HU186688B - Method for measuring the diameter and/or diameter variation of glass fiber on the basis of resonance of fabry-perot and device for carrying out the metod - Google Patents
Method for measuring the diameter and/or diameter variation of glass fiber on the basis of resonance of fabry-perot and device for carrying out the metod Download PDFInfo
- Publication number
- HU186688B HU186688B HU133483A HU133483A HU186688B HU 186688 B HU186688 B HU 186688B HU 133483 A HU133483 A HU 133483A HU 133483 A HU133483 A HU 133483A HU 186688 B HU186688 B HU 186688B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- glass fiber
- angle
- laser beam
- diameter
- laser
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
- G01B11/10—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving
- G01B11/105—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving using photoelectric detection means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya eijárás üvegszál átmérőjének és/vagy átmérő változásának mérésére Fabry—Perot rezonancia alapján és berendezés az eljárás foganatosítására.The present invention relates to a method for measuring the diameter and / or change in diameter of a glass fiber on the basis of Fabry-Perot resonance and to an apparatus for performing the method.
A találmány szerinti megoldás elsősorban a ΙΟΙ 50 μηι átmérőjű bevonatlan vagy bevonattal ellátott üvegszálak átmérőjének nagypontosságú mérésére használható.The present invention is primarily used for high precision measurement of the diameter of uncoated or coated glass fibers having a diameter of ΙΟΙ50 μηι.
Vékony üvegszálak átmérőjének mérésére már több eljárás ismert. L. S. Watkins „Control of Fiber Manufacturing Processes” (Proc. of IEEE, Vol. 70. No. 6, June 1982, pp. 626—634) c. cikkében az átmérő mérésére olyan eljárást ismertet, amelynél az üvegszálat a tengelyére merőleges irányból lézerfénnyel megvilágítják és az előreszűrt fénysugarak intenzitásának szögeloszlásót nagyszámú fotodióda segítségével érzékelik és számítógéppel elemzik.Several methods are already known for measuring the diameter of thin glass fibers. L. S. Watkins, "Control of Fiber Manufacturing Processes" (Proc. Of IEEE, Vol. 70, No. 6, June 1982, pp. 626-634) c. describes a method for measuring diameter by laser light illuminating the glass fiber perpendicular to its axis and sensing the angular distribution of the intensity of the pre-filtered light beams with a large number of photodiodes and analyzing it by computer.
Ez az eljárás az átmérő mérését 0,25 μιη-es pontossággal teszi lehetővé, de csak kimondottan kis átmérőjű szálakhoz használható, mert az átmérő növelésekor az interferencia csíkok száma rohamosan növekszik, ami a kiértékelést nehezíti. Jó felbontóképesség eléréséhez nagyszámú (kb. 1000) fotodióda alkalmazása szükséges, és ez, valamint a mikroprocesszor használata az eljárást költségessé teszi.This procedure allows diameter measurement to an accuracy of 0.25 μιη, but is only applicable to fibers of very small diameter, as the number of interference bands increases rapidly with increasing diameter, which makes evaluation difficult. The use of a large number of photodiodes (about 1000) is required to achieve good resolution and this, together with the use of a microprocessor, makes the process expensive.
Az idézett cikkben az átmérő mérésére ismertetnek egy másik eljárást is, amelynél a mérendő szálat egy fókuszált vagy fókuszálásán lézersugárral a tengelyére merőleges síkban pásztázzák, a lézersugarat a szál mögött detektorra] érzékelik, és azt a negatív impulzust elemzik, amely a szál által okozott árnyékból származik. Ezen impulzus időtartama a pásztázási sebesség ismeretében jellemző a szál átmérőjére. Ennek a mérésnek a pontossága ± 0,5 pm körül van, és ez az érték az átmérő csökkenésével kedvezőtlenebbé válik.The cited article also discloses another method for measuring diameter, in which the fiber to be measured is scanned with or without focus by a laser beam perpendicular to its axis, detecting the laser beam behind the fiber detector] and analyzing the negative pulse caused by the fiber. . The duration of this pulse is known to the fiber diameter, given the scanning speed. The accuracy of this measurement is around ± 0.5 µm and this value becomes less favorable as the diameter decreases.
Üvegszálak gyártása és ellenőrzése során az itt leírtaknál nagyobb mérési pontosságra van szükség. Egy erre alkalmas mérési módszert ismertet A. Ashkin, J. M. Dziedzic és R. H. Sióién; „Outer diameter measurement of low birefringsence optlcal Fibers by a new resonant backscatter technique” c. cikkében (Applied Optics, Vol. 20, No. 13, July 1981, pp. 2299-2303). Ezt a módszert közeltéri rezonáns visszaszórásos eljárásnak nevezték, amely hangolt hullámhosszú lézerfénnyel megvilágított szálról visszaszórt fényből származó FabryPerot és a felületi hullámok rezonanciáinak detektálásán alapul. A Fabry-Perot rezonanciák vizsgálata alapján vastag hírközlési üvegszál átmérőjének összehasonlító mérésénél 0,01 μηι-es pontosság adódott.In the manufacture and inspection of glass fibers, greater accuracy than that described here is required. A suitable measurement method is described by A. Ashkin, J.M. Dziedzic, and R.H. Sióién; "Outer diameter measurement of low birefringence optlcal fibers by a new resonant backscatter technique" c. (Applied Optics, Vol. 20, No. 13, July 1981, pp. 2299-2303). This method is called near-field resonant backscattering, which is based on the detection of FabryPerot and surface wave resonances emitted by a beam of tuned wavelength laser light. Fabry-Perot resonances showed a comparative measurement of the thickness of a thick communication glass fiber with an accuracy of 0.01 μηι.
A közeltéri rezonáns visszaszórásos eljárásnál bevonatlan üvegszálat a tengelyére merőleges irányból világítják meg egy sugárosztón keresztül lézerfénnyel, majd az ugyanebbe az irányba visszaszórt sugarakat a sugárosztó révén egy képalkotó rendszerhez (mikroszkóphoz) irányítják és előállítják az üvegszál nagyított képét. A képsíkon a Fabry-Perot rezonanciába lépő sugarak és a felületi hullámból tengelyirányban visszaszórt sugarak elkülönülten jelennek meg és réssel a vizsgálandó sugarakat kiválasztják. Az elkülönített, csak azonos típusú vlsszaszórásból származó sugaraknak a hullámhossz hangolásakor keletkező minimumait és maximumait érzékelik, és ebből számítják ki az átmérőt.In the near field resonant scattering technique, uncoated glass fiber is illuminated through a beam divider perpendicular to its axis by laser light, and then beamed in the same direction by the beam divider to an imaging system (microscope) and produces a magnified image of the glass fiber. In the image plane, the rays entering the Fabry-Perot resonance and the rays bounced axially from the surface wave appear separately, and the rays to be examined are selected with a gap. Minimals and maxima of isolated beams from only the same type of broadcasting are detected and the diameter is calculated from this.
