden Zwecke ist das zuröckgestreute Lichtmuster durch zwei Paare Intensitätsspitzen gekennzeichnet. Die räumlichen Stellen des ersten Intensitätsspitzenpaares bestimmen sich aus dem Winkel der maximalen Ablenkung Φ\ für die lediglich die Beschichtung durchlaufenden auftreffenden Strahlen. Die räumlichen Stellen des zweiten Intensitätsspitzenpaares bestimmen sich aus dem Winkel der maximalen Ablenkung Φιι für die sowohl die Beschichtung als auch die Faser durchlaufenden auftreffenden Strahlen.

Es hat sich gezeigt, daß sich die räumliche Stelle der Intensitätsspitzen im zurückgestreuten Lichtmustcr ändert wenn eine nichtkonzentrisch mit Kunststoff beschichtete Faser im einfallenden Lichtstrahlenbündel gedreht wird. Die Konzentrizität eines Abschnitts einer beschichteten Faser kann infolgedessen dadurch überwacht werden, daß die Stellen der Intensitätsspitzen im zuruckgestreuten Lichtmuster beobachtet werden, wfroi Hip Faser gedreht wird. Alternativ dazu kann, wie gefunden wurde, die Konzentrizität der beschichteten Faser bestimmt werden, indem das zurückgestreute Lichtmuster, das durch Beleuchten der Faser mit zwei aus zwei verschiedenen Richtungen auf treffenden Lichtstrahlenbündeln erzeugt worden ist. verglichen wird Vorzugsweise besteht zwischen diesen Lichtstrahlenbündeln ein Winkel von 90°.

Nachfolgend wird eine Vorrichtung in ihren Einzelheiten beschriebe, mit der die Konzentrizität einer beschichteten Faser während des Aufbringens der Beschichtung überwacht werden kann, und zwar durch Vergleichen der räumlichen Positionen der Intensitätsspitzen in den zurückgestreuten Lichtmustern, die aufgrund zweier auf die Faser auftreffender und zueinander senkrecht verlaufender Strahlenbündel erzeugt werden. Hierbei wird die Faser auch auf Nichtgleichförmigkeiten und Unregelmäßigkeiten in der Kunststoffbeschichtung überwacht

Wie erwähnt, durchläuft der Strahltyp I nur die Kunststoffbeschichtung 103, und der Strahltyp II sowohl die Beschichtung 103 als auch die Faser 102. Man kann zeigen, daß, wenn die Dicke der Kunststoffbeschichtung Meiner als eine kritische Dicke ist nur noch der Strahltyp II vorhanden ist und der Strahltyp I verschwindet Im einzelnen gilt daß, wenn das Verhältnis von Radius d und Radius b(V ig. 1) kleiner ist als der Brechungsindex der Kunststoffheschichtung n„ alle auftreffenden Strahlen Beschichtung und Faser durchlaufen. Dann gibt es nur einen Strahl maximaler ■> Ablenkung, und in den zurückgestreuten Lichtmuslern tritt nur ein Paar Intensitätsspitzen auf. Da die Faser einen bekannten festen Radius aufweist und das Beschichtungsmaterial einen bekannten festen Brechungsindex hat, kann der Radius der beschichteten

ίο Faser gleichförmig auf bn_c gehalten werden, indem die zurückgestreuten Lichtmuster auf das Verschwinden des zweiten Paares Intensitätsspitzen überwacht wird. Die Beschichtungsdicke kann somit auf b(n_c-\) gehalten werden. Nachstehend wird eine Vorrichtung

Γι beschrieben, die automatisch die zurückgestreuten Lichtmuster auf das Verschwinden dieser Intensitätsspitzen hin überwacht und somit den Auftragungsvorgang steuert, um gleichmäßig die Beschichtungsdicke auf diesem vorbestimmten Wert zu halten.

