JP3109612B2 - 移動ファイバのテンションをモニタする方法 - Google Patents
移動ファイバのテンションをモニタする方法Info
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- G01—MEASURING; TESTING
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- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
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- G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
- G01L5/042—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands by measuring vibrational characteristics of the flexible member
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- C03B2205/40—Monitoring or regulating the draw tension or draw rate
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- C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
- C03B2205/60—Optical fibre draw furnaces
- C03B2205/72—Controlling or measuring the draw furnace temperature
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光導波路ファイバに関
し、特にファイバ延伸時におけるファイバのテンション
をモニタする方法に関する。
し、特にファイバ延伸時におけるファイバのテンション
をモニタする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス光ファイバの製造時には、そのフ
ァイバは、十分に高い温度に加熱されたガラスプリフォ
−ムまたは延伸用母材(draw blank)の端部から引かれ
る。光導波路ファイバの製造時におけるより重要なパラ
メ−タの１つは延伸処理時におけるファイバ内のテンシ
ョン、特に、ホットゾ−ンと最初のコ−タ(coater)との
間の領域におけるファイバ内のテンションである。この
テンションの大きさが、ファイバの直径、最終的な強度
のような最終的な特性に影響を及ぼし、また応力光学効
果によりそのファイバの光学特性に影響を及ぼす。
ァイバは、十分に高い温度に加熱されたガラスプリフォ
−ムまたは延伸用母材(draw blank)の端部から引かれ
る。光導波路ファイバの製造時におけるより重要なパラ
メ−タの１つは延伸処理時におけるファイバ内のテンシ
ョン、特に、ホットゾ−ンと最初のコ−タ(coater)との
間の領域におけるファイバ内のテンションである。この
テンションの大きさが、ファイバの直径、最終的な強度
のような最終的な特性に影響を及ぼし、また応力光学効
果によりそのファイバの光学特性に影響を及ぼす。
【０００３】処理の観点から、ファイバのテンションは
延伸処理の全体的な安定性および処理能力(throughput)
にも影響を及ぼす。過剰なテンションはファイバのホッ
トゾ−ン領域において急激ななネッキングと究極的な破
断を生ずるに至る。もし注意深く制御されなければ、フ
ァイバのテンションを軽減するために温度を上昇する
と、延伸共振およびル−ト振動を生じ、その結果、従来
のファイバ直径モニタ装置では制御が困難なファイバ直
径の振動性変化を生ずることになりうる。延伸時のファ
イバの振動はファイバのコ−ティング処理にも悪影響を
及ぼすことになりうる。
延伸処理の全体的な安定性および処理能力(throughput)
にも影響を及ぼす。過剰なテンションはファイバのホッ
トゾ−ン領域において急激ななネッキングと究極的な破
断を生ずるに至る。もし注意深く制御されなければ、フ
ァイバのテンションを軽減するために温度を上昇する
と、延伸共振およびル−ト振動を生じ、その結果、従来
のファイバ直径モニタ装置では制御が困難なファイバ直
径の振動性変化を生ずることになりうる。延伸時のファ
イバの振動はファイバのコ−ティング処理にも悪影響を
及ぼすことになりうる。
【０００４】ファイバ・テンションは、ファイバが延伸
されるプリフォ−ムのル−ト部分におけるガラスの粘度
と、ファイバが延伸される速度とに関係している。ガラ
スの粘度は温度の関数であるから、炉の温度を制御する
ことによって延伸テンションを制御することができる。
されるプリフォ−ムのル−ト部分におけるガラスの粘度
と、ファイバが延伸される速度とに関係している。ガラ
スの粘度は温度の関数であるから、炉の温度を制御する
ことによって延伸テンションを制御することができる。
【０００５】パイロメ−タや熱電対のような従来の温度
検知技術では炉それ自体の温度を測定し制御することが
できる。しかし、延伸処理の熱力学によって、このよう
な制御ではル−ト温度の十分な制御は得られない。プリ
フォ−ムのル−トより上の部分はそのル−トの温度を低
下させるヒ−トシンクとして作用する。炉温度が一定で
あれば、ル−トはプリフォ−ムのサイズの減少に伴って
熱くなる。従って、一定温度の炉では、ファイバ延伸処
理時にプリフォ−ムのサイズが減少するにつれて延伸テ
ンションが低下することになる。
検知技術では炉それ自体の温度を測定し制御することが
できる。しかし、延伸処理の熱力学によって、このよう
な制御ではル−ト温度の十分な制御は得られない。プリ
フォ−ムのル−トより上の部分はそのル−トの温度を低
下させるヒ−トシンクとして作用する。炉温度が一定で
あれば、ル−トはプリフォ−ムのサイズの減少に伴って
熱くなる。従って、一定温度の炉では、ファイバ延伸処
理時にプリフォ−ムのサイズが減少するにつれて延伸テ
ンションが低下することになる。
【０００６】延伸処理における種々の時点での延伸テン
ションを測定し、そしてプリフォ−ム長の減少を補償す
るように炉温度を修正することによって、延伸テンショ
ンを制御することができる。プリフォ−ムのサイズが減
少し、ヒ−トシンクが小さくなるにつれて、炉温度は低
下する。
ションを測定し、そしてプリフォ−ム長の減少を補償す
るように炉温度を修正することによって、延伸テンショ
ンを制御することができる。プリフォ−ムのサイズが減
少し、ヒ−トシンクが小さくなるにつれて、炉温度は低
下する。
【０００７】ファイバ・テンションは、ファイバの移動
方向に対して横方向に加えられる力に応答するファイバ
の変形を測定することによって機械的にモニタされてい
た。英国特許出願第ＧＢ２１７９３３９Ａは、２箇のホ
イ−ルがファイバの一方の側面に当てられ、そして第３
のホイ−ルがファイバの他方の側面に当てられるスリ−
・ホイ−ル装置を開示している。最初の２箇のホイ−ル