Bár a módszer pontossága igen nagy, alkalmazásánál (különösen kis átmérők esetén) az alábbi nehézségek lépnek fel. Az igen nagy nagyítást igénylő leképzés miatt a szál legkisebb mértékű és a gyakorlatban nem 2 megakadályozható elmozdulása is azt eredményezi, hegy a visszaszórt sugarak a réshez képest eltolódnak és így a mérés nem végezhető el, vagy hamis minimumok adódnak. Ez a nehézség a száíátmérő csökkenésekor fokozott mértékben fellép, hiszen egyrészt az egészen vékony szálak rezgési hajlama nagyobb, másrészt kisebb Átmérőnél nagyobb nagyítást kell alkalmazni.Although the accuracy of the method is very high, the following difficulties are encountered in its application (especially for small diameters). Due to the very high magnification imaging, the slightest and practically unavoidable displacement of the fiber results in the tip of the beams being shifted relative to the gap and thus no measurement can be made or false minima are produced. This difficulty is exacerbated when the diameter of the fiber decreases, since, on the one hand, very thin fibers have a greater tendency to vibrate and, on the other hand, smaller magnifications larger than Diameter are required.
Az elmozdulás iránti érzékenységen kívül a sugárosztó jelenléte sem kedvező, mert a megvilágító fényhez ké10 pest igen kis intenzitású visszaszórt fény erősségét a lUgárosztó által okozott mintegy 4-szeres csillapítás továbbcsökkenti.In addition to the sensitivity to displacement, the presence of the beam splitter is not favorable because the intensity of the backscattered light at very low intensity compared to the illumination light is further reduced by about 4 times the attenuation caused by the beam splitter.
A közeltéri rezonáns visszaszórásos eljárás egyszeresen vagy többszörösen bevont üvegszálak átmérőjének vizs15 gálatára a bevonatok által előidézett optikai Itatások miatt csak mérsékelten alkalmas. A képtovábbítás céljából használt üvegszálak általában kettős bevonattal rendelkeznek és átmérőjük a 10—20 jum-es tartományba esik.The near field resonant backscattering method is only moderately suitable for the examination of the diameter of single or multiple coated glass fibers due to the optical watering induced by the coatings. The glass fibers used for image transmission are generally double coated and have a diameter of 10 to 20 µm.
A közeltéri visszaszórásos eljáráshoz szükséges hangolható hullámhosszúságú lézer fényforrás annak magas ára miatt az eljárás felhasználási körét korlátozza.Due to its high cost, the tunable wavelength laser light source required for the near field scattering process limits its scope.
A fentiekben leírt ismert átmérőmeghatározási módszerek a szálátmérőt nem képesek a gyártási folyamat 25 alatt kellő pontossággal meghatározni, amikor még a gyártási folyamatba való beavatkozással az előírttól eltérő átmérőjű szakik előállítása megakadályozható lenne.The known diameter determination methods described above are not able to determine the fiber diameter with sufficient accuracy during the manufacturing process, even when interfering with the manufacturing process would prevent the production of a non-standard diameter.
A találmány feladata olyan eljárás és berendezés létrehozása üvegszálak átmérőjének és/vagy átmérőváltozásai30 nak meghatározására, amely szükségtelenné teszi hangolható hullámhosszúságú lézer alkalmazását, a FabryPerot rezonancia közeltéri leképezését, és amely kielégítő pontosságot biztosít az átmérő mérésénél és lehetővé teszi az üvegszál gyártásánál értéktartó szabályozás kiépítését.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for determining the diameter and / or diameter changes of glass fibers which eliminates the need for tunable wavelength lasers, near-field imaging of FabryPerot, and which provides satisfactory accuracy in diameter measurement and value glass fiber fabrication.
A találmány eljárásra vonatkozik, amelynek során a vizsgálandó üvegszálat oldalirányból lézernyalábbal megvilágítjuk, és az üvegszálról visszaszórt sugarak közül meghatározott visszaszórt lézernyalábba esőket detektá40 lünk, és a találmány szerint az üvegszálat a hossztengelyére merőleges egyenessel kis szöget bezáró, állandó hullámhosszú lézernyalábbal világítjuk meg, és a detektálandó visszaszórt lézernyalábot úgy választjuk ki, hogy az a hossztengelyre merőleges egyenessel az említett 45 szöggel azonos nagyságú, de ellentétes értelmű szöget zár be, ennek a kiválasztott visszaszórt lézernyalábnak a lávoltéri intenzitását dektektáljuk, és eközben az üvegszál belső felületéről visszaszórt detektálandó sugaraknak az üvegszál belsejében megtett úthosszát változtatjuk. 50 Az eljárás egy. foganatosítási módjánál az üvegszálban megtett úthosszát a megvilágító lézernyaláb irányának két szélső állapot közötti folyamatos állításával változtatjuk, és az átmérőt a detektált intenzitás széísőértékei, valamint a megvilágítandó lézernyalábnak ezen intenzi55 tás szélsőértékekhez tartozó szöghelyzetei alapján határozzuk meg.The present invention relates to a method of illuminating a glass fiber to be examined with a laser beam laterally and detecting backscattered laser beams from a number of beams scattered from the glass fiber, according to the invention, selecting a scattered laser beam to form an angle perpendicular to the longitudinal axis of the same angle, but in the opposite direction, detecting the lava field intensity of this selected scattered laser beam, and changed. 50 The procedure is one. In its embodiment, the path length of the glass fiber is varied by continuously adjusting the direction of the illuminating laser beam between two extreme states, and the diameter is determined from the spread values of the detected intensity and the angular positions of the laser beam to be illuminated.
A megvilágító lézernyaláb a két szélső helyzet között az üvegszál tengelyére merőleges egyenessel legfeljebb a 0,5’ és 30° közötti szögtartományon belül változó szöghelyzetet vehet fel.The illuminating laser beam may assume an angle position varying between the two extreme positions with a straight line perpendicular to the axis of the glass fiber within an angle range of 0.5 'to 30 °.
A találmány szerinti eljárás egy másik foganatosítás; módjánál a megvilágító lézernyalábot megosztva az üvegszálat két lézernyalábbal világítjuk meg, amelyekhez különböző beesési szög (αη α2) tartozik, a két meg65 világító lézernyalábról a visszaszórt sugarakat külön-21The process of the invention is another embodiment; In this mode, the illuminating laser beam is divided by two laser beams with different incidence angles (α η α 2 ), the beams of the two meg65 illuminated laser beams separately.
186 688 külön detektáljuk, a két beesési szöget úgy állítjuk be, hogy a detektált sugarak között előírt mértékű, célszerűen 90°-os fáziskülönbség legyen, és az üvegszál belsejében megtett úthosszát az üvegszál tengelyirányú folyamatos elmozdításával változtatjuk.186,688 are detected separately, the two incidence angles are adjusted to have a required phase difference between the detected rays, preferably 90 °, and the distance traveled inside the glass fiber is varied by continuously moving the glass fiber axially.
Ennél az eljárásnál az egyik detektált jel alapján állandó szálátmérő tartására az üvegszál tengelyirányú sebességét, a másik detektált jel alapján pedig a sebességváltoztatás irányát szabályozzuk.In this method, the axial velocity of the glass fiber is controlled to maintain a constant fiber diameter based on one detected signal and the direction of the velocity change based on the other detected signal.
Mindkét eljárási megoldásnál előnyös, ha a megvilágító lézernyalábnak az üvegszál tengelyére merőleges polarizációs síkja van.In both embodiments, it is preferred that the illuminating laser beam has a polarization plane perpendicular to the glass fiber axis.