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zurückgestreuten Lichtmuster, die aufgrund zweier Lichtstrahlenbündel entstehen, die auf eine optische Faser mit im wesentlichen transparenter Kunststoffbeschichtung auf treffen. Eine Signalquelle 201, wie ein

_>, Dauerstrich-He-Ne-Laser, erzeugt ein uhmalbandiget Lichtstrahlenbündel, das auf einen Spiegel 202 auftrifft. Das Lichtstrahlenbündel wird zu einem schwingenden Spiegel 203 reflektiert der rückwärts und vorwärts schwingt, um das Lichtstrahlenbündel in eine Lichtener

in gielinie umzusetzen. Ein Strahlteiler 204 teilt die vom schwingenden Spiegel 203 reflektierte Lichtenergielinie in zwei Teile. Der durchgelassene Teil wird durch einen Spalt einer Beobachtungsmattscheibe 206 direkt auf einen Abschnitt der Faser 205 geschickt. Die Beobach-

r> tungsmattscheibe 206 steht senkrecht zum Strahlengang im Abstand h von der zu überwachenden Faser. Der reflektierte Teil des am Strahlenbündelteiler 204 aufgeteilten Strahlenbündels wird an Planspiegeln 207 und 208 reflektiert durch einen Spalt einer Beobach tungsmattscheibe 209 geschickt und trifft auf dem selben Abschnitt der Faser 205, jedoch unter 90° zum anderen Teilstrahlenbündel orientiert auf. Die Beobachtungsmattscheibe 209 steht ebenfalls senkrecht im Strahlengang im Abstand h von der Faser. Jedes an der Faser

einfallende Lichtstrahlenbündel wird durch die transparente Kunststoffbeschichtung und die innere Faser gebrochen und an der Beschichtung/Luft-Grenzfläche reflektiert um die zurückgestreuten Lichtmuster zu erzeugen, die auf den Beobachtungsmattscheiben 206

so und 209 betrachtbar sind.

Durch Vergleichen der Lagen der Intensitätsspitzen der zuruckgestreuten Lichtmuster auf den Beo^achtungsschirmen 206 und 209 können die Konzentrizität der Faser innerhalb der Kunststoffbeschichtung und die Gleichförmigkeit des Beschichtungsauftrags auf den Faserabschnitt an welchem die beiden ankommenden Lichtstrahlenbündel einfallen, bestimmt werden. Deshalb können durch Überwachung dieser beiden Beobachtungsschirme, während eine Faser durch die einfallenden Lichtstrahlenbündel gezogen wird, die angesprochenen Eigenschaften der Kunststoffbeschichtung bestimmt werden. Wie nachfolgend ausführlich beschrieben werden wird, kann der Vergleich der Intensitätsspitzen automatisch durchgeführt werden, um ein Rückkopplungssignal zu erzeugen, das die KunsWoffbescnichtuTigsvorrichtung steuert Damit wird während des Beschichtungsvorgangs eine genaue Konzentrizität und eine Gleichförmigkeit des Auftra-

pens aufrechterhalten.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt einer konzentrisch beschichteten Faser. F i g. 4 ist ein zurückgestrahltes Lichtmuster, wie es durch ein einfallendes l.ichtstrahlenbündel erzeugt wird, das einen Winkel von 0" mit der X-Achse der Faser in F i g. 3 bildet. F i g. 5 zeigt ein zurückgestrahltes Lichtmustcr. das durch ein Lichtstrahlen^iindel erzeugt wurden ist. das mit der X-Achse der Faser in F i g. 3 einen Winkel von 40^c bildet. Wie man — tuch aus Fig. 6 und 7 — erkennen kann, befinden sich die Intensitätsspitzenwerte in den Fip. 4 und 5 auf den gleichen Koordinaten, was eine Konzentrizität der Faser innerhalb der Beschichtung anzeigt.

Fig. 8 zeigt einen Querschnitt einer nichtkonzentrisch kunststoffbeschichteten Faser. Wie in den zurückgestrahlten Lichtmustern in den Fig. 9 und 10 zu sehen ist. sind die Koordinaten der Intensitätsspitzenwerte nicht zueinander ausgerichtet. Dieses zeigt eine Nichtkonzentrizität des betreffenden Faserabschnittes an. Wie zuvor bemerkt, können während des Beschichtungsvorganges auch Deformationen in der Kunststoffbeschichtung auftreten. Fig. 13 zeigt den Querschnitts bereich einer solchen deformierten Faser. Die Fig. 14 und 15 zeigen die zurückgestreuten Lichtmuster, die aufgrund zweier zueinander senkrecht ausgerichteter, auf diesen Faserabschnitt auftreffender Lichtstrahlenbündel erzeugt worden sind. In den Fig. 14 und 15 können keine ausgeprägten Intensitätsspitzen beobachtet werden. Wenn entweder auf einem oder auf beiden der Beobachtungsschirme 206 und 209 ein solches Muster wahrgenommen wird, ist deshalb die Stelle einer Nichtgleichförmigkeit in der Beschichtung festgestellt.