に対する第３のホイ−ルの位置がファイバのテンション
の目安として用いられる。上記英国特許出願は、測定が
コ−タの下方で行われること、そしてコ−タがファイバ
に適用されていない場合には初期セットアップ手順時だ
けに延伸炉の温度を制御するためにテンションメ−タか
らの信号が用いられることを教示している。
方向に対して横方向に加えられる力に応答するファイバ
の変形を測定することによって機械的にモニタされてい
た。英国特許出願第ＧＢ２１７９３３９Ａは、２箇のホ
イ−ルがファイバの一方の側面に当てられ、そして第３
のホイ−ルがファイバの他方の側面に当てられるスリ−
・ホイ−ル装置を開示している。最初の２箇のホイ−ル
に対する第３のホイ−ルの位置がファイバのテンション
の目安として用いられる。上記英国特許出願は、測定が
コ−タの下方で行われること、そしてコ−タがファイバ
に適用されていない場合には初期セットアップ手順時だ
けに延伸炉の温度を制御するためにテンションメ−タか
らの信号が用いられることを教示している。
【０００８】上記スリ−・ホイ−ル手法は多くの難点を
有している。ファイバの本来の通路を変更しないように
装置をファイバに精確にアラインさせることが困難であ
る。スリ−・ホイ−ル装置がファイバに接触すると、フ
ァイバ延伸速度を低下させるようにオンライン・ファイ
バ直径フィ−ドバックル−プに影響を及ぼす。また、移
動中のファイバは、このスリ−・ホイ−ルに接触された
ときに、破断することがありうる。コ−ティングされた
フィアバが延伸されているときには、テンションメ−タ
は炉の下方に取り付けられることが好ましい。この位置
で破断すると、完全な延伸処理を再スタ−トする必要が
あるから、生産性の低下を招くことになる。
有している。ファイバの本来の通路を変更しないように
装置をファイバに精確にアラインさせることが困難であ
る。スリ−・ホイ−ル装置がファイバに接触すると、フ
ァイバ延伸速度を低下させるようにオンライン・ファイ
バ直径フィ−ドバックル−プに影響を及ぼす。また、移
動中のファイバは、このスリ−・ホイ−ルに接触された
ときに、破断することがありうる。コ−ティングされた
フィアバが延伸されているときには、テンションメ−タ
は炉の下方に取り付けられることが好ましい。この位置
で破断すると、完全な延伸処理を再スタ−トする必要が
あるから、生産性の低下を招くことになる。
【０００９】米国特許第４６９２６１５号は、ファイバ
の移動を感知し、その移動を分析してそれの周波数成分
の少なくとも１つをを決定し、そのように決定された周
波数成分をモニタしてファイバのテンションをモニタす
ることによって、移動中のファイバのテンションを測定
するための非接触型の方法および装置を開示している。
その方法は、少なくとも一次近似として、延伸時におけ
る光ファイバの振動挙動は、両端を固定されたテンショ
ン状態にあるストリングの振動挙動に対応しているとい
う事実に基づいている。このファイバはル−トと最初の
コ−ティング・アプリケ−タとの間の伸張されたストリ
ングを形成する。この伸張されたストリングの波動方程
式は、F = μ(2vδ)2 （式１）で表わされる。ただし、
Fはファイバに対する力、μはファイバの線密度、vは主
高調波周波数(principal harmonic frequency)、そして
δはファイバの懸下長である。振動の主高調波周波数が
測定されれば、力、すなわちテンションを測定すること
ができる。最大振幅を有する周波数ピ−クが基本ファイ
バ振動周波数ではなくて、回転機械や他の周期的振動源
によって生じたノイズから生ずる場合がある。
の移動を感知し、その移動を分析してそれの周波数成分
の少なくとも１つをを決定し、そのように決定された周
波数成分をモニタしてファイバのテンションをモニタす
ることによって、移動中のファイバのテンションを測定
するための非接触型の方法および装置を開示している。
その方法は、少なくとも一次近似として、延伸時におけ
る光ファイバの振動挙動は、両端を固定されたテンショ
ン状態にあるストリングの振動挙動に対応しているとい
う事実に基づいている。このファイバはル−トと最初の
コ−ティング・アプリケ−タとの間の伸張されたストリ
ングを形成する。この伸張されたストリングの波動方程
式は、F = μ(2vδ)2 （式１）で表わされる。ただし、
Fはファイバに対する力、μはファイバの線密度、vは主
高調波周波数(principal harmonic frequency)、そして
δはファイバの懸下長である。振動の主高調波周波数が
測定されれば、力、すなわちテンションを測定すること
ができる。最大振幅を有する周波数ピ−クが基本ファイ
バ振動周波数ではなくて、回転機械や他の周期的振動源
によって生じたノイズから生ずる場合がある。
【００１０】
【本発明が解決しようとする課題】上述した技術の状況
に鑑みて、光ファイバの延伸時にファイバ・テンション
をモニタする改良された方法が必要とされていることは
明らかである。本発明の目的はこのような改良されたモ
ニタシステムを提供することである。
に鑑みて、光ファイバの延伸時にファイバ・テンション
をモニタする改良された方法が必要とされていることは
明らかである。本発明の目的はこのような改良されたモ
ニタシステムを提供することである。
【００１１】さらに詳細には、本発明の目的は、オンラ
インで連続した態様でファイバ・テンションをモニタす
るために用いることができる自動化された非接触式の光
ファイバ・テンション・モニタ方法を提供することであ
る。他の目的は、ホットゾ−ンと最初のコ−タとの間の
領域における光ファイバ・テンションをモニタするため
の改良された方法を提供することである。さらに他の目
的は、ファイバ振動が回転機械等からの振動によって生
じた成分を含んでいても正確なテンションの表示を生ず
る非接触式のファイバ・テンション・モニタ方法を提供
することである。
インで連続した態様でファイバ・テンションをモニタす
るために用いることができる自動化された非接触式の光
ファイバ・テンション・モニタ方法を提供することであ
る。他の目的は、ホットゾ−ンと最初のコ−タとの間の
領域における光ファイバ・テンションをモニタするため
の改良された方法を提供することである。さらに他の目
的は、ファイバ振動が回転機械等からの振動によって生
じた成分を含んでいても正確なテンションの表示を生ず
る非接触式のファイバ・テンション・モニタ方法を提供
することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述の目的および他の目
的を達成するために、本発明は、移動中のファイバのテ
ンションをモニタするための方法であって、（ａ）ファ
イバの移動方向に対して横方向におけるファイバの移動
を感知し、（ｂ）上記感知した移動を分析してその移動
の複数の周波数成分を決定し、この場合、各周波数成分
はある振幅を有し、かつそれらの成分のうちの１つが最
大振幅成分を構成し、（ｃ）上記最大振幅成分の周波数
を２倍して２倍した周波数2(fm1)を得、（ｄ）周波数2
(fm1)に近い周波数成分の存在を確認して上記最大振幅
成分がファイバの移動の主高調波周波数であることを確
認し、（ｅ）この確認された主高調波周波数からファイ
バのテンションを決定することよりなる上記方法を提供