A találmány szerinti eljárás első foganatosítási módjának megvalósítására olyan berendezést hoztunk létre, amelynek állandó hullámhosszú lézere van, és ennek kimenő lézernyalábja útjában ezen lézernyaláb irányát két szélső helyzet között folyamatosan változtató szerv van, amelyről a két szélső helyzetben eltérített lézernyalábok a vizsgálandó üvegszál tengelyére merőleges egyenessel 30°-nál kisebb első és második szöget zárnak be és a tengelyt keresztezik, és az üvegszálról visszaszórt lézernyalábok útjában árnyékoló lemez helyezkedik el, amelyen az eltérített lézernyalábok síkját magába foglaló és a két szélső visszaszórt lézernyaláb közötti tartományban nyitott rés van, és a detektor az árnyékoló lemez mögött helyezkedik el. Itt az irányváltoztató szervet célszerűen rezgőtükör képezi.In order to carry out the first embodiment of the method of the invention, an apparatus is provided which has a constant wavelength laser and continuously outputs between its two outermost laser beam paths, from which the laser beams deflected at the two outermost positions are perpendicular to the axis of the glass fiber being examined. A first and second angles of less than 0 ° are crossed and the axis is intersected and a shielding plate is provided in the path of the glass beamed laser beams, having a gap between the plane of the deflected laser beams and an open gap between the two backscattered laser beams behind the plate. Here, the direction-changing organ is preferably a vibrating mirror.
Az irányváltoztatás megvalósítása leegyszerűsödik, ha az irányváltoztató szerv és az üvegszál között első lencse helyezkedik el, amelynek tengelye a két szélső eltérített lézernyaláb szögfelezőjébe esik, és az első lencsétől az üvegszál és az irányváltoztató szerv kimenete egyaránt kétszeres fókusztávolságban van, továbbá az üvegszál és a detektor között második lencse van, amely az üvegszáltól és a detektortól egyaránt kétszeres fókusztávolságra helyezkedik el és tengelye a két szélső visszaszórt lézernyaláb felezővonalába esik.The realization of the change of direction is simplified if the first lens, the axis of which is located at an angle between the two extreme deflected laser beams, is located between the direction of change of direction and the glass fiber, and the output of both There is a second lens between two focal lengths from both the glass fiber and the detector, and its axis lies in the midline of the two extreme backscattered laser beams.
A találmány szerinti eljárás második foganatosítási módjának megvalósítására is létrehoztunk egy további berendezést, amely állandó hullámhosszú lézerrel van ellátva, és ennek kimenő lézernyalábja útjában fényosztó helyezkedik el, az egyik osztott lézernyaláb útjában tükör van elrendezve, és az erről az üvegszál felé visszavert első lézernyaláb az üvegszál tengelyére merőleges egyenessel első szöget zár be, a fényosztó második osztott és az üvegszál felé visszavert lézernyalábja az említett egyenessel az első szöggel ellentétes értelmű és attól különböző második szöget zár be, továbbá az első és második lézernyaláb közös síkjában a tengelyre merőleges egyeneshez képest az első szöggel azonos nagyságú, de ellentétes értelmű irányban első detektor és ugyanebben a síkban a tengelyre merőleges egyeneshez képest a második szöggel azonos nagyságú, de ellentétes értelmű irányban második detektor van.In order to implement the second embodiment of the method of the invention, an additional apparatus is provided which is provided with a constant wavelength laser having a light splitter in its outgoing laser beam, a mirror in the path of one split laser beam and a first laser beam reflected therefrom a first angle perpendicular to its axis, the second split laser beam reflected by the beam splitter and reflected toward the glass fiber has a second angle opposite to the first angle and a first angle in a common plane of the first and second laser beams a first detector of the same magnitude but in the opposite direction and a second detector in the same plane relative to the second perpendicular to the second angle, but in the opposite direction every detector there is.
Az átmérőváltozás előjelének (irányának) meghatározása érdekében előnyös, ha az első és második szög úgy van megválasztva, hogy az első és második detektorok által felfogott intenzitásjelek között adott nagyságú, előnyösen 90°-os fáziseltolódás van.In order to determine the sign (direction) of the diameter change, it is preferable that the first and second angles are selected such that there is a given phase shift, preferably 90 °, between the intensity signals captured by the first and second detectors.
A találmányt a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon azThe invention will now be described in more detail with reference to the drawings, in which: In the drawing it is
l.ábra üvegszál nagyított keresztmetszeti képe, amelyen a megvilágító lézersugár és az irányába visszaszórt sugárösszetevők láthatók, aFigure 1A is an enlarged cross-sectional view of a glass fiber showing the illuminating laser beam and the radiation components reflected in its direction;
2. ábra az 1. ábrára merőleges vázlat, amely kismértékben megdöntött megvilágító sugarak visszaverődését szemlélteti, a szögértékek a szemléletesség kedvéért túlzottak, aFig. 2 is a diagram perpendicular to Fig. 1 illustrating the reflection of slightly inclined illumination rays, the angular values being exaggerated,
3. ábra az 1. ábrán vázolt megvilágítás mellett keletkező távoltéri intenzitás értékét szemlélteti a szórási szög függvényében hosszés keresztirányú polarizáció esetén, aFigure 3 illustrates the value of the off-field intensity generated by the illumination shown in Figure 1 as a function of scattering angle for longitudinal transverse polarization,
4. ábra az üvegszál különféle megdöntésénél különböző szórási szögekben keletkező interferencia csíkok képződését szemléltető vázlat, azFigure 4 is a diagram illustrating the formation of interference bands at different scattering angles at different angles of the glass fiber,
5. a, b és a 4. ábrán vázoltaknak megfelelően, az c ábrák üvegszál pásztázott megdöntésekor keletkező interferencia fényképek különböző polarizációs síkok és szálátmérők esetén, a ábra a találmány szerinti eljárás első foganatosítási módját szemléltető mérési elrendezés vázlata, a ábra a találmány szerinti eljárás második foganatosítási módját szemléltető mérési elrendezés vázlata, és a5. As shown in Figures a, b and 4, interference photographs of a glass tilt tilt of Figures c with different polarization planes and fiber diameters, a schematic diagram of a measuring arrangement illustrating a first embodiment of the method of the invention, outline of a measuring arrangement illustrating its embodiment; and
8. ábra a 7. ábrán vázolt első és második detektor kimenetijeiének az időfüggvénye.Fig. 8 is a time function of the output of the first and second detector outlined in Fig. 7.
Az 1. ábrán kétszeres bevonattal ellátott 10 üvegszál lézerfénnyel való megvilágításakor a 180°-os szögbe visszaszórt sugarakat szemléltettük. A 10 üvegszál tengelyére merőleges megvilágító L lézersugarakat az 1. ábrán párhuzamos nyilakkal szemléltettük.Figure 1 illustrates the backscattering of the double-coated glass fiber 10 with laser light backscattered at 180 °. The illuminating laser beams L perpendicular to the axis of the glass fiber 10 are illustrated in Figure 1 with parallel arrows.
A megvilágító nyaláb I sugarai merőlegesen esnek a 13 üvegszál felületének középső szakaszára, és az I sugarak egy része a külső felületről, más részük pedig az átellenes belső felületről 180°-os szögben 11 sugárként visszaverődik. A megvilágító nyaláb 111 sugarai a bevonatokon történő többszörös törés és az átellenes felületen vaió visszaverődés után szintén 180°-os szögben verődnek vissza, végül a 10 üvegszálra érintőirányban beeső IV sugarak a felület mentén felületi optikai hullámként haladva az átmérősen ellentétes oldalon is kilépnek a 10 üvegszálból.The rays I of the illuminating beam are perpendicular to the central portion of the surface of the glass fiber 13, and some of the rays I are reflected as radii 11 at an angle of 180 ° from the outer surface and some from the opposite inner surface. The rays 111 of the illumination beam also reflect at 180 ° after multiple ruptures on the coatings and reflections on the opposite surface, and finally the IV rays incident tangentially to the glass fiber 10, passing through the surface, exit the diametrically opposed glass 10. .