Wenn, wie erwähnt, der Radius der beschichteten Faser a kleiner oder gleich n_cb ist, tritt in den rückgestreuten Lichtmustern nur ein Intensitätsspitzenpaar auf. Fig. 18 zeigt einen Querschnittsbereich einer konzentrisch beschichteten Faser, bei welcher a gleich ttcb ist. Die Fig. 19 und 20 zeigen die zueinander senkrecht stehenden rückgestreuten Lichtmuster. Wie man sehen kann, tritt in jedem Muster nur ein Intensitätsspitzenpaar auf. Das äußere Intensitätsspitzenpaar is; verschwunden.

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zueinander senkrechten zuriickgestreuten Lichtmuster vergleicht und ein Signal erzeugt, das den Beschichtungsvorgang steuert. Jenen Elementen in Fig. 23, weiche auch in Fi g. 2 dargestellt sind, sind die gleichen Bezugsziffern zugeordnet. Während die optische Faser J05 von einem Vorformling 701 abgezogen und auf eine sich drehende Trommel 702 aufgewickelt wird, wobei letztere durch einen Motor 703 gesteuert wird, trägt eine die Faser umgebende Beschichtungsvorrichtung 704 eine Kunststoffbeschichtung auf den Umfang der durchlaufenden Faser auf. Die genaue Position der Beschichtungsvorrichtung 704 gegenüber der Faser 1OS wird durch einen Mikropositionierer 706 gesteuert Der Mikropositionierer 706 spricht auf ein durch einen Vergleich der zurückgestreuten Lichtmuster erzeugtes elektrisches Signal an, die durch die beiden zueinander senkrecht verlaufenden und auf die beschichtete Faser auftreffenden Lichtstrahlenbündel erzeugt worden sind. Das eine Lichtstrahlenbündel 707 gelangt durch den Spalt des Beobachtungsschirms 206 und das andere Lichtstrahlenbündel 708 durch den Spalt des Beobach tungsschirms 209. so daß jedes Strahlenbündel auf einen Abschnitt der Faser 205 auftrifft, während diese gezogen und auf die Trommel 702 gewickelt wird Jedes einfallende Strahlenbündel wird in der kunststoffbe-

seht' htctcn Faser gebrochen und reflektiert, so daß auf den Beobachtungsschirmen 206 und 209 zurückgestrahlte Lichtrinister entstehen. Eine Abtastdiodenmatrix 710 ist auf dem Beobachtungsschirm 206 angeordnet, und eine Abtastdiodenmatrix 711 auf dem Beobachtungsschirm 209. Jede handelsübliche Diodenmatrix kann hierbei verwendet werden. Eine Steuereinheit 712 ist mit der Abtastdiodenmatrix 710 und eine Steuereinheit 7Π ist mit der Diodenmatrix 711 verbunden. Die Steuereinheiten 712 und 713 wandeln die auf die jeweilige Matrix auftreffenden zurückgestreuten Lichtmuster in elektrische Signale um, die Maxima und Minima aufweisen, die mit den Lichtintensitätsmaxima und -minima in den zuriickgestreuten Lichtmustern in Beziehung stehen.

Die Ausgänge der Steuereinheiten 712 und 713 sind mit einem handelsüblichen Komparator 714 verbunden. Der Komparator 714 lokalisiert die Maxima und die Minima der von den Steuereinheiten 712 und 713 erzeugten elektrischen Signale. Die F i g. 6 und 7 zeigen die elektrischen Signale, die von den Steuereinheiten 712 und 713 aufgrund der zurückgestreuten Lichtmustcr der Fig. 4 bzw. 5 für die konzentrisch beschichtete Faser gemäß Fig. 3 erzeugt worden sind. Nach der Lokalisierung der Signalmaxima mißt der Komparator 714 die Zeitabschnitte zwischen entsprechenden Spitzenwerten in jedem Signal, nämlich it. t2. τ\ und r* Differenzen ft — fj und ri — r? werden dann automatisch berechnet. Diese Differenzen sind für eine konzentrisch beschichtete Faser etwa Null. Wenn Faser und Beschichtung nicht konzentrisch sind, wie bei der in Fig.8 gezeigten Faser, sind t\ — h und ri — r?. die aus den in den Fig. Il und 12 dargestellten elektrischen Signalen bestimmt worden sind, nicht Null. Der Komparator 714 erzeugt auf einer Leitung 715 ein Signal, um den Mikropositionierer 706 zu steuern, der seinerseits die Beschichtungsvorrichtung 704 zur Korrektur der Fehlausrichtung wieder in seine richtige Position bringt.

