SU1226043A1

SU1226043A1 - Device for measuring fibre diameter

Info

Publication number: SU1226043A1
Application number: SU843770078A
Authority: SU
Inventors: Олег Дмитриевич Богатырев; Александр Георгиевич Борзов; Владимир Борисович Немтинов; Станислав Константинович Штандель; Александр Владимирович Гончаров
Original assignee: МВТУ им.Н.Э.Баумана; Предприятие П/Я А-7453
Priority date: 1984-07-25
Filing date: 1984-07-25
Publication date: 1986-04-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл бесконтактного контрол . размеров поперечных сечений цилиндрических прот женных объектов и позвол ет повысить точность и надежность измерени диаметра волокна путем устранени вли ни внешнего .фонового излучени и наклона волокна в процессе выт жки. При прохождении излучени через светофильтр происходит пропускание волны только рабочего излучени . Дисковый модул тор с набором кольцевых дорожек с отверсти ми, число которых в каждой кольцевой дорожке возрастает от центра к краю модул тора, вращаетс с посто нной скоростью при помощи ста- билизатор.а скорости вращени . При прохождении света от источника через модул тор на приемник блок управлени с кварцевым генератором вы- рабатьшает сигнал упрайленн на электродвигатель. Рабочее излучение через модул тор поступает на маску в виде секторной диафрагмы, котора вьодел ет рабочий диапазон спектра и компенсирует вли ние наклона в. процессе выт жки. Рабочее излучение проходит через фотометрический шар, устран ющий неравномерность чувствительности фотоприемника, и преобразуетс в электрический сигнал, поступающий через предварительный избирательный усилитель на частотный дискриминатор, на выходе.которого по вл етс н апр жение, пропорциональное величине изменени диаметра волокна. Этот сигнал через функциональный усилитель, линеаризующий ; передаточную характеристику электронного блока обработки, поступает на блок индикации, фиксирующий изменение диаметра волокна. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. кэ to Од о ij соThe invention relates to measurement technology and can be used for non-contact monitoring. the cross sectional dimensions of the cylindrical extension objects and allows to increase the accuracy and reliability of measuring the fiber diameter by eliminating the influence of external background radiation and tilting of the fiber during the drawing process. With the passage of radiation through the filter, a wave of only the working radiation is transmitted. A disk modulator with a set of ring tracks with holes, the number of which in each ring track increases from the center to the edge of the modulator, is rotated at a constant speed using a stabilizer. When light passes from the source through the modulator to the receiver, the control unit with a quartz oscillator generates a signal upstream to the electric motor. The working radiation through the modulator enters the mask in the form of a sector aperture, which separates the working range of the spectrum and compensates for the effect of tilt. stretching process. The working radiation passes through a photometric ball, eliminating the uneven sensitivity of the photodetector, and is converted into an electrical signal fed through a preliminary selective amplifier to the frequency discriminator at the output, which appears proportional to the change in fiber diameter. This signal through a functional amplifier, linearizing; the transfer characteristic of the electronic processing unit enters the display unit, fixing the change in fiber diameter. 1 hp ff, 1 ill. ke to od about ij with

Description

, . ,

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл бесконтактного контрол размеров поперечных сечений цилиндрических прот жённых объектов, в частности дл контрол диаметра оптического стекловолокна..The invention relates to a measurement technique and can be used for contactless control of cross-sectional dimensions of cylindrical extended objects, in particular, for controlling the diameter of optical fiberglass.

Цепь изобретени - повышение точности и, надежности измерени диаметра волокна путем устранени вли ни угла наклона волокна в процессе выт жки , стабилизации скорости вращени дискового модул тора, а также уменьшени вли ни фонового излучени .The circuit of the invention is to increase the accuracy and reliability of measurement of the fiber diameter by eliminating the influence of the angle of inclination of the fiber during drawing, stabilizing the rotation speed of the disk modulator, and also reducing the influence of the background radiation.

На чертеже изображена структурна схема предлагаемого устройства.The drawing shows a structural diagram of the proposed device.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучени и расположенные последовательно по ходу излучени формирователь 2 пучка, светофильтр 3, фурье-преобразующий объектив 4, оптический фильтр 5, дисковьй модул тор 6 с дискретным набором кольцевых рабочих дорожек с отверсти ми, число которых в каждой дорожке возрастает от центра к краю модул тора, св занный со стабилизатором 7 скорости вращени модул тора 6, выполненным в виде последовательно расположенных источника 8 излучени , приемника 9 излучени , блока 10 управлени с кварцевым генератором 11, св занного с дисковым модул тором 6 через электродвигатель 12, маску 13, выполненную в виде секторной диафрагмы фотометрический шар 14, приемник 15 излучени и электронный блок 16 обработки , выполненный в .виде последовательно соединенных предварительного избирательного усилител 17, частсРгного дискриминатора 18, функционального усилител 19 и блока 20 индикации.The device contains a coherent radiation source 1 and a beam shaper 2, a light filter 3, a Fourier transforming lens 4, an optical filter 5, a disk modulator 6 with a discrete set of annular working tracks with holes, the number of which in each track increases from center to the edge of the modulator associated with the stabilizer 7 of the rotation speed of the modulator 6, made in the form of consecutive radiation source 8, radiation receiver 9, control unit 10 with quartz generator by a torus 11 connected to a disk modulator 6 via an electric motor 12, a mask 13, a photometric ball 14 shaped as a pie diaphragm, a radiation receiver 15 and an electronic processing unit 16, made in the form of a series-connected preliminary selective amplifier 17, a partial discriminator 18, functional amplifier 19 and display unit 20.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Излучение от источника 1 попадает в формирователь 2 пучка, который формирует на выходе плоскую монохроматическую волну, освещающую контролируемое волокно 21, на котором происходит ее дифрационное рассе ние Фурье-преобразующий объектив 4 осуществл ет оптическое фурье-преобразо вание дифрагировавшей волны. При этом светофильтр 3 пропускает дифрагировавшее излучение с длиной волны источника 1 и задерживает внешнееThe radiation from source 1 enters beam shaper 2, which forms a flat monochromatic wave at the output, illuminating a controlled fiber 21, on which its diffraction scattering takes place. The Fourier transform lens 4 performs optical Fourier transform of the diffracted wave. At the same time, the light filter 3 transmits the diffracted radiation with the wavelength of source 1 and delays the external