\ 180°-os szögben visszaszórt I—IV sugarak közül az 1 és II sugarak intenzitása a legnagyobb, de a III és IV sugaraké sem elhanyagolható. Az I--II sugarak egymással interferenciába lépnek Fabry—Perot rezonanciákat hozva létre, mert az üvegszál középső része majdnem plánparallel elrendezésűnek tekinthető.\ Of the beams I-IV backscattered at an angle of 180 °, the intensities of beams 1 and II are the highest, but those of beams III and IV are also negligible. The rays I to II interferes with each other, creating Fabry-Perot resonances because the middle of the glass fiber is considered to be almost planar.
A 2. ábra az 1. ábrára merőleges irányból vetített vázlat, amelynél a megvilágító L lézersugár a B beesési merőlegessel a szöget zár be. A 10 üvegszál külső rétegének ni törésmutatója és ti vastagsága, a középsőnek n2 törésmutatója és t2 vastagsága van, és a belső mag n3 törésmutatóval és 2r átmérővel rendelkezik. A 10 üvegszálnak külső d átmérője van. Az a szögben beeső L lézersugár a bevonatokon megtörik és a belső magban haladási iránya a B beesési merőlegessel β szöget zár be. A (3 szög a bevonatokra is közelítőleg érvényes, mert a rétegek vékonyak.Figure 2 is a schematic view perpendicular to Figure 1, in which the illuminating laser beam L is at an angle to the incident perpendicular B. The outer layer of the fiberglass 10 has a refractive index n i and a thickness ti, the middle has a refractive index n 2 and a thickness t 2 , and the inner core has a refractive index n 3 and a diameter 2r. The glass fiber 10 has an outer diameter d. The incident laser beam L at the angle a breaks on the coatings and its direction of travel in the inner core closes with the incident plane B at an angle β. Angle (3) is also approximate for coatings because the layers are thin.
11a a 18Q°-os irányba visszaszórt J—IV sugarak eredő in'enzitását vizsgáljuk az 1. ábrán vázolt szórási Θ szög függvényében, akkor a 3. ábrán látható függvényt kapjuk. A teljes vonallal kihúzott görbe esetén az L lézersugarak polarizációs síkja párhuzamos a 10 üvegszál tengelyével és a pontozott vonallal kihúzott görbe esetén 311a, examining the resulting intensity of the backscattered J-IV beams in the 18Q direction as a function of the scattering angle Θ shown in Figure 1, gives the function shown in Figure 3. For a full line curve, the polarization plane of the laser beams L is parallel to the axis of the glass fiber 10 and for a dotted line curve 3
186 683 a polarizáció síkja a tengelyre merőleges. A görbén a hullámzás a III és IV sugarak, valamint az I, II sugarak interferenciájából adódik, és a III és IV sugarak hatása látható módon lényegesen kisebb lesz a tengelyre merőleges polarizáció esetén. A továbbiakban a vizsgálatokat 5 a Θ = 0° mellett, illetve annak szűk környezetében végezzük.186,683 the plane of polarization is perpendicular to the axis. The curvature of the curve is due to interference of rays III and IV and rays I and II, and the effect of rays III and IV appears to be substantially less in the case of polarization perpendicular to the axis. Subsequently, the tests are carried out at 5 at Θ = 0 ° and in its narrow environment.
Most ismét a 2. ábrára hivatkozunk, és annak feltételét vizsgáljuk, hogy mely β szögek mellett lesz az 1 cs II sugarak együttes intenzitása minimális. Ehhez beve- 10 zetjük az átlagos törésmutató fogalmát, amelyet az alábbi összefüggés határoz meg.Referring now to FIG. 2, we consider the condition at which the angles β will have the minimum intensity of the beams 1 cs II. To do this, we introduce the concept of the average refractive index, which is defined in the following equation.
- = niti + n2t2 + n3r t, + t2 + r 15 - = niti + n 2 t 2 + n 3 rt, + t 2 + r 15
A 0 = 0° esetben az I és II sugarak minimális intenzitásnak lesznek aAt 0 = 0 °, rays I and II will have a minimum intensity of
2dn cosfi ιηλ/2; (3 — sín 1 ( j (2) 11 20 feltétel teljesülésekor, λ jelöli az L lézersugár hullámhosszát és in páratlan egész szám, amely az interferencia rendjét adja meg.2dn cosfi ιηλ / 2; (3 - rail 1 (j (2) 11 20), λ denotes the wavelength of the laser beam and is an odd integer representing the order of the interference.
Ha a 180°-os szögben visszaszórt sugarak eredő intenzitását vizsgáljuk mind a Θ, mind pedig az a szög függve- 25 nyében, akkor a 4. ábrán vázolt alakú sajátos interferencia képet kapjuk. Az 5a. ábra ilyen módon az a beesési szög pásztázásával készített képet szemléltet 12,2 μιη átmérőjű kétszeresen bevont üvegszál esetén, ahol a beeső L lézersugarak polarizációs iránya merőleges a szál- 30 tengelyre. Az 5b. ábra az 5a. ábrához hasonló kép, de a tengellyel párhuzamos polarizációs sík mellett. Az 5c. ábrán 120 μηί átmérőjű hírközléshez használt üvegszál mérésénél kapott interferenciaképet láthatjuk.Examining the resulting intensities of beams backscattered at an angle of 180 ° as a function of both the angle az and the angle α gives a specific interference pattern in the form of Figure 4. 5a. FIG. 3B illustrates an image of the incident angle by scanning a 12.2 μιη double-coated glass fiber, where the incident laser beams are polarized in a direction perpendicular to the fiber axis. 5b. 5a. 3A but with a polarization plane parallel to the axis. 5c. Fig. 4A shows an interference pattern obtained when measuring a fiber of 120 μηί for communication.
Ha a Θ = 0° vonal mellett az a szög függvényében 35vizsgáljuk az egymást közvetlenül követő minimumokhoz tartozó szögértékeket, abból a 10 üvegszál d átmérője meghatározható:By examining the angular values of the consecutive minima with the line Θ = 0 ° as a function of angle a, the diameter d of the glass fiber 10 can be determined:
d = -—r(cos0i - cos/32)_1 (3) 40d = -— r (cos0i - cos / 3 2 ) _1 (3) 40
2n2n
A (3) összefüggés felhasználható a d átmérő méréséhez, de a minimum helyének megállapításában lévő bizonytalanságból (amit a III és IV sugarak befolyása még fokoz) és a szögmérés hibájából adódóan ez a mérés 45 csak mintegy 2-3 μπτ-es bizonytalansággal adja meg a keresett átmérőt.Equation (3) can be used to measure the diameter of ad, but due to the uncertainty in determining the minimum position (exacerbated by the influence of rays III and IV) and the error in angle measurement, this measurement 45 gives only the desired uncertainty of about 2-3 μπτ diameter.
Most a 6. ábrára hivatkozunk, amelyen a találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas berendezés első példakénti kiviteli alakjának elrendezési vázlata látható.Referring now to Figure 6, there is shown a schematic diagram of a first embodiment of an apparatus for carrying out the method of the invention.