Der Komparator 714 ist außerdem mit einer Anzeigeeinheit 716 verbunden. Die Anzeigeeinheit 716 umfaßt zwei digitale Ablesevorrichtungen 717 und 718 suwic viel nut iauicscvuiΊ Innungen /1:7-1 lms / 1:7—t.

Wenn die Faser gezogen wird, erzeugt die Ablesevorrichtung 717 eine kontinuierliche Anzeige von ft - f₂. und die Ablesevorrichtung 718 erzeugt eine kontinuierliche Anzeige von τ\—Τ2- Wenn die Kunststoffschicht deformiert ist (Fig. 13), haben die aus den zurückgestrahlten Mustern der Fig. 14 und 15 abgeleiteten elektrischen Signale keine definierten Intensitätsspitzenwerte, wie man aus den Fig. 16 bzw. 17 erkennen kann. Aufgrund solcher Signale an den Ausgängen der Steuereinheiten 712 und 713 zeigt die Anzeigeeinheit 716 an den Ablesevorrichtungen 717 und 718 eindeutige Kodes (beispielsweise 999), so daß eine den Beschichtungsvorgang überwachende Bedienungsperson leicht eine Beschichtungsdeformation erkennen kann. Der Beschichtungsvorgang kann als Folge davon angehalten werden, um die die Deformiertheit verursachende Bedingung zu korrigieren.

Wie erwähnt, kann durch Oberwachen der zurückge streuten Lichtmuster auf das Verschwinden der Intensitätsspitzen, die durch die Strahlen des Strahltyps I verursacht werden, die minimale Dicke der Beschich tung gleichförmig auf bfn_c- 1) gehalten werden, wobei b und n_c zuvor definiert sind. Der Komparator 7!4 erzeugt zusätzlich zu der Angabe der Stelle der Intensitätsspit zenwerte in den von den Steuereinheiten 712 und 713

erzeugten elektrischen Signale auch eine Anzeige für das Verschwinden der beiden äußeren Intensitätsspitzen. Die F i g. 21 und 22 zeigen die elektrischen Signale »n den Ausgängen der Steuereinheiten 712 und 713, wenn die Beschichtung auf die zuvor erwähnte Dicke eingestellt ist. Demgemäß zeigen die Wortablesevorrichtungen 719-1 und 719-2 das Vorhandensein und NichtVorhandensein der beiden äußeren Irriensitätsspitzenwerte in dem zunii'kgestreuten Muster, das auf die Diodenmatrix 710 fällt, und die Wortablesevorrichtungen 719-3 und 719-4 zeigen das Vorhandensein und NichtVorhandensein der beiden äußeren Intensitätsspitzen in dem auf die Diodenmatrix 711 fallenden zurückgestreuten Muster. Während die Faser beschichtet wird, wird die Dicke der beschichteten Faser auf bfric- 1) gehalten, indem der Fluß des Bcschichtungsmaterials durch die Auftragvorrichtung 704 auf die Faser gesteuert wird, bis die Wortanzeigevorrichtungen 719-1 bis 719-4 je gerade das Verschwinden einer äußeren Intensitätsspitze anzeigen. Eine Bedienungsperson kann somit durch Überwachen der Wortanzeigevorrichtungen 719-1 bis 719-4 diese Dicke gleichmäßig aufrechterhalten.

Zahlreiche Abwandlungen sind möglich. Beispielsweise kann eine quasi-monochromatische Lichtquelle, wie eine lichtemittierende Diode, anstelle des monochromatischen Laserstrahlenbündels in der zuvor beschriebenen Ausführungsform verwendet werden. Auch können Vidikon-Abtastmethoden zur Überwachung der zurückgestrahlten Lichtmuster verwendet werden. Obwohl das Verfahren in Verbindung mit der Überwachung der Eigenschaften einer Kunststoffbeschichtung auf einer optischen Faser beschrieben worden ist, kann es auch dazu verwendet werden, die Eigenschaften jeder im wesentlichen transparenten Beschichtung auf jedem relativ transparenten dielektrischen Stab oder einer Kombination von Stäben zu überwachen.

Hierzu ή Blau Zeichnungen

Claims

20 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Überwachung von geometrischen Eigenschaften einer im wesentlichen transparenten Beschichtung auf einer optischen Faser, bei dem