する。
的を達成するために、本発明は、移動中のファイバのテ
ンションをモニタするための方法であって、（ａ）ファ
イバの移動方向に対して横方向におけるファイバの移動
を感知し、（ｂ）上記感知した移動を分析してその移動
の複数の周波数成分を決定し、この場合、各周波数成分
はある振幅を有し、かつそれらの成分のうちの１つが最
大振幅成分を構成し、（ｃ）上記最大振幅成分の周波数
を２倍して２倍した周波数2(fm1)を得、（ｄ）周波数2
(fm1)に近い周波数成分の存在を確認して上記最大振幅
成分がファイバの移動の主高調波周波数であることを確
認し、（ｅ）この確認された主高調波周波数からファイ
バのテンションを決定することよりなる上記方法を提供
する。
【００１３】本発明の好ましい実施例によれば、周波数
fm2の２倍(2fm2)に近い周波数成分が存在するかどうか
を決定するために２番目に高い周波数成分fm2も分析さ
れる。2fm1に近い成分は第１の第２高調波と表示され、
2fm2に近い成分は第２の第２高調波と表示される。周波
数的に第１の第２高調波が2fm1に近接しているよりも第
２の第２高調波が2fm2により近接しているとすると、2f
m2がファイバの移動の主高調波周波数となる。
fm2の２倍(2fm2)に近い周波数成分が存在するかどうか
を決定するために２番目に高い周波数成分fm2も分析さ
れる。2fm1に近い成分は第１の第２高調波と表示され、
2fm2に近い成分は第２の第２高調波と表示される。周波
数的に第１の第２高調波が2fm1に近接しているよりも第
２の第２高調波が2fm2により近接しているとすると、2f
m2がファイバの移動の主高調波周波数となる。
【００１４】基本ファイバ振動周波数を表す信号は延伸
炉の温度を制御し、それによって延伸されるファイバの
テンションを制御するためにフィ−ドバック回路で利用
できる。
炉の温度を制御し、それによって延伸されるファイバの
テンションを制御するためにフィ−ドバック回路で利用
できる。
【００１５】
【実施例】図１を参照すると、延伸炉のマッフル１１内
にガラスプリフォ−ム１０が垂直に配置された光ファイ
バ延伸システムが示されている。加熱要素１２がプリフ
ォ−ム１０の少なくとも下端部分に熱を供給する。公知
のスタ−トアップ手順が用いられた後で、ファイバ１４
がトラクタ２０によってプリフォ−ム１０のル−ト部分
１３から引かれる。ファイバ１４はマッフル１１を出た
後で直径モニタ１５を通る。この直径モニタ１５は、一
定のファイバ直径を維持するようにトラクタ２０の速度
を調整するフィ−ドバック制御ル−プで用いられる信号
を発生する。次にフィアバ１４は位置モニタ１６、冷却
チュ−ブ１７およびコ−タ１８を通る。コ−ティングさ
れたフィアバはコ−ティング硬化装置を通されかつ必要
に応じて他のコ−タ（図示せず）をされるようになしう
る。プリフォ−ム・ダウンフィ−ド・ドライブおよびト
ラクタ・ドライブのフィ−ドバック制御は英国特許第２
１７９３３９Ａによる制御アルゴリズムによって実行す
ることができる。
にガラスプリフォ−ム１０が垂直に配置された光ファイ
バ延伸システムが示されている。加熱要素１２がプリフ
ォ−ム１０の少なくとも下端部分に熱を供給する。公知
のスタ−トアップ手順が用いられた後で、ファイバ１４
がトラクタ２０によってプリフォ−ム１０のル−ト部分
１３から引かれる。ファイバ１４はマッフル１１を出た
後で直径モニタ１５を通る。この直径モニタ１５は、一
定のファイバ直径を維持するようにトラクタ２０の速度
を調整するフィ−ドバック制御ル−プで用いられる信号
を発生する。次にフィアバ１４は位置モニタ１６、冷却
チュ−ブ１７およびコ−タ１８を通る。コ−ティングさ
れたフィアバはコ−ティング硬化装置を通されかつ必要
に応じて他のコ−タ（図示せず）をされるようになしう
る。プリフォ−ム・ダウンフィ−ド・ドライブおよびト
ラクタ・ドライブのフィ−ドバック制御は英国特許第２
１７９３３９Ａによる制御アルゴリズムによって実行す
ることができる。
【００１６】本発明によれば、移動中のファイバ１４の
テンションを決定しながら、偽テンション信号の発生を
回避するために下記のステップが実行される。 （ａ）ファイバの移動方向に対して横方向へのファイバ
１４の移動が位置モニタ１６で検知される。米国特許第
４６９２６１５号に開示されているレチコンシステム(r
eticon system)を含めて任意の公知の位置モニタを用い
ることができるが、好ましい装置が図３に示されてい
る。 （ｂ）検知される移動はそれの周波数成分と各周波数成
分の振幅を決定するために分析される。 （ｃ）最大の振幅を有する周波数成分fm1が選択され
る。 （ｄ）周波数fm1の第２高調波が存在するかどうかを確
認するために残部の周波数成分が分析される。このステ
ップは最大の振幅の成分がファイバの移動の主高調波周
波数であることを確認するために実行される。第２高調
波は、2(fm1)すなわち周波数fm1の２倍より高いかある
いは低い所定範囲内に現れる周波数成分として定義され
る。 （ｅ）ファイバのテンションが確認された主高調波周波
数成分から決定される。
テンションを決定しながら、偽テンション信号の発生を
回避するために下記のステップが実行される。 （ａ）ファイバの移動方向に対して横方向へのファイバ
１４の移動が位置モニタ１６で検知される。米国特許第
４６９２６１５号に開示されているレチコンシステム(r
eticon system)を含めて任意の公知の位置モニタを用い
ることができるが、好ましい装置が図３に示されてい
る。 （ｂ）検知される移動はそれの周波数成分と各周波数成
分の振幅を決定するために分析される。 （ｃ）最大の振幅を有する周波数成分fm1が選択され
る。 （ｄ）周波数fm1の第２高調波が存在するかどうかを確
認するために残部の周波数成分が分析される。このステ
ップは最大の振幅の成分がファイバの移動の主高調波周
波数であることを確認するために実行される。第２高調
波は、2(fm1)すなわち周波数fm1の２倍より高いかある
いは低い所定範囲内に現れる周波数成分として定義され
る。 （ｅ）ファイバのテンションが確認された主高調波周波
数成分から決定される。
【００１７】ステップ（ｂ）〜（ｅ）は別々のプロセッ
サ、１つのディジタルコンピュ−タ、アレイプロセッサ
等によって実行され得る。例えばステップ（ｂ）は米国
特許第４６９２６１５号に開示されているスペクトルア
ナライザによって実行され得る。
サ、１つのディジタルコンピュ−タ、アレイプロセッサ
等によって実行され得る。例えばステップ（ｂ）は米国
特許第４６９２６１５号に開示されているスペクトルア
ナライザによって実行され得る。
【００１８】好ましい実施例によれば、２番目に高い周
波数成分fm2もファイバの移動の主高調波の可能な候補
として考慮される。2(fm2)すなわち周波数成分fm2の２
倍の近くに第２高調波が存在するかどうかを決定するた
めに残部の周波数成分が分析される。2(fm1)の近くの成
分は第１の第２高調波と表示され、2(fm2)の近くの成分
は第２の第２高調波と表示される。第１の第２高調波が
2(fm1)に対するよりも第２の第２高調波が周波数的に2
(fm2)に対してより接近しておれば、fm2が主高調波周波
数と考えられる。