Fényforrásként állandó frekvenciájú 11 lézert használunk, amelynek kis keresztmetszetű kimenő 12 lézernyalábja van és ennek útjában a 12 lézernyaláb irányát két szélső helyzet között folyamatosan változtató eltérítő elem, a jelen esetben 13 rezgőtükör helyezkedik el. 55 A 13 rezgőtükör két szélső szöghelyzet között változtathatja síkját, és ezáltal a 12 lézernyaláb a 13 rezgőtükröt annak a két szélső helyzetében első 14 eltérített lézernyaláb, illetve második 14' eltérített lézernyaláb iránya mentén hagyja el. Az első és második 14, 14 éltérátett lézernyalábok főiránya egymással γ szöget zár be, és ennek nagysága jellegzetesen 15° és 30° között van.The light source uses a constant-frequency laser 11 having a low-beam output laser beam 12 and in this way a deflection element 13, in this case a vibrating mirror 13, which continuously changes the direction of the laser beam 12 between its two extreme positions. The vibrating mirror 13 can change its plane between two extreme angular positions, so that the laser beam 12 leaves the vibrating mirror 13 at its two extreme positions along the direction of the first deflected laser beam 14 and the second deflected laser beam 14 '. The main directions of the first and second edge-spaced laser beams 14, 14 are at an angle γ to each other and are typically in the range of 15 ° to 30 °.
A 13 rezgőtükör középső helyzetében keletkező eltérített lézernyaláb irányával, tehát a γ szög felezővonalával egy olyan 15 lencse 16 tengelye esik egybe, amely a 65 4 rezgőtükörtől kétszeres fókusztávolságra van. A 15 lencse másik oldalán, attól szintén kétszeres fókusztávolságra a szögfelező, tehát a 15 lencse 16 tengelye keresztezi a vizsgálandó 10 üvegszálat.The axis 16 of the lens 15, which is twice the focal length of the vibrating mirror 65, coincides with the direction of the deflected laser beam, i.e. the bisector of the angle γ, formed in the central position of the vibrating mirror 13. On the other side of the lens 15, the angle bisector, i.e. the axis 16 of the lens 15, intersects the glass fiber 10 to be examined, also at twice the focal length.
A 15 lencse a 13 rezgőtükörről kiinduló és adott szögben ráeső lézersugarakat ugyanolyan szögben eltérítve továbbítja a 10 üvegszál felé. A 6. ábrán megfigyelhetjük, hogy a 10 üvegszál tengelye a 15 lencse 16 tengelyéhez képest megdöntött helyzetben van. Az első 14 eltérített lézernyaláb a száltengelyre majdnem merőleges, az attól való eltérés —0,5° és —5 között van. A második 14' eltérített lézersugár a száltengellyel olyan szöget zár be, amely a γ szög értékével kisebb, mint az említett derékszögnél valamivel kisebb szög.The lens 15 transmits the laser beams from the vibrating mirror 13 and inclined at a given angle to the glass fiber 10 at the same angle. Figure 6 shows that the axis of the glass fiber 10 is inclined with respect to the axis 16 of the lens 15. The first 14 deflected laser beams are almost perpendicular to the fiber axis, with a deviation from -0.5 ° to -5. The second deflected laser beam 14 'forms an angle with the fiber axis which is smaller by an angle γ than that slightly smaller than said right angle.
A 10 üvegszálról visszaszórt sugarak közül egy második 17 lencse választja ki az üvegszálat mindenkor megvilágító L lézersugarak beesési szögével azonos visszaverődési szögű sugarakat. A 17 lencse a 10 üvegszáltól szintén kétszeres fókusztálvolságra van és tengelye a 10 üvegszálat ugyanabban a pontban keresztezi, mint a 15 lencse optikai tengelye. A 15 és 17 lencsék optikai tengelye közös síkba esik. A 15 és 17 lencsék tengelyei által bezárt szög felezővonala a 10 üvegszál tengelyére merőleges.Of the rays backscattered from the glass fiber 10, a second lens 17 selects rays having the same reflection angle as the incident angle of the laser beams which illuminate the glass fiber. The lens 17 is also twice the focal length from the glass fiber 10 and its axis intersects the glass fiber at the same point as the optical axis of the lens 15. The optical axis of the lenses 15 and 17 coincide. The half-line of the angle enclosed by the axes of the lenses 15 and 17 is perpendicular to the axis of the glass fiber 10.
Mivel az első 14 eltérített lézernyaláb beesési szöge 90°-nál kisebb, ezért a megvilágító és visszaszórt lézersugarak útvonalai elkülönülnek. A másik szélső helyzetben a 14' eltérített lézernyaláb és a visszaszórt 24' lézernyaláb még nagyobb mértékben elkülönül.Since the incidence angle of the first 14 deflected laser beams is less than 90 °, the paths of the illuminating and the scattered laser beams are different. At the other extreme, the deflected laser beam 14 'and the backscattered laser beam 24' are further separated.
A második 17 lencse tengelyvonalában a 10 üvegszállal ellentétes irányban a 17 lencse fősíkjától kétszeres fókusztávolságban 18 detektor helyezkedik el, amely a 10 üvegszálról visszaszórt és a 17 lencse révén a kétszeres fókusztávolságra lévő pontba irányított lézernyaláb intenzitását érzékeli. Abból a célból, hogy a 18 detektort csak a Θ = 0°-ban, Illetve annak szűk környezetében visszaszórt sugarak érhessék el, a 10 üvegszál és a 17 lencse között 9 árnyékoló lemez helyezkedik el, amelyen a Θ = 0° környezetében olyan rés van, amelynek magassága elegendő még a két szélső visszaszórt 24 és 24' lézernyalábnak a 18 detektorhoz való átengedésére. A nagyobb szögben szórt sugarakat a 9 árnyékoló lemez nem engedi a 18 detektorhoz.In the axis of the second lens 17, a detector 18 is located in the axis opposite to the main plane 17 of the lens 10, which detects the intensity of the laser beam bounced off the glass fiber 10 and directed at the point twice the focal length. In order to ensure that the detector 18 can be reached only at Θ = 0 °, or in the narrow surroundings thereof, there is a shield plate 9 between the glass fiber 10 and the lens 17, which has a gap around the Θ = 0 ° having a height sufficient to allow the two outermost backscattered laser beams 24 and 24 'to pass to the detector 18. The larger angle rays are not allowed by the screening plate 9 to the detector 18.
A 6. ábrán vázolt berendezéssel a 10 üvegszál átmérője az alábbiak szerint mérhető. A 13 rezgőtükör szöghelyzetét a két szélső állapot között folyamatosan változtatjuk. A 13 rezgőtükör helyzetének változtatásával változik a 10 üvegszálat megvilágító lézernyaláb beesési szöge is, mégpedig oly módon, hogy eközben a lézernyaláb a 10 üvegszálat mindig ugyanabban a pontban keresztezi.6, the diameter of the glass fiber 10 can be measured as follows. The angular position of the vibrating mirror 13 is continuously changed between the two extreme states. By changing the position of the vibrating mirror 13, the incident angle of the laser beam illuminating the glass fiber 10 also changes, such that the laser beam always intersects the glass fiber at the same point.