10ten

260432260432

фоновое излучение. На выходе фурье- преобразующего объектива 4 формируетс одномерный пространственно-частотный спектр. Оптический фильтр 5 5 расположен в центре пространственно- частотного спектра и устран ет вли ние наиболее ркого нулевого дифракционного пор дка, обусловленного непродифрагировавшим на волокне излучением .background radiation. At the output of the Fourier transforming lens 4, a one-dimensional spatial frequency spectrum is formed. The optical filter 5 5 is located in the center of the spatial-frequency spectrum and eliminates the influence of the strongest zero diffraction order due to non-diffracted radiation on the fiber.

Дисковый модул тор 6 со стабилизатором 7 скорости вращени осуществл ет селективную частотно-временную модул цию дифракционных пор д- 5 ков.A disk modulator 6 with a rotational speed stabilizer 7 performs selective time-frequency modulation of the diffraction pores d-5 cov.

Стабилизатор 7 скорости вращени дискового модул тора работает следующим образом.The stabilizer 7 of the rotation speed of the disk modulator operates as follows.

VV

2 Излучение от источника 8 проходит через дисковьй модул тор 6 и регистрируетс приемником 9 излучени . В блоке 10 управлени сравниваютс мгновенна частота вращени модул тора 6 с опорной частотой кварцевого термостатированного генератора ,11 . Сигнал рассогласовани поступает на привод электродвигател 12. Маска 13 в виде секторной диаф30 рагмы осуществл ет пространственную селекцию, вьздел рабочий диапазон пространственно-частотного спектра, содержащий положительньй (или отрицательный ) рабочий дифракционный2 Radiation from source 8 passes through a disk modulator 6 and is detected by radiation receiver 9. In control unit 10, the instantaneous rotation frequency of the modulator 6 is compared with the reference frequency of the quartz thermostatted oscillator, 11. The error signal is fed to the drive of the motor 12. The mask 13 in the form of a sector diaphragm performs spatial selection, in the section of the working range of the spatial-frequency spectrum containing a positive (or negative) working diffraction

35 пор док и частичные участки сосед-- них с ним дифракционных пор дков. Частотно-модулированньй световой поток, соответствующий рабочему диапазону пространственно-частотногоThe 35th order and partial portions of the neighboring diffraction orders with it. Frequency-modulated luminous flux corresponding to the working range of the spatial-frequency

40 спектра, попадает.во входное окно фотометрического шара 14 и регист- рируетс приемником 15 излучени .40 of the spectrum falls into the input window of the photometric ball 14 and is registered by the radiation receiver 15.

Электрический сигнал с выхода 45 приемника 15 излучени через пред- варительньй избирательньй усилитель 17 поступает на вход частотного дискриминатора 18, на котором по вл етс посто нное напр жение, про- 50 порциональное смещению огибающей частотно-временного спектра, а знак указывает направление смещени . Далее напр жение поступает на вход .функционального усилител 19, который 55 линеаризует зависимость изменени напр жени на входе блока 20 индикации от изменени диаметра волокна .The electrical signal from the output 45 of the radiation receiver 15 through the preliminary selective amplifier 17 is fed to the input of the frequency discriminator 18, at which a constant voltage appears, 50 proportional to the shift of the envelope of the time-frequency spectrum, and the sign indicates the direction of the shift. Next, the voltage is fed to the input of the functional amplifier 19, which 55 linearizes the dependence of the change in voltage at the input of the display unit 20 on the change in fiber diameter.

Claims

1. A device for measuring the fiber diameter, comprising a coherent radiation source and a beam shaper sequentially arranged along the radiation path, a Fourier transform objective lens, an optical filter, a spatial frequency spectrum analyzer including a disk modulator, a mask, an emitter receiver and an electronic processing unit characterized by so that, in order to increase the accuracy and reliability of the measurement, it is equipped with a light filter located in the direction of the radiation in front of the Fourier transform to the objective lens, stabilizer scab rotating disk modulator associated with modulator photometric sphere, disposed along the radiation between the receiver izlucheSostavitel A.Gordeev Editor O.Yurkovetska Tehred N.Bonkalr Corrector A.Obruchar

2110/28

Circulation 670 Subscription VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4

The mask modulator is designed with a discrete set of ring tracks with holes, the number of which in each track increases from the center to the edge of the modulator, and the electronic processing unit is designed as a series-connected preliminary selective amplifier, frequency discriminator, functional amplifier and display unit.

2 A pop-up device 1, characterized in that the speed regulator of rotation of the disk modulator is made in the form of consecutive radiation source, radiation receiver, control unit with a quartz oscillator connected to the disk modulator via an electric motor.