波数成分fm2もファイバの移動の主高調波の可能な候補
として考慮される。2(fm2)すなわち周波数成分fm2の２
倍の近くに第２高調波が存在するかどうかを決定するた
めに残部の周波数成分が分析される。2(fm1)の近くの成
分は第１の第２高調波と表示され、2(fm2)の近くの成分
は第２の第２高調波と表示される。第１の第２高調波が
2(fm1)に対するよりも第２の第２高調波が周波数的に2
(fm2)に対してより接近しておれば、fm2が主高調波周波
数と考えられる。
【００１９】３番目に高い周波数成分fm3の周波数の２
倍の周波数2(fm3)の近くに周波数成分が存在するかどう
かが同様に決定され得る。
倍の周波数2(fm3)の近くに周波数成分が存在するかどう
かが同様に決定され得る。
【００２０】ディジタル１１／７３を具備しうる延伸制
御コンピュ−タ４７はトラクタ速度、プリフォ−ム・ダ
ウンフィ−ド、および炉温度を制御するためのアルゴリ
ズムを含んでいる。ファイバ１４の直径はモニタ１５に
よって測定されるが、このモニタ１５はファイバの線密
度を動的に計算できるようにする信号を延伸制御コンピ
ュ−タに与える。ファイバの振動している部分の特性長
は実際の装置寸法から測定できるが、実験的に決定され
るのが好ましい。特性長は、主高調波周波数を測定しそ
して次にスリ−ホリ−ル接触テンションメ−タを用いて
実際のテンションを周期的に測定することによって、シ
ステムの較正と一緒に決定され得る。この較正ステップ
は、装置の較正に変更がなければ、装置の初期設置のと
きにだけ行なえばよい。対応策としては、較正ステップ
は例えば毎年のように時々行なえばよい。
御コンピュ−タ４７はトラクタ速度、プリフォ−ム・ダ
ウンフィ−ド、および炉温度を制御するためのアルゴリ
ズムを含んでいる。ファイバ１４の直径はモニタ１５に
よって測定されるが、このモニタ１５はファイバの線密
度を動的に計算できるようにする信号を延伸制御コンピ
ュ−タに与える。ファイバの振動している部分の特性長
は実際の装置寸法から測定できるが、実験的に決定され
るのが好ましい。特性長は、主高調波周波数を測定しそ
して次にスリ−ホリ−ル接触テンションメ−タを用いて
実際のテンションを周期的に測定することによって、シ
ステムの較正と一緒に決定され得る。この較正ステップ
は、装置の較正に変更がなければ、装置の初期設置のと
きにだけ行なえばよい。対応策としては、較正ステップ
は例えば毎年のように時々行なえばよい。
【００２１】主周波数成分に比例した信号が延伸制御コ
ンピュ−タに送られ、そしてこのコンピュ−タがT = α
+ βd2v2 （式２）を用いた計算における現在のファイ
バ直径と周波数とを結合することによってファイバテン
ションTを計算する。この式で、ｄはファイバ直径、ｖ
は主高調波周波数、αおよびβは式１からのバンドルド
パラメ−タを表す実験的に決定される定数である。図１
に示されているように、制御アルゴリズム４８からの信
号は温度制御回路４９（これは延伸コンピュ−タ４７の
一部分であってもよい）に供給され、そしてその回路４
９が加熱要素１２の温度を制御する。炉温度は例えば延
伸テンションを実質的に一定に維持するように制御され
得る。
ンピュ−タに送られ、そしてこのコンピュ−タがT = α
+ βd2v2 （式２）を用いた計算における現在のファイ
バ直径と周波数とを結合することによってファイバテン
ションTを計算する。この式で、ｄはファイバ直径、ｖ
は主高調波周波数、αおよびβは式１からのバンドルド
パラメ−タを表す実験的に決定される定数である。図１
に示されているように、制御アルゴリズム４８からの信
号は温度制御回路４９（これは延伸コンピュ−タ４７の
一部分であってもよい）に供給され、そしてその回路４
９が加熱要素１２の温度を制御する。炉温度は例えば延
伸テンションを実質的に一定に維持するように制御され
得る。
【００２２】本発明を実施するために下記のシステムが
用いられた。
用いられた。
【００２３】ファイバ振動の測定は図２に示されている
光学的装置によって行なわれた。レ−ザ２４からの光が
円柱レンズ２６によって水平軸内で散開され、ファイバ
が移動できかつ照明され得る比較的大きい領域を与え
る。破線２７はこの光に散開の程度を示している。光が
ファイバ１４に当り、そして全ての方向に反射されかつ
されるが、殆どが前方角で屈折される。システムの残部
と較べてファイバは比較的小さいから、実効的に散開光
の点光源となる。レンズ３０および３１はファイバから
約1.2インチ離して位置決めされており、照明されたフ
ィアバの映像を検知器３２および３３の表面上の点にそ
れぞれ再結像させる。レンズからのファイバの距離、レ
ンズからの検知器の距離、およびレンズの焦点距離がシ
ステムの倍率を決定する。この倍率は、レンズの中心軸
に対して垂直方向のファイバ移動と各検知器上の再結像
されたスポットの移動との比である。検知器３２および
３３は、アプライド・オプティクス(Applied Optics)、
vol. 18、No. 13、1979年7月1日、第2214 - 2222頁にお
けるエル・エス・ワトキンス(L. S. Watkins)による"La
ser Beam ..... Gradient Profile"という文献に開示さ
れている型式の市販されているラテラルエフェクト・セ
ル(lateral effect cell)である。これらの検知器はそ
れぞれ２つのアノ−ドと１つのカソ−ドを有する単一要
素シリコン検知器である。２つのアノ−ドと共通のカソ
−ドの間の相対的な電位差が検知器上に結像される光の
位置の測定値である。光スポットが検知器の長さに沿っ
て移動するにつれて、アノ−ドと共通カソ−ドとの間の
電位差も変化する。スポットが検知器の中心に来ると、
電位が等しくなる。レンズは照明されたフィアバの映像
を検知器上に再結像させるから、電位差はファイバの位
置に関係づけることができる。２つの直交した平面内に
おけるファイバの位置を同時に測定するために２つの検
知器が用いられる。両方の検知器からの信号はｘ−ｙ
（水平）平面内にプリフォ−ムを位置決めするためにフ
ィ−ドバックル−プで用いられる。
光学的装置によって行なわれた。レ−ザ２４からの光が
円柱レンズ２６によって水平軸内で散開され、ファイバ
が移動できかつ照明され得る比較的大きい領域を与え
る。破線２７はこの光に散開の程度を示している。光が
ファイバ１４に当り、そして全ての方向に反射されかつ
されるが、殆どが前方角で屈折される。システムの残部
と較べてファイバは比較的小さいから、実効的に散開光
の点光源となる。レンズ３０および３１はファイバから
約1.2インチ離して位置決めされており、照明されたフ
ィアバの映像を検知器３２および３３の表面上の点にそ
れぞれ再結像させる。レンズからのファイバの距離、レ
ンズからの検知器の距離、およびレンズの焦点距離がシ
ステムの倍率を決定する。この倍率は、レンズの中心軸
に対して垂直方向のファイバ移動と各検知器上の再結像
されたスポットの移動との比である。検知器３２および
３３は、アプライド・オプティクス(Applied Optics)、
vol. 18、No. 13、1979年7月1日、第2214 - 2222頁にお
けるエル・エス・ワトキンス(L. S. Watkins)による"La
ser Beam ..... Gradient Profile"という文献に開示さ
れている型式の市販されているラテラルエフェクト・セ
ル(lateral effect cell)である。これらの検知器はそ
れぞれ２つのアノ−ドと１つのカソ−ドを有する単一要
素シリコン検知器である。２つのアノ−ドと共通のカソ
−ドの間の相対的な電位差が検知器上に結像される光の
位置の測定値である。光スポットが検知器の長さに沿っ
て移動するにつれて、アノ−ドと共通カソ−ドとの間の
電位差も変化する。スポットが検知器の中心に来ると、
電位が等しくなる。レンズは照明されたフィアバの映像
を検知器上に再結像させるから、電位差はファイバの位
置に関係づけることができる。２つの直交した平面内に
おけるファイバの位置を同時に測定するために２つの検
知器が用いられる。両方の検知器からの信号はｘ−ｙ
（水平）平面内にプリフォ−ムを位置決めするためにフ
ィ−ドバックル−プで用いられる。
【００２４】検知器のうちの１つだけからの出力信号が
振動情報を与えるために必要とされるので、検知器３３
だけの出力回路が示されている。特定の実施例では、延
伸タワ−のフェ−スに対して垂直の平面内で振動が測定
された。検知器３３からの２つの出力信号が増幅器３４
および３５によって増幅され、これらの増幅された出力
が回路３６で引算されて出力３７に差信号が得られる。
この増幅および引算機能を行うためには市販の増幅器が
用いられた。このようにして出力３７に得られた増幅／
差信号は瞬時的なファイバ位置を表す。
振動情報を与えるために必要とされるので、検知器３３
だけの出力回路が示されている。特定の実施例では、延
伸タワ−のフェ−スに対して垂直の平面内で振動が測定
された。検知器３３からの２つの出力信号が増幅器３４
および３５によって増幅され、これらの増幅された出力
が回路３６で引算されて出力３７に差信号が得られる。
この増幅および引算機能を行うためには市販の増幅器が
用いられた。このようにして出力３７に得られた増幅／
差信号は瞬時的なファイバ位置を表す。
【００２５】プリフォ−ム１０をｘ−ｙ平面内に位置決
めするために必要な付加的な信号を得るために検知器３
２に対しても同様の増幅器／引算器回路が用いられた。
めするために必要な付加的な信号を得るために検知器３
２に対しても同様の増幅器／引算器回路が用いられた。
【００２６】端子３７に現れるファイバ位置信号は帯域
フィルタ／増幅器３９によってアナログ／ディジタル変
換器に結合される。５０倍の増幅を与えることに加え
て、回路３９は1Hzと40Hzの間の周波数だけをＡ／Ｄ変
換器４１に結合する。この濾波は、名目上のファイバ位
置信号を除去し振動情報だけを残すとともに、その結果
行なわれる計算でエイリアス(aliased)され得る高周波
ノイズを除去するために必要である。回路３９によって
発生される典型的な位置対時間波形が図３に示されてい
る。
フィルタ／増幅器３９によってアナログ／ディジタル変
換器に結合される。５０倍の増幅を与えることに加え
て、回路３９は1Hzと40Hzの間の周波数だけをＡ／Ｄ変
換器４１に結合する。この濾波は、名目上のファイバ位
置信号を除去し振動情報だけを残すとともに、その結果
行なわれる計算でエイリアス(aliased)され得る高周波
ノイズを除去するために必要である。回路３９によって
発生される典型的な位置対時間波形が図３に示されてい
る。
【００２７】増幅されたファイバ位置信号は、１２ビッ
トの分解能をもって位置信号を１秒当り１００回サンプ
リングするアナログ／ディジタル変換器４１によってデ
ィジタル信号に変換される。変換器４１の内部にある高
分解能電子クロックが基準として用いられるので、サン
プリング間の期間が確保される。10.24秒の期間の間
に、1024のデ−タポイントが集められる。サンプリング
時間とデ−タポイントの数が装置の分解能と動作範囲を
決定する。
トの分解能をもって位置信号を１秒当り１００回サンプ
リングするアナログ／ディジタル変換器４１によってデ
ィジタル信号に変換される。変換器４１の内部にある高
分解能電子クロックが基準として用いられるので、サン
プリング間の期間が確保される。10.24秒の期間の間
に、1024のデ−タポイントが集められる。サンプリング
時間とデ−タポイントの数が装置の分解能と動作範囲を
決定する。
【００２８】実際のテンションは数グラムずつコンスタ
ントに変化する。このテンションの変化に対して最も大
きく寄与するものはファイバ直径制御回路である。トラ
クタ速度は周期的に、例えば１秒に１回調節される。直
径が設定点値より大きくまたは小さくなると、トラクタ
がファイバをある平均引張り速度より速くまたは遅く引
張る。ファイバ・テンションは引張り速度の関数である
から変化する。この理由により、振幅スペクトルは計算
ステップ３において後述するように平均される。ファイ
バ移動は定在波系の一部分ではない多くの成分をも含ん
でいる。このノイズが存在する状態でテンションの正確
で、信頼性がありかつ安定な読取り値を決定する目的の
ためにアルゴリズムが展開された。下記に詳述される９
つの計算ステップのうち、ステップ１〜５はモデル７０
２０デ−タトランスレ−タであるアレイプロセッサ４５
によって実行され、そしてステップ６〜９は８０３８６
マイクロプロセッサを基礎としたコンピュ−タであるス
−パバイザリ−コンピュ−タ４６によって実行された。
計算ステップ１〜９を実行するために、これらの市販の
コンピュ−タは従来のプログラミング技術に従ってプロ
グラムされた。
ントに変化する。このテンションの変化に対して最も大
きく寄与するものはファイバ直径制御回路である。トラ
クタ速度は周期的に、例えば１秒に１回調節される。直
径が設定点値より大きくまたは小さくなると、トラクタ
がファイバをある平均引張り速度より速くまたは遅く引
張る。ファイバ・テンションは引張り速度の関数である
から変化する。この理由により、振幅スペクトルは計算
ステップ３において後述するように平均される。ファイ
バ移動は定在波系の一部分ではない多くの成分をも含ん
でいる。このノイズが存在する状態でテンションの正確
で、信頼性がありかつ安定な読取り値を決定する目的の
ためにアルゴリズムが展開された。下記に詳述される９
つの計算ステップのうち、ステップ１〜５はモデル７０
２０デ−タトランスレ−タであるアレイプロセッサ４５
によって実行され、そしてステップ６〜９は８０３８６
マイクロプロセッサを基礎としたコンピュ−タであるス
−パバイザリ−コンピュ−タ４６によって実行された。
計算ステップ１〜９を実行するために、これらの市販の
コンピュ−タは従来のプログラミング技術に従ってプロ
グラムされた。
【００２９】図８は位置モニタ１６によって検知される
ファイバの移動の主高調波周波数を決定するためのコン
ピュ−タエイデッドプロセスを示している。特定の計算
ステップ番号が流れ図の１つまたは複数の該当するブロ
ック内に示されている。「開始」と表示されたボックス
の下に示されているように、コンピュ−タ４６がアレイ
プロセッサ４５とＡ／Ｄ変換器を初期化し、そしてこれ
らの装置の動作を開始させる。アレイプロセッサを初期
化するステップはそれのメモリに演算シ−ケンスと初期
デ−タ値をロ−デイングすることよりなる。Ａ／Ｄ変換
器を初期化するステップはそれに演算速度や利得のよう
な初期デ−タ値Ｋを与えることよりなる。
ファイバの移動の主高調波周波数を決定するためのコン
ピュ−タエイデッドプロセスを示している。特定の計算
ステップ番号が流れ図の１つまたは複数の該当するブロ
ック内に示されている。「開始」と表示されたボックス
の下に示されているように、コンピュ−タ４６がアレイ
プロセッサ４５とＡ／Ｄ変換器を初期化し、そしてこれ
らの装置の動作を開始させる。アレイプロセッサを初期
化するステップはそれのメモリに演算シ−ケンスと初期
デ−タ値をロ−デイングすることよりなる。Ａ／Ｄ変換
器を初期化するステップはそれに演算速度や利得のよう
な初期デ−タ値Ｋを与えることよりなる。
【００３０】図８では図面の大きさの制約上、各ステッ
プ１〜９についての記述を該当ブロックに表示するこが
できなかったので、ここで各ステップ１〜９のブロック
内に挿入すべき記述を表示しておく。ステップ１：満ぱ
いのバッファで高速フ−リエ変換（ＦＦＴ）を行なえ。
ステップ２：フ−リエ係数の大きさをとれ。ステップ
３：先のＮのスペクトルで振幅スペクトルを平均せよ。
ステップ４：パルス関数のたたみこみでスペクトルを平
滑化せよ。ステップ５：修正された単位ステップのたた
みこみで導関数を決定せよ。ステップ６：スペクトルの
導関数からピ−クをさがせ。ステップ７：すべてのピ−
クを振幅によってランクづけよ。ステップ８：トップの
３つのピ−クのうちから、最も近接した第２高調波を有
するピ−クをさがせ。ステップ９：先の主高調波に最も
近接したピ−クをさがせ。下のほうのステップ９：ロッ
クした周波に対して第２高調波が存在するか？
プ１〜９についての記述を該当ブロックに表示するこが
できなかったので、ここで各ステップ１〜９のブロック
内に挿入すべき記述を表示しておく。ステップ１：満ぱ
いのバッファで高速フ−リエ変換（ＦＦＴ）を行なえ。
ステップ２：フ−リエ係数の大きさをとれ。ステップ
３：先のＮのスペクトルで振幅スペクトルを平均せよ。
ステップ４：パルス関数のたたみこみでスペクトルを平
滑化せよ。ステップ５：修正された単位ステップのたた
みこみで導関数を決定せよ。ステップ６：スペクトルの
導関数からピ−クをさがせ。ステップ７：すべてのピ−
クを振幅によってランクづけよ。ステップ８：トップの
３つのピ−クのうちから、最も近接した第２高調波を有
するピ−クをさがせ。ステップ９：先の主高調波に最も
近接したピ−クをさがせ。下のほうのステップ９：ロッ
クした周波に対して第２高調波が存在するか？
【００３１】計算 １．高速フ−リエ変換がファイバ振動の基本周波数を決
定するために一連の計算の中で最初に行なわれるもので
ある。ＦＦＴは１０２４のデ−タポイントよりなるディ
ジタル化されたデ−タの最後の組について計算される。
この計算は５１２の独特の複素フ−リエ係数を生ずる。
定するために一連の計算の中で最初に行なわれるもので
ある。ＦＦＴは１０２４のデ−タポイントよりなるディ
ジタル化されたデ−タの最後の組について計算される。
この計算は５１２の独特の複素フ−リエ係数を生ずる。
【００３２】２．複素フ−リエ係数の大きさはその複素
フ−リエ係数の実数部分と虚数部分の二乗の和の平方根
をとることによって決定される。これは５１２の実数
（デ−タポイントの数の１／２）を生じ、振幅スペクト
ルと呼ばれる。この計算の典型的な結果が図４に見られ
る。
フ−リエ係数の実数部分と虚数部分の二乗の和の平方根
をとることによって決定される。これは５１２の実数
（デ−タポイントの数の１／２）を生じ、振幅スペクト
ルと呼ばれる。この計算の典型的な結果が図４に見られ
る。
【００３３】３．現在の振幅スペクトルが先に計算され
た最後の８つの振幅スペクトル（８つ以上でも以下でも
よい）と一緒に平均される。この場合の結果は５１２の
実数であり続ける。
た最後の８つの振幅スペクトル（８つ以上でも以下でも
よい）と一緒に平均される。この場合の結果は５１２の
実数であり続ける。
【００３４】４．この平均演算の結果はディジタル的に
平滑化される。これはステップ３の結果を単位パルス関
数でたたみこむ(convolving)ことによって行なわれる。
この演算は「箱形平均」(boxcar averaging)に類似して
いる。単位パルス関数が図５に示されている。これらの
計算を行うために用いられるアレイプロセッサはたたみ
こみ演算を行うことができるものであり、従って実際に
はＦＦＴは単位パルスと平均スペクトルとの両方に対し
て計算され、そして２つの複素アレイが掛け算される。
この結果の逆ＦＦＴが次に計算される。このたたみこみ
とＦＦＴｓの性質は極めて一般的のものである。このス
テップの結果も５１２の実デ−タポイントのアレイであ
る。平滑化の程度を増大するためには、単位パルス関数
がより広くなされる。単位パルス関数の幅が１であれ
ば、平滑化は生じない。この演算の典型的な結果が図６
に示されており、これは単位パルス関数の幅Ｎが６であ
る場合のディジタル平滑化演算から得られたものであ
る。
平滑化される。これはステップ３の結果を単位パルス関
数でたたみこむ(convolving)ことによって行なわれる。
この演算は「箱形平均」(boxcar averaging)に類似して
いる。単位パルス関数が図５に示されている。これらの
計算を行うために用いられるアレイプロセッサはたたみ
こみ演算を行うことができるものであり、従って実際に
はＦＦＴは単位パルスと平均スペクトルとの両方に対し
て計算され、そして２つの複素アレイが掛け算される。
この結果の逆ＦＦＴが次に計算される。このたたみこみ
とＦＦＴｓの性質は極めて一般的のものである。このス
テップの結果も５１２の実デ−タポイントのアレイであ
る。平滑化の程度を増大するためには、単位パルス関数
がより広くなされる。単位パルス関数の幅が１であれ
ば、平滑化は生じない。この演算の典型的な結果が図６
に示されており、これは単位パルス関数の幅Ｎが６であ
る場合のディジタル平滑化演算から得られたものであ
る。
【００３５】５．ステップ４の結果が再び、ただしこの
場合には図７の修正された単位パルス関数でたたみこま
れる。この場合、幅Ｎは６である。実際の計算はステッ
プ４に示されているように（ＦＦＴｓを掛け算して）行
なわれる。すなわち、アレイプロセッサが図７の修正さ
れた単位ステップ関数と図６に示されている平滑化され
た信号との両方に対してＦＦＴを計算し、そして２つの
複素アレイが互いに掛け算される。この結果の逆ＦＦＴ
が次に計算される。このステップの結果はステップ４の
結果の導関数を表す５１２の実数のアレイである。導関
数は実効的にたたみこみで用いられた修正された単位ス
テップ関数の幅にわたる導関数である。修正された単位
ステップ関数の幅が増大すると、この計算の結果はより
平滑化されるが、分解能が失われる。
場合には図７の修正された単位パルス関数でたたみこま
れる。この場合、幅Ｎは６である。実際の計算はステッ
プ４に示されているように（ＦＦＴｓを掛け算して）行
なわれる。すなわち、アレイプロセッサが図７の修正さ
れた単位ステップ関数と図６に示されている平滑化され
た信号との両方に対してＦＦＴを計算し、そして２つの
複素アレイが互いに掛け算される。この結果の逆ＦＦＴ
が次に計算される。このステップの結果はステップ４の
結果の導関数を表す５１２の実数のアレイである。導関
数は実効的にたたみこみで用いられた修正された単位ス
テップ関数の幅にわたる導関数である。修正された単位
ステップ関数の幅が増大すると、この計算の結果はより
平滑化されるが、分解能が失われる。
【００３６】６．ステップ５からの結果がすべての周波
数ピ−ク、すなわち平滑化された周波数スペクトルの勾
配が０になるポイントをさがすために走査される。これ
は結果が０であったステップ６のアレイ結果におけるす
べてのポイントをさがすことによって見出される。殆ど
の場合、利用可能な有限ポイントの数のために、ゼロ導
関数の正確な位置は、それが正確なポイント上に位置し
ていないから、わからない。従って、ピ−クは２つのポ
イントの間に位置しておりかつ下方の（または左の）側
で正の傾斜を、そして上方の（または右の）側で負の傾
斜を有するものとして定義される。さらに、スペクトル
のノイズにおけるポイントの検知を防止するために、提
案されるポイントにおける平滑化されたスペクトルの振
幅が閾値より高いことが必要である。要するに、このス
テップの結果は、値が０であるか、あるいは隣接した値
が反対の符号を有し、かつステップ４から示されている
ように同じポイントにおける振幅がノイズ閾値より大き
いステップ５の結果におけるすべてのポイントのリスト
である。
数ピ−ク、すなわち平滑化された周波数スペクトルの勾
配が０になるポイントをさがすために走査される。これ
は結果が０であったステップ６のアレイ結果におけるす
べてのポイントをさがすことによって見出される。殆ど
の場合、利用可能な有限ポイントの数のために、ゼロ導
関数の正確な位置は、それが正確なポイント上に位置し
ていないから、わからない。従って、ピ−クは２つのポ
イントの間に位置しておりかつ下方の（または左の）側
で正の傾斜を、そして上方の（または右の）側で負の傾
斜を有するものとして定義される。さらに、スペクトル
のノイズにおけるポイントの検知を防止するために、提
案されるポイントにおける平滑化されたスペクトルの振
幅が閾値より高いことが必要である。要するに、このス
テップの結果は、値が０であるか、あるいは隣接した値
が反対の符号を有し、かつステップ４から示されている
ように同じポイントにおける振幅がノイズ閾値より大き
いステップ５の結果におけるすべてのポイントのリスト
である。
【００３７】７．ステップ６から得られる周波数ピ−ク
は振幅に従ってランクづけられる。最も大きい振幅を有
するピ−クが第１にランクづけられる等である。
は振幅に従ってランクづけられる。最も大きい振幅を有
するピ−クが第１にランクづけられる等である。
【００３８】８．上位の３つのピ−クが第２の高調波の
存在につき分析される。理想的な第２高調波の位置の最
も近くに他のピ−クを位置づけられたピ−クが基本周波
数として表示される。これらの上位のピ−クのいずれも
理想的第２高調波の位置の1.5Hz以内に他のピ−クを有
していない場合には、安全策として、基本周波数は表示
されない。
存在につき分析される。理想的な第２高調波の位置の最
も近くに他のピ−クを位置づけられたピ−クが基本周波
数として表示される。これらの上位のピ−クのいずれも
理想的第２高調波の位置の1.5Hz以内に他のピ−クを有
していない場合には、安全策として、基本周波数は表示
されない。
【００３９】９．ステップ１〜８は周期的に反復でき
る。しかし、基本周波数がいったん位置づけられると、
計算はその周波数にたいして「ロック」(lock)すること
が好ましい。アルゴリズムの爾後の計算のためには、先
行計算の「ロックレンジ」(lock range)内の周波数ピ−
クだけがステップ７および８で考慮される。そのロック
レンジ内に周波数が見出されない場合には、完全なアル
ゴリズムが評価される。これは偽信号が計算で考慮され
るのを防止するために用いられる。実際には、周波数が
非常に速く変化することはできないから、アルゴリズム
が基本周波数を探す範囲を狭くすることがアルゴリズム
に対するリアリティ(reality)の程度を与える。基本周
波数を探すための有効周波数範囲は2Hzである。ロック
レンジ内にピ−クが存在する場合でも、第２高調波が存
在する条件は依然として要求される。
る。しかし、基本周波数がいったん位置づけられると、
計算はその周波数にたいして「ロック」(lock)すること
が好ましい。アルゴリズムの爾後の計算のためには、先
行計算の「ロックレンジ」(lock range)内の周波数ピ−
クだけがステップ７および８で考慮される。そのロック
レンジ内に周波数が見出されない場合には、完全なアル
ゴリズムが評価される。これは偽信号が計算で考慮され
るのを防止するために用いられる。実際には、周波数が
非常に速く変化することはできないから、アルゴリズム
が基本周波数を探す範囲を狭くすることがアルゴリズム
に対するリアリティ(reality)の程度を与える。基本周
波数を探すための有効周波数範囲は2Hzである。ロック
レンジ内にピ−クが存在する場合でも、第２高調波が存
在する条件は依然として要求される。
【００４０】下記の仮想例は本発明の方法の演算の典型
的なものである。コンピュ−タ４６におけるステップ６
の実行によって下記の周波数ピ−クの表が得られる。 ステップ７の実行により下記の振幅ランクづけが得られ
る。 ステップ８では、第２高調波の存在に対して上位３つの
ピ−クが分析される。 周波数(Hz) 周波数Ｘ２ 周波数Ｘ２に最近接の周波数 差 11.0 22.0 23.1 1.1 8.1 16.2 16.5 0.3 16.5 33.0 30.0 3.0 他の周波数ピ−クは理想第２高調波からわずかに0.3Hz
のところに存在しているから、8.1Hzが主高調波である
ことがわかる。最も大きい振幅を有する周波数成分は除
外される。なぜなら、22.0Hz（11.0Hzの２倍）とそれに
最も近接した周波数ピ−クとの差が1.1Hzであり、この
差は0.3Hzより大きいからである。三番目に高い周波数
ピ−クの16.5Hzは考慮から除外される。なぜなら、それ
に最も近接した周波数ピ−クは理想の第２高調波から3.
0Hzのところにあり、その差は1.5Hzの許容差の外にある
からである。従って10.5Hzおよび16.5Hzにおけるピ−ク
はノイズである。
的なものである。コンピュ−タ４６におけるステップ６
の実行によって下記の周波数ピ−クの表が得られる。 ステップ７の実行により下記の振幅ランクづけが得られ
る。 ステップ８では、第２高調波の存在に対して上位３つの
ピ−クが分析される。 周波数(Hz) 周波数Ｘ２ 周波数Ｘ２に最近接の周波数 差 11.0 22.0 23.1 1.1 8.1 16.2 16.5 0.3 16.5 33.0 30.0 3.0 他の周波数ピ−クは理想第２高調波からわずかに0.3Hz
のところに存在しているから、8.1Hzが主高調波である
ことがわかる。最も大きい振幅を有する周波数成分は除
外される。なぜなら、22.0Hz（11.0Hzの２倍）とそれに
最も近接した周波数ピ−クとの差が1.1Hzであり、この
差は0.3Hzより大きいからである。三番目に高い周波数
ピ−クの16.5Hzは考慮から除外される。なぜなら、それ
に最も近接した周波数ピ−クは理想の第２高調波から3.
0Hzのところにあり、その差は1.5Hzの許容差の外にある
からである。従って10.5Hzおよび16.5Hzにおけるピ−ク
はノイズである。
【図１】ファイバ延伸装置の概略図である。
【図２】図１のファイバ位置モニタの概略図である。
【図３】図１の帯域フィルタによって生ずる典型的な位
置対時間の波形を示す図である。
置対時間の波形を示す図である。
【図４】図３のファイバ位置信号のフ−リエ変換を示す
図である。
図である。
【図５】図４の波形をディジタル的に平滑化するために
用いられる単位パルス関数を示す図である。
用いられる単位パルス関数を示す図である。
【図６】平滑化されたフ−リエスペクトルを示す図であ
る。
る。
【図７】図６のスペクトルの導関数を得るために利用さ
れる修正された単位ステップ関数を示す図である。
れる修正された単位ステップ関数を示す図である。
【図８】ファイバの移動の主高調波周波数を決定するた
めのコンピィ−タエイデッドプロセスを示すフロ−チャ
−トである。
めのコンピィ−タエイデッドプロセスを示すフロ−チャ
−トである。
１０： プリフォ−ム １２： 加熱要素 １４： ファイバ １５： 直径モニタ １６： 位置モニタ １８： コ−タ ３９： 帯域フィルタ／増幅器 ４１： Ａ／Ｄ変換器 ４５： アレイプロセッサ ４６： テンションプロセッサ・ス−パバイザザリ−コ
ンピュ−タ ４７： 延伸制御コンピュ−タ ４８： 制御アルゴリズム ４９： 温度制御
ンピュ−タ ４７： 延伸制御コンピュ−タ ４８： 制御アルゴリズム ４９： 温度制御
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−145932（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−137531（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−187626（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−12832（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 5/14 - 5/10 G02B 6/00 G01H 13/00
Claims (13)
- 【請求項１】 移動ファイバのテンションをモニタする
方法において、 ファイバの移動方向に対して横方向に
おけるファイバの移動を検知し、前記検知された移動を
分析してそれぞれ振幅を有する複数の周波数成分を決定
し、かつ最大振幅成分を構成する前記周波数成分の１つ
fm1を選択し、fm1の存在を決定するために前記複数の周
波数成分をさらに分析し、前記最大振幅成分が前記ファ
イバの移動の主高調波周波数であることを確認し、前記
確認された主高調波周波数成分から前記ファイバのテン
ションを決定することよりなる移動ファイバのテンショ
ンをモニタする方法。 - 【請求項２】 前記さらに分析する工程が、２倍周波数
2(fm1)を得るために前記最大振幅成分の周波数を２倍
し、前記２倍周波数2(fm1)の近くにおける周波数成分の
存在を確かめて前記最大振幅成分が前記ファイバの移動
の主高調波周波数であることを確認することを含む請求
項１の方法。 - 【請求項３】 前記分析する工程が、前記複数の周波数
成分から少なくとも一番目および二番目に高い振幅周波
数成分fm1およびfm2を選択することを含み、前記２倍す
る工程が周波数2(fm2)を得るために周波数成分fm2を２
倍することをさらに含んでおり、前記確かめる工程が、
周波数2(fm1)の近くにおける周波数成分の存在を決定す
るために前記複数の周波数成分をチェックし、この場
合、2(fm1)の近くの周波数成分が第１の第２高調波と表
示され、周波数2(fm2)の近くにおける周波数成分の存在
を決定するために前記複数の周波数成分をチェックし、
この場合、2(fm2)の近くの周波数成分が第２の第２高調
波と表示され、周波数的に前記第１の第２高調波が2(f
m1)に近接しているようりも前記第２の第２高調波が2(f
m2)により近接している場合には前記第２の第２高調波
を主高調波として選択することよりなる請求項２の方
法。 - 【請求項４】 前記検知する工程が、延伸炉内で光ファ
イバプリフォ−ムを加熱し、前記プリフォ−ムから光フ
ァイバを引き、前記光ファイバを、その光ファイバにコ
−ティングを施すコ−ティング手段中を通し、前記プリ
フォ−ムと前記コ−ティング手段との間の位置で前記フ
ァイバの移動を検知することよりなる請求項３の方法。 - 【請求項５】 前記確認されたファイバ・テンションに
応答して前記延伸炉の温度を制御する工程をさらに含む
請求項４の方法。 - 【請求項６】 前記引く工程が終了するまで前記ファイ
バのテンションを実質的に一定に維持するために、前記
確認されたファイバ・テンションに応答して前記延伸炉
の温度を制御する工程をさらに含む請求項４の方法。 - 【請求項７】 前記検知する工程が、延伸炉内で光ファ
イバプリフォ−ムを加熱し、前記プリフォ−ムから光フ
ァイバを引き、前記光ファイバを、その光ファイバにコ
−ティングを施すコ−ティング手段中を通し、前記プリ
フォ−ムと前記コ−ティング手段との間の位置で前記フ
ァイバの移動を検知することよりなる請求項２の方法。 - 【請求項８】 前記確認されたファイバ・テンションに
応答して前記延伸炉の温度を制御する工程をさらに含む
請求項７の方法。 - 【請求項９】 前記引く工程が終了するまで前記ファイ
バのテンションを実質的に一定に維持するために、前記
確認されたファイバ・テンションに応答して前記延伸炉
の温度を制御する工程をさらに含む請求項７の方法。 - 【請求項１０】 前記確認されたファイバ・テンション
に応答して前記延伸炉の温度を制御する工程をさらに含
む請求項２の方法。 - 【請求項１１】 前記引く工程が終了するまで前記ファ
イバのテンションを実質的に一定に維持するために、前
記確認されたファイバ・テンションに応答して前記延伸
炉の温度を制御する工程をさらに含む請求項２の方法。 - 【請求項１２】 移動ファイバのテンションをモニタす
る方法において、延伸炉内で光ファイバプリフォ−ムを
加熱し、前記プリフォ−ムから光ファイバを引き、前記
光ファイバを、そのファイバにコ−ティングを施すコ−
ティング手段中を通し、前記フィアバの移動方向に対し
て横方向における前記ファイバの移動を前記プリフォ−
ムと前記コ−ティング手段との間の位置で検知し、それ
ぞれ振幅を有する複数の周波数成分を決定するために前
記検知された移動を分析し、かつ前記周波数成分の１つ
fm1を最大振幅成分を構成するものとして選択し、２倍
周波数2(fm1)を得るために前記最大振幅成分の周波数を
２倍し、前記２倍周波数2(fm1)の近くにおける周波数成
分の存在を確かめて、前記最大振幅成分がファイバの移
動の主高調波成分であることを確認し、その確認された
主高調波周波数成分から前記ファイバのテンションを決
定し前記ファイバの移動の確認された主高調波周波数に
応答して前記延伸炉の温度を制御することよりなる移動
ファイバのテンションをモニタする方法。 - 【請求項１３】 前記分析する工程が、前記複数の周波
数成分から少なくとも一番目および二番目に高い振幅周
波数成分fm1およびfm2を選択することを含み、前記２倍
する工程が主は数2(fm2)を得るために周波数成分fm2を
２倍することをさらに含み、前記確かめる工程が、周波
数2(fm1)の近くにおける周波数成分の存在を決定するた
めに前記複数の周波数成分をチェックし、この場合、2
(fm1)の近くの周波数成分が第１の第２高調波と表示さ
れ、周波数2(fm2)の近くにおける周波数成分の存在を決
定するために前記複数の周波数成分をチェックし、この
場合、2(fm2)の近くの周波数成分が第２の第２高調波と
表示され、周波数的に前記第１の第２高調波が2(fm1)に
近接しているようりも前記第２の第２高調波が2(fm2)に
より近接している場合には前記第２の第２高調波を主高
調波として選択することよりなる請求項１２の方法。
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