A 4. és 5. ábrákon vázoltak szerint a megvilágító lézersugár beesési szögének, az a szögnek a változtatásakor az I és II sugarak úthosszkülönbségének változásából adódóan a visszaszórt lézernyaláb intenzitása periodikusan változik. Az; a szög legkisebb értékéből kiindulva a 18 detektorral folyamatosan figyeljük az intenzitás minimumait és maximumait, és minden ilyen ssélső értékhez Feljegyezzük a Í3 rezgotükör ismert szögheiyzetéből származtatott szöget. A d átmérő meghatározásához a viszonyokat legalább két szélsőérték esetén kell vizsgálni, mert csak így kapjuk meg a (3) összefüggés felhasználásához szükséges, két szomszédos szélsőértékhez tartozó β, és β2 szöget (02 > j?i).As shown in Figures 4 and 5, the intensity of the backscattered laser beam changes periodically due to the change in the incident angle of the illuminating laser beam, that angle, as the path length difference of rays I and II changes. It is ; starting from the smallest angle value, the detector 18 continuously monitors the minimum and maximum intensities, and for each of these extreme values, the angle derived from the known angular position of the 33 vibration mirror is recorded. The diameter d to determine the conditions necessary to consider in case of at least two extreme values, it is only necessary to provide a use of the equation (3), belonging to two adjacent extreme values of β and β 2 form an angle (0 2> j? I).
A nemkívánt visszaszórt nyalábösszetevőkből fakadóIt is due to unwanted backscattered components
186 688 kismértékű torzítások csökkentése érdekében, a megvilágító lézernyaláb polarizációs síkja merőleges a 10 üvegszál tengelyére.186,688 the polarization plane of the illuminating laser beam is perpendicular to the glass fiber axis 10 to reduce slight distortions.
A mérés pontossága növelhető, ha az átmérő számításánál kettőnél több intenzitás szélső érték adatait vesszük figyelembe és minden két szomszédos szélsőértékhez tartozó /¾ ill. βί + 1 szögből a (3) összefüggés alapján a d átmérő egy mért értékét nyerjük, majd e niért értékek átlagértékét számítjuk. Az átlagérték már lényegében független az egyes szélsőértékek helyzetét befolyásoló tényezőktől.The accuracy of the measurement can be increased by taking into account more than two intensities in the diameter calculation and / / ¾ or two for each of the two adjacent extremes. From a angle β ί + 1 , we obtain a measured value of the diameter d from equation (3), and then calculate the mean value of these values. The average value is essentially independent of the factors influencing the position of each extreme.
A 6. ábrán vázolt elrendezés a visszaszórt nyaláb minimum és maximum helyeinek meghatározása tekintetében egyenértékű azzal, mintha all lézer hullámhosszát változtattuk volna. Ez utóbbi megoldás lényegesen költségesebb, mint az egyszerű 13 rezgőtükörrel megvalósított pásztázás. A 13 rezgőtükör helyett a 12 lézernyaláb irányát egyéb úton, például akuszto-optikai átalakító felhasználásával is változtathatjuk, illetve ugyanezt az eredményt kapjuk, ha a 10 üvegszál dőlési szögét változtatjuk és minden egyéb elemet állandó helyzetben tartunk. A 10 üvegszál szögének pásztázása vékony üvegszálak esetében nem oldható meg egyszerű módon, ezért a 6. ábrán vázolt megoldást tartjuk a megvilágító lézernyaláb és a vizsgált üvegszál relatív szöghelyzete változtatása szempontjából a legkedvezőbbnek és a legkönynyebben kivitelezhetőnek, hiszen a 13 rezgőtükrön kívül minden eleme nyugalmi helyzetben van.The arrangement shown in Figure 6 is equivalent to changing the wavelength of the laser in determining the minimum and maximum locations of the backscattered beam. This latter solution is significantly more expensive than the simple scanning with 13 vibrating mirrors. Instead of the vibrating mirror 13, the direction of the laser beam 12 can be altered in other ways, for example by using an acoustic-optical converter, and the same result is obtained by changing the inclination of the glass fiber 10 and keeping all other elements in a constant position. The scanning of the angle of the glass fiber 10 in the case of thin glass fibers cannot be solved in a simple manner, therefore, the solution shown in Figure 6 is considered to be the most favorable and the most feasible to change the relative angular position of the illuminating laser beam and the examined glass fiber. .
Az itt ismertetett eljárás alkalmas a 10 üvegszál d átmérőjének mérésére. Vannak azonban olyan mérési, illetve elsősorban szabályozási feladatok, ahol nincs szükség a d átmérő értékének ismeretére, hanem elegendő annak változásait észlelni, illetve mérni. Ez a helyzet például a 10 üvegszálak gyártása során, ahol a szálhúzó dob szögsebességének állításával lehetőség van az átmérő pontos értékre való szabályozására. A gyártás paraméterei az üvegszál átmérőjét elég jól meghatározzák (pl. 14 pm átmérőjű szál esetében 2-3 pm pontossággal), de az átmérő tartását sok felhasználáshoz ennél kisebb tűréshatárokon belül kell biztosítani. A legyártott üvegszálak mérése csak utólagos ellenőrzésre jó, a gyártásba ekkor már nem lehet beavatkozni.The method described herein is suitable for measuring the diameter d of the glass fiber 10. However, there are measurement and, above all, control tasks where it is not necessary to know the value of the diameter d, but it is sufficient to detect and measure its changes. This is the case, for example, in the manufacture of glass fibers 10, whereby adjusting the angular velocity of the fiber drawing drum allows the diameter to be adjusted to an exact value. The manufacturing parameters determine the diameter of the glass fiber quite well (eg with a precision of 2-3 pm for a fiber of 14 pm diameter), but for many applications the diameter must be maintained within a smaller tolerance. Measured glass fibers are only good for ex-post inspection, and no further intervention in production is possible.
A 7. ábrán a találmány szerinti berendezés egy olyan kiviteli alakjának elrendezési vázlatát szemléltettük, amely alkalmas az üvegszálak átmérőjében gyártáskor bekövetkező kis változások mérésére és lehetővé teszi a gyártás során mérettartó szabályozás alkalmazását.Figure 7 is a schematic diagram of an embodiment of an apparatus according to the invention which is capable of measuring small changes in the diameter of glass fibers during manufacture and which allows for dimensional control during manufacture.
A mérendő 10 üvegszál függőleges helyzetű és lefelé irányuló haladó mozgást végez a rajzon nem vázolt húzódob fordulatszámától függő sebességgel. A 6. ábrához hasonlóan itt is állandó hullámhosszú 11 lézer kis keresztmetszetű 12 lézernyalábot állít elő, amelynek útjában 19 fényosztó helyezkedik el. A 19 fényosztón egyenesen áthaladó fénysugarak útjában 20 tükör van, amelynek dőlési szöge rögzített, és róla 21 lézernyaláb reflektálódik a 10 üvegszál irányába. A 21 lézernyaláb a 10 üvegszál tengelyére merőleges 22 egyenessel aj szöget zár be. A 22 egyenessel -aj szöget bezáró és a 21 lézernyalábbal közös síkba eső irányban első 23 detektor helyezkedik el, amely a 21 lézernyalábbal megvilágított 10 üvegszálról az irányába visszaszórt sugarak intenzitását érzékeli.The glass fiber 10 to be measured is moving in a vertical and downward direction at a speed dependent on the speed of the drawing drum not shown. As in Fig. 6, a laser of constant wavelength 11 produces a laser beam 12 of small cross-section and in its path is a light distributor 19. In the path of the light rays passing directly through the light distributor 19, there is a mirror 20 having a fixed inclination and a reflection of the laser beam 21 towards the glass fiber 10. The laser beam 21 forms an angle j with a line 22 perpendicular to the axis of the glass fiber 10. A first detector 23 is located in the direction parallel to the laser beam 21, which detects the intensity of the rays bounced from the glass fiber 10 illuminated by the laser beam 21 in the direction parallel to the laser beam 21.
A 19 fényosztóról a 10 üvegszál felé reflektált 25 lézernyaláb sugarai a száítengelyre merőleges 22 egyenessel ~a2 szöget zárnak be, és a 22 egyenes és a 10 üvegszál metszéspontjában érik el a 10 üvegszálat. A 22 egyenessel a2 szöget bezáró és a 25 lézernyalábbal egy síkba eső irányban a visszaszórt sugarak útjában második 26 detektor helyezkedik el, amely ezen visszaszórt sugarak intenzitását detektálja.19 fényosztóról reflected towards the glass fiber 10 25 laser beams perpendicular to the straight line 22 száítengelyre ~ 2 enclose an angle, and reach the line 22 and the glass fiber 10 at the intersection of the glass fiber 10. A second detector 26 is disposed in the path of the backscattering rays 2 and parallel to the laser beam 25 in the path of the beams, which detects the intensity of these beams.
Az itt leírt elrendezés elemeinek helyzete a mérés (szabályozás) során nem változik, a2 egyetlen mozgó elemet a gyártás közben lefelé haladó 10 üvegszál képezi.The position of the elements of the arrangement described herein does not change during the measurement (control), the only moving element 2 being the downwardly facing glass fiber 10 during manufacture.
A 7. ábrán vázolt berendezés működése azon alapul, hogy a 10 üvegszálra beeső és onnan a 23 és 26 detektorok irányába visszaszórt sugarak interferenciája többek közötl a 10 üvegszál d átmérőjének a függvénye. Ha a gyártott 10 üvegszál átmérője nem állandó, akkor a d átmérő értékének változásával az egyes 23, 26 detektorok által vett intenzitás periodikusan ingadozik- Az ilyen változások minimumai és maximumai a 23 és 26 detektorok által érzékelhetők, és az állandó hullámhossz, és a beesési szög ismeretében, továbbá a rezonanciafeltétel alapján a d átmérő változásának mértéke a (2) összefüggés felhasználásával meghatározható. Ez a számítás adatot szolgáltat az átmérőváltozás fényéről és nagyságáról, de nem ad támpontot a változás irányának meghatározásához.The operation of the apparatus illustrated in Fig. 7 is based on the fact that the interference of the rays incident on the glass fiber 10 and reflected back to the detectors 23 and 26 is, inter alia, a function of the diameter d of the glass fiber 10. If the diameter of the glass fiber 10 produced is not constant, the intensity of each detector 23, 26 will vary periodically with the change in the diameter of the d. Such minimum and maximum changes can be detected by detectors 23 and 26 and knowing the constant wavelength and incidence and the magnitude of the change in the diameter of the ad on the basis of the resonance condition can be determined using equation (2). This calculation provides information on the light and magnitude of the diameter change, but does not provide a basis for determining the direction of the change.
Az átmérőváltozás irányát a találmány szerint úgy tesszük megállapíthatóvá, hogy a 10 üvegszálat nem egyetlen, hanem két 21 és 25 lézernyalábbal világítjuk meg, amelyek polarizációs síkja merőleges a száltengelyre és gondoskodunk arról, hogy az átmérő változásakor szinuszosan ingadozó értékű detektált jelek között 90 fáziseltolódás legyen. Ez a feltétel az és a2 szögek között összefüggést teremt, azaz:The direction of the diameter change according to the invention is determined by illuminating the glass fiber 10 with two laser beams 21 and 25 having a polarization plane perpendicular to the fiber axis and ensuring that there is a phase shift of 90 degrees between the detected signals with a diameter change. This condition creates a relation between the angles and 2 , ie:
cos [arc sín^—n—p - cos [arc sin ~ írt λ jelöli a 11 lézer hullámhosszát, n a 10 üvegszál törésmutatóját vagy bevont szálak esetén az átlagos törésmutatót és d a szál átmérőjét.cos [face rail ^ - n —p - cos [face sin λ denotes the wavelength of the laser 11, the refractive index of the glass fiber 10, or the average refractive index of the coated fibers and the diameter of the da fiber.
Ezt a feltételt az elrendezés telepítésekor kell teljesíteni a 19 fényosztó és a 20 tükör helyzetének állításával.This condition must be met when adjusting the layout by adjusting the position of the light distribution 19 and the mirror 20.
A 7. ábrán vázolt elrendezés működésének megértéséhez a 8. ábra diagramjaira hivatkozunk, amelyen a teljes vonallal kihúzott görbe jelöli a 23 detektor kimeneti jeléi, a szaggatott görbe pedig a 26 detektorét. A vízszirtes tengelyen a 10 üvegszál d átmérője független változóként jelentkezik.7, reference will be made to the diagrams of FIG. 8, where the full line drawn curve denotes the output signals of detector 23 and the dashed curve denotes detector 26. The diameter d of the glass fiber 10 on the water axis is an independent variable.
Az egymáshoz képest 90°-os fázisban eltolt két görbe (ha a 23, 26 detektorok kimeneti jelét feszültségben adjuk meg) VDC egyenáramú összetevővel és V^c váltako.tóáramú összetevővel rendelkezik. A méréshez vagy szabályozáshoz elegendő a Yac váltakozó áramú összetevőket vizsgálni.The two curves offset by 90 ° relative to one another (when the output signal of the detectors 23, 26 is energized) have a DC component V DC and an AC component V c. For measurement or control, it is sufficient to test the Yac AC components.
Ha a 23 detektor kimeneti jelét mérőjelnek, a 26 derek! őrét pedig referencia jelnek tekintjük, akkor ez a két, Vin, ill. V,cf jel felírható:If the output signal of the detector 23 is a measurement signal, the waist 26! and its guard is taken as a reference signal, then these two, V in and respectively. V, cf can be written:
Vm = —Vác cos(2kndcos/5t) 0i — arc sin (Υ/ί—ι 2 \ n /V m = —Vac cos (2kndcos / 5t) 0i - arc sin (Υ / ί — ι 2 \ n /
Vref ~~ Vác cos(2kndcosβζ) β2 - arc sin (-5-^) \ n /Vref ~~ Vac cos (2kndcosβ ζ ) β 2 - arc sin (-5- ^) \ n /
186 683 mérő egy kis környezetében, például ±0,5 pm sugarú környezetében, írhatjuk, hogy186,683 meters in a small environment, such as within a radius of ± 0.5 pm, we can write that
Vref =y VAC Sin(2kndcos0,)Vref = y V AC Sin (2kndcos0,)
Ehhez természetesen a 7- ábra elrendezéséből adódó peremfeltételeket megfelelően kell megválasztani.Of course, the boundary conditions resulting from the layout of Figure 7 must be properly selected.
Ha a d átmérő a rajzon vázolt Δ d tartományban változik, akkor a névleges átmérőt, amelyre a szabályozást végezni kell, célszerű az M2 munkapontba választani. Ennél az M2 munkapontnál a Vm jel előjelet vált. A Vm jel csökkenéséből vagy növekedéséből megtudjuk, hogy átmérő növekedés vagy csökkenés következett-e be. Ekkor a Vref jel pozitív előjelű. Hasonlóképpen lehetséges szabályozási középpontként használható az Mi munkapont, ahol a Vm jel szintén előjelet vált, de ekkor a Vref jel negatív előjelű. A Vref jel előjeléből tudjuk tehát, hogy az Mi vagy az M2 munkapont körüli szabályozási tartományban vagyunk-e. A P( és P2 pontok a Vref jel előjelváítozásait és a Vm jel szélső értékeit határozzák meg.If the diameter d varies in the range Δ d as outlined in the drawing, it is advisable to select the nominal diameter to which the adjustment is to be made at the working point M 2 . At this working point M 2, the sign V m changes sign. The decrease or increase in the V m signal indicates whether an increase or decrease in diameter has occurred. Then V re f has a positive sign. Likewise, the working point Mi can be used as a possible control center, where V m also changes sign, but then V re f has a negative sign. Thus, from the sign of the V re f signal, we know whether we are in the control range around the operating point Mi or M 2 . Points P (and P 2) determine the signatures of the V ref signal and the extreme values of the V m signal.
Ha a szabályozás elegendően finom, akkor a 8. ábrán vázolt Pi és P2 pontok közötti Δ d szabályozási tartományon belül tartható a 10 üvegszál átmérője. Nyilvánvalóan, ha a d átmérő változása ennél nagyobb, akkor a viszonyok a periodikus jelek 180 -os szakaszaiban váltakozva ismétlődnek, és a Vref jel előjele dcnti el, hogy a Vm jel növekedése vagy csökkenése a d átmérő növekedését vagy csökkenését jelenti. Nagyobb mértékű átmérőváltozásoknál a 180°-os szakaszok számát rögzítjük és ezzel a számmal megszorozzuk az egy 180°-os szakaszba tartozó Δ d átmérőváltozást, amihez hozzáadandó a fennmaradó nem teljes szakaszban meghatározott átmérőnövekmény. A 8. ábrán λ = 0,633 μ ni és rí = 1,6 értékek mellett egy 540°-os tartomány átmérőben kifejezett hossza 0,396 μηι. Ebből láthatjuk, hogy a szabályozással az átmérő 0,1 pm-nél nagyobb pontossággal tartható.If the control is sufficiently fine, the diameter of the glass fiber 10 can be kept within the control range Δ d between the points Pi and P 2 in Figure 8. Obviously, if the change in diameter of d is greater than this, the conditions are repeated alternately in 180 steps of the periodic signals, and the sign of V re f indicates that an increase or decrease in V m signifies an increase or decrease in diameter. For larger diameter changes, the number of 180 ° sections is recorded and multiplied by the number of diameter changes Δ d for a 180 ° section, to which is added the remaining incremental diameter increment. In Figure 8, for a value of λ = 0.633 μ ni and r = 1.6, a length of 540 ° in diameter is 0.396 μηι. From this we can see that the control can maintain the diameter with an accuracy of more than 0.1 µm.
Ha a szabályozás hibajelcnek a Vm jelet tekintjük, akkor megfelelő hurokeró'sítés és beavatkozó szervek segítségével a szálhúzó dob szögsebességét célszerű változtatni.If the control signal is considered to be the V m signal, it is expedient to adjust the angular velocity of the threading drum with the aid of appropriate looping and actuating means.
Claims (11)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU133483A HU186688B (en) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | Method for measuring the diameter and/or diameter variation of glass fiber on the basis of resonance of fabry-perot and device for carrying out the metod |
| PCT/HU1984/000024 WO1984004158A1 (en) | 1983-04-18 | 1984-04-18 | A method for measuring the diameter and/or diameter change of a glass fiber on the basis of fabry-perot resonances and apparatus for carrying out the method |
| EP19840901797 EP0140948A1 (en) | 1983-04-18 | 1984-04-18 | A method for measuring the diameter and/or diameter change of a glass fiber on the basis of fabry-perot resonances and apparatus for carrying out the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU133483A HU186688B (en) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | Method for measuring the diameter and/or diameter variation of glass fiber on the basis of resonance of fabry-perot and device for carrying out the metod |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU186688B true HU186688B (en) | 1985-09-30 |
Family
ID=10953979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU133483A HU186688B (en) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | Method for measuring the diameter and/or diameter variation of glass fiber on the basis of resonance of fabry-perot and device for carrying out the metod |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0140948A1 (en) |
| HU (1) | HU186688B (en) |
| WO (1) | WO1984004158A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2679646B1 (en) * | 1991-07-08 | 1995-03-10 | France Telecom | NON-CONTACT MEASURING DEVICE OF THE DIAMETER OF A SUBSTANTIALLY CYLINDRICAL OBJECT, FOR EXAMPLE AN OPTICAL FIBER. |
| US5432605A (en) * | 1993-07-19 | 1995-07-11 | Tsi Incorporated | Interferometric cylinder sizing and velocimetry device |
| SE542745C2 (en) * | 2018-11-13 | 2020-07-07 | Northlab Photonics Ab | Method and apparatus for temperature measurement in optical fiber fusion splicing |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2448294A1 (en) * | 1974-10-10 | 1976-04-22 | Bbc Brown Boveri & Cie | Thin transparent layer thickness and index of refraction determination - using interference between lights reflected from two surfaces |
| US4124728A (en) * | 1977-01-31 | 1978-11-07 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Method for monitoring the concentricity of plastic coatings on optical fibers |
-
1983
- 1983-04-18 HU HU133483A patent/HU186688B/en not_active IP Right Cessation
-
1984
- 1984-04-18 WO PCT/HU1984/000024 patent/WO1984004158A1/en not_active Application Discontinuation
- 1984-04-18 EP EP19840901797 patent/EP0140948A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0140948A1 (en) | 1985-05-15 |
| WO1984004158A1 (en) | 1984-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5491550A (en) | Interference methods and interference microscopes for measuring energy path length differences, path length between two locaitons or for determiing refractive index | |
| US8427653B2 (en) | Optical coherence tomography methods and systems | |
| US4882497A (en) | Method and apparatus of measuring outer diameter and structure of optical fiber | |
| US7170610B2 (en) | Low-coherence inferometric device for light-optical scanning of an object | |
| EP0679250B1 (en) | System for analysing substances at the surface of an optical sensor | |
| JPH07501397A (en) | Measuring method and device | |
| US7742172B2 (en) | Apparatus for varying the path length of a beam of radiation | |
| EP0015506A1 (en) | Change of distance measuring apparatus comprising a laser light source | |
| US5041779A (en) | Nonintrusive electro-optic field sensor | |
| US5739904A (en) | Method of optically measuring the surface of yarn packages | |
| US4458979A (en) | Light collecting arrangement in combination with a light scanning arrangement for inspecting a web of material | |
| HU186688B (en) | Method for measuring the diameter and/or diameter variation of glass fiber on the basis of resonance of fabry-perot and device for carrying out the metod | |
| US4792695A (en) | Contact-free measuring apparatus having an F-theta-corrected, catadioptric objective and method for using the same | |
| EP2023126A1 (en) | Gloss sensor for a paper machine | |
| HU203595B (en) | Process and apparatus for contactless definition of diameter of thin wires | |
| US5355209A (en) | Device for measuring the diameter of an object that is largely cylindrical, for example an optical fiber, without contact | |
| EP1260848B1 (en) | Arrangement for the determination of luminous power, microscope and microscopy method | |
| US5448355A (en) | System for measuring tilt of image plane of optical system using diffracted light | |
| US5617207A (en) | Appartatus and method for measuring a change in an energy path length | |
| KR100328926B1 (en) | Method for measuring degree of on-line plating of plated steel sheet using laser | |
| JP7112649B2 (en) | Data acquisition device | |
| HU187230B (en) | Method for measuring diameter of a fibre glass by means of the resonant back scattering method and measuring arrangement for implementing this method | |
| AU658824B2 (en) | Interferometry systems and methods | |
| JP2024535040A (en) | Optical thickness measurement device | |
| AU648825B2 (en) | Interference microscope |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HU90 | Patent valid on 900628 | ||
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |