專利名稱：檢測纖維張力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光導纖維，特別涉及一種在拉伸該纖維時檢測纖維張力的方法。
在制造光學玻璃纖維時，纖維是從已被加熱到足夠高的溫度的玻璃預型件或拉伸坯料的端部拉制的。生產(chǎn)光導纖維的一個較重要的加工參數(shù)是纖維在拉伸過程中的張力，特別是纖維在熱區(qū)域與第一涂層器之間的區(qū)域內(nèi)的張力。該張力的大小影響纖維的最終特性，包括纖維的直徑、最后的強度以及通過光應(yīng)力效應(yīng)影響它的光學特性。
從加工角度看，纖維的張力也影響拉伸工藝過程的總的穩(wěn)定性和產(chǎn)量。過大的張力會導致熱區(qū)域中的纖維的快速頸縮(形成細頸)和最終的斷裂。如果不仔細加以控制，單是為了降低纖維張力而增長熱區(qū)域的溫度會引起拉伸共振和根部振蕩，從而產(chǎn)生用通常的纖維直徑監(jiān)測設(shè)備很難控制的纖維直徑的振蕩變化。拉伸期間的纖維振動也對纖維涂層產(chǎn)生不利的影響。
纖維張力與拉伸纖維的預型件的根部的玻璃的粘度有關(guān)，且與纖維被拉制時的速度有關(guān)。由于玻璃的粘度是溫度的函數(shù)，拉伸張力可通過調(diào)節(jié)熔爐的溫度來控制。
熔爐本身的溫度可利用象高溫計或熱電偶等常用溫度檢測技術(shù)加以測量和控制。然而，由于拉伸過程的熱力學現(xiàn)象，該控制方法不能對根部溫度提供充分的控制。根部上方的預型件部分起著減少根部溫度的熱沉(熱潭)作用。如果熔爐的溫度保持不變，根部將隨著預型件尺寸的變小而變得較熱。因此，當預型件在纖維拉制過程中體積(尺寸)變小時，恒定的爐溫將導致拉伸張力的降低。
通過測量拉伸期間不同時間階段下的拉伸張力，然后調(diào)整熔爐的溫度以補償預型件長度的減少，可以對拉伸張力進行控制。當預型件尺寸減小且熱潭(沉)變小時，則降低熔爐的溫度。
人們常通過測量在相對于纖維運動方向施加橫向力而引起的纖維的變形來機械地檢測纖維張力。專利申請?zhí)枮镚B2，179，339A的英國專利公開了一種三輪裝置，該裝置中的兩個輪是加到纖維的一側(cè)，第三個輪子則加到纖維的另一側(cè)。第三個輪子相對最初的兩個輪的位置用來量度纖維的張力。在該英國專利申請GB2，179，339A所提供的方法中，測量是在涂層設(shè)備下進行的，來自張力計的信號僅當不對纖維進行涂層時的最初準備階段用來控制拉伸熔爐的溫度。
上述三輪方法有許多缺點。它很難精確地將該裝置與纖維對齊(對準)而不改變纖維的最初的路徑。三個輪子與纖維的接觸影響了在線纖維直徑反饋回路從而降低了纖維拉伸的速度。又，當被三輪裝置接觸時，移動的纖維可能斷裂。當涂層的纖維正被拉伸時，張力計最好能設(shè)置在熔爐的正下方。在該位置處的斷裂，由于需要重新開始整個拉伸過程，所以能造成生產(chǎn)的損失。
專利號為4，692，615的美國專利公開了一種測量運動著的纖維的張力的非接觸的方法和裝置，它是通過檢測纖維的運動、分析該運動以確定它的至少一個頻率分量以及監(jiān)測這樣確定的頻率分量或多個分量來監(jiān)測纖維的張力的。該方法基于這樣的事實，即拉伸時的光學纖維的振動特性與兩端固定的張力狀態(tài)下的繩的振動特性至少是一次近似地相對應(yīng)的。纖維在根部和第一涂層施加器之間形成了一根拉伸的繩子。
拉伸的繩子的波方程是F＝μ(2Vδ)2……(1)
其中，F(xiàn)是加在纖維上的力，μ是纖維的線性密度，V是基本諧振頻率，以及δ是纖維的懸浮長度。如果測得振動的基本諧振頻率，那么上述力或張力的大小可以通過計算得出。但是，往往頻率的最大峰值是由旋轉(zhuǎn)的機器或其他周期性的振動源所引起的噪聲，而不是由纖維基本振動頻率產(chǎn)生的。
鑒于已有技術(shù)的以上情況，很明顯，改進監(jiān)測光學纖維在拉伸期間的張力的現(xiàn)有方法很有必要。本發(fā)明的目的正是提供這樣一種改進的監(jiān)測系統(tǒng)。
更具體地說，本發(fā)明的一個目的是提供一種能用在線的連續(xù)的方式來監(jiān)測纖維張力的自動的、非接觸的方法。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用來監(jiān)測熱區(qū)域與第一涂層裝置之間的光學纖維張力的改進的方法。本發(fā)明還有一個目的是提供一種即使纖維振動中包括由旋轉(zhuǎn)機器或其他類似的振動而產(chǎn)生的成分，也能產(chǎn)生一精確的張力指示的非接觸纖維張力監(jiān)測方法。
為了實現(xiàn)前面所述的以及其它目的，本發(fā)明的某些方面提供了一種監(jiān)測運動中的纖維張力的方法，它包括以下步驟(a)在垂直于纖維運動的方向檢測纖維的運動;
(b)分析上述檢測到的運動以確定它的許多頻率分量，每一個頻率分量有某一數(shù)值，這些分量中的一個構(gòu)成最大值分量;
(c)將上述最大值分量的頻率加倍，以便得到一雙倍頻率2(fm1);
(d)確定一接近頻率2(fm1)的頻率分量的存在，從而證實該最大值分量就是纖維運動的基本諧振頻率;以及(c)由上述驗證的基本諧振(波)頻率分量確定纖維的張力。
根據(jù)本發(fā)明的一個較佳的實施例，同時還分析第二最高頻率分量fm2以確定是否有一接近兩倍頻率fm2(2fm2)的頻率分量。該接近2(fm1)的分量稱為第一二次諧振分量，而接近2(fm2)的分量稱為第二二次諧振分量。如果第二二次諧振分量在頻率上接近2(fm2)的程度超過第一二次諧振接近2(fm1)的程度，那么就認為fm2是纖維運動的基本諧振頻率。
一表示基本纖維振動頻率的信號用在反饋電路中控制拉伸熔爐的溫度，從而控制拉伸纖維的張力。
下面的附圖作為說明書的一部分，它與說明書一起用來描述本發(fā)明的較佳實施例，并解釋本發(fā)明的主要構(gòu)思。


圖1是纖維拉伸裝置的方框示意圖;
圖2是圖1的纖維位置監(jiān)測器的方框示意圖;
圖3是圖1的帶通濾波器產(chǎn)生的典型位置與時間的波形曲線;
圖4是圖3的纖維位置信號的傅里葉變換;
圖5是表示用來數(shù)字化地光滑圖4的波形的一單位脈沖函數(shù);
圖6是被光滑后的傅里葉頻譜;
圖7是表示用來得到圖6的頻譜的導數(shù)的有所改變的單位階躍函數(shù);以及圖8是用來確定纖維運動的基本諧波頻率的計算機輔助方法的流程表。
參見圖1。圖中畫出了一光學纖維拉伸系統(tǒng)，其中，玻璃預型件10垂直放置在拉伸熔爐的馬弗爐11中。加熱元件12至少對預型件10的底部提供熱量。在進行通常的起動程序之后，纖維14由牽引機20從預型件10的根部13拉伸。在離開馬弗爐11后，纖維14碰到直徑監(jiān)測器15，該監(jiān)測器提供一信號給調(diào)節(jié)牽引機20的速度的反饋控制回路以使纖維直徑保持恒定。纖維14然后經(jīng)過位置監(jiān)測器16、冷卻管17以及涂層器18。該涂層后的纖維也可經(jīng)過一涂層熟化裝置，且如果有必要，還可再經(jīng)過另外的涂層器(未畫出)進行涂層。對預型件垂直向下的驅(qū)動和牽引機驅(qū)動的反饋控制可根據(jù)英因?qū)＠暾圙B2，179，339A提供的控制算法來進行。
根據(jù)本發(fā)明，在確定運動纖維14的張力時，進行下列步驟以避免產(chǎn)生錯誤的張力信號(a)位置檢測器16檢測垂直于纖維運動方向的纖維14的運動。任何一種位置監(jiān)測器，包括專利號為4，692，615的美國專利所公開的Reticon位置檢測系統(tǒng)都能使用，不過較好的裝置是圖2所示的裝置;
(b)分析上述檢測得的運動(情況)，以確定它的頻率分量以及每一個頻率分量的大小;
(c)選擇一個具有最大值的頻率分量fm1;
(d)分析其余的頻率分量，確定頻率fm1是否有一二次諧振(波)頻率。進行該步驟是為了證實上述最大值分量是纖維運動的基本諧波頻率。二次諧波是指2(fm1)即兩倍于頻率fm1的一上下在給定范圍內(nèi)的頻率分量;
(e)然后根據(jù)證實的基波諧波頻率分量確定纖維的張力。
步驟(b)到(e)可由幾個分開的處理機、一數(shù)定計算機、一陣列處理機來完成。步驟(b)，例如，能由專利號為4，692，615的美國專利提供的頻譜分析器完成。
根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，第二最高頻分量fm2也可以認為是纖維運動的基本諧波的可能的候選者。因此分析其余的頻率分量以便確定是否有接近2(fm2)或兩倍于頻率fm2的二次諧波。接近2(fm1)的分量稱為第一二次諧波，而接近2(fm2)的分量則稱為第二二次諧波。如果第二二次諧波在頻率上接近2(fm2)的程度高于第一二次諧波接近2(fm1)和程度，那么fm2就被認為是基本諧波頻率。
類似地可確定是否有一接近于2(fm3)的頻率分量，即兩倍于第三最高頻率分量fm3的頻率。
一拉伸控制計算機47可以包含有用來控制牽引機速度、預型件垂直向下饋送以及熔爐溫度的算法。該計算機47可以采用Digital11/73型計算機。纖維14的直徑由監(jiān)測器15測量，該監(jiān)測器給拉伸控制計算機提供一可對纖維的線性密度進行動態(tài)計算的信號。纖維的振動部分的特征長度可從實際設(shè)備的尺寸測得，但最好通過實驗確定。通過測量基本諧波頻率然后再使用一三輪接觸張力計周期性地測量實際的張力可確定上述特征長度以及系統(tǒng)的校正(定標)。該校正步驟僅在設(shè)備的初始安裝時才需要進行，此外只有設(shè)備的結(jié)構(gòu)有變化時才需要重新校正。為了謹慎起見，上述校正步驟可隔一個時期進行一次例如每年一次。
將一個與基本頻率分量成比例的信號送到拉伸控制計算機中，后者通過將頻率與當前的纖維直徑的結(jié)合，計算出纖維張力，計算時使用下列等式T＝α+βd2V2……(2)其中d是纖維直徑，V是基本諧波頻率，而α和β是從等式(1)由實驗確定的代表綜合參數(shù)的常數(shù)。如圖1所示，來自控制算法48的倍號饋給溫度控制電路49(它也可以是拉伸計算機47的一個組成部分)，然后該電路控制加熱元件12的溫度。例如，熔爐的溫度能控制得保持拉伸張力基本不變。
為了實現(xiàn)本發(fā)明，應(yīng)用了下面的系統(tǒng)。
纖維振動的測量由圖2所示的光學裝置來完成。來自激光器24的光由一圓柱形透鏡26在一水平軸線上分散開，從而提供一纖維能在基間移動和被照射的相當大的區(qū)域。虛線27表示光散開的范圍。光撞到纖維14后，被在所有方向上反射和折射，它大多數(shù)以前方位角折射。由于纖維相對于系統(tǒng)的其余部分的尺寸相當小，因而纖維可以有效地作為分散光的點光源來對待。透鏡30和31設(shè)置在離纖維大約1.2英寸地方，以便把被照射的纖維的圖象在檢測器32和33的表面上重新聚焦成點。纖維離開透鏡的距離、檢測器離開透鏡的距離以及透鏡的焦距決定了系統(tǒng)的放大倍數(shù)。該放大倍數(shù)是正交于透鏡的中心軸線的移動的長度與相應(yīng)的檢測器上的重新聚焦的點的移動長度的比。檢測器32和33是市場上可購得的橫向效應(yīng)單元，它是由L.S.Watkins發(fā)表在《應(yīng)用光學》1979年7月1日的第18卷第13期PP2214-2222上的“激光束折射……梯度剖面”一文所述的那種單元。這些檢測器的每一個都是一個有兩個陽極和一個陰極的硅檢測器。兩個陽極和一公共陰極之間的相對電勢差就是衡量聚焦在檢測器上的光的位置的量度。當光點沿著檢測器的長度方向移動時，陽極與一公共陰極間的電勢差也發(fā)生變化。如果點是在一個檢測器的中央，那么它們的電勢差是相等的。由于透鏡把被照射的纖維的圖象重新聚焦在檢測器上，電勢差就與纖維的位置發(fā)生了聯(lián)系。兩個檢測器用來同時測量在兩個正交平面上的纖維的位置。來自兩個檢測器的信號用在一反饋回路中以確定預型件在X-Y(水平)面上的位置。
由于只需要一個檢測器的輸出信號來提供振動信息，因此僅畫出檢測器33的輸出電路。在一具體的實施中，振動是在垂直于拉伸臺的表面的平面內(nèi)測量的。來自檢測器33的兩個輸出信號由放大器34和35放大，該兩個放大器輸出在電路36中相減，從而在輸出37處得到差值信號。一市場上可購得的放大器可用來完成上述放大和減法功能。在輸出37處的放大/差值信號則代表纖維的瞬時位置。
相類似的放大器/減法器電路單用于檢測器32來得到確定預型件10在X-Y平面上的位置所需的另外的信號。
出現(xiàn)在終端37的纖維位置信號通過一帶通濾波器/放大器39輸入到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器41中。除了提供-50倍的放大以外，電路39僅將1到40Hz之間的頻率輸入到A/D轉(zhuǎn)換器41中。為了除去纖維的位置信號，而只留下振動信息，并且去除有可能混淆在計算結(jié)果中的高頻噪聲，濾波是必要的。由電路39產(chǎn)生的具有代表性的位置與時間的關(guān)系的波形曲線如圖3所示。
放大后的纖維位置信號由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器41轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，上述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器41以12位的分辯率對位置信號每秒鐘采樣100次。由于在轉(zhuǎn)換器41內(nèi)部用了一個高分辯率的電子時鐘作為基準，因此采樣的間隔時間是能得到保證的。在10.24秒的時間間隔內(nèi)，可采集到1024個點。采樣時間和數(shù)據(jù)點的數(shù)量決定了該裝置的分辯率和工作范圍。
纖維的實際張力經(jīng)常有為數(shù)幾克的變動。這種張力變動主要來自纖維直徑控制電路。牽引機的速度被周期性地調(diào)節(jié)，例如每秒鐘一次。當纖維直徑大于或小于設(shè)定點的值時，牽引機拉伸纖維的速度就會比某一平均拉伸速度快或慢一些。由于纖維張力是拉伸速度的函數(shù)，因此纖維張力是發(fā)生變化的。由于這個原因，因此對在下面計算步驟3要討論的數(shù)值頻譜取平均值。另外，纖維運動量也包括許多不是駐波系統(tǒng)的一部分的分量。為了在存在噪聲的情況下達到確定一精確、可靠和穩(wěn)定的張力讀數(shù)的目的，發(fā)展了一些算法。在下面詳細的九個計算步驟中，步驟1到5由陣列處理器45完成，它是7020型數(shù)據(jù)翻譯器，而步驟6到9則由一監(jiān)督(管理)計算機46來完成，它是基于微處理器的80386計算機。為了完成計算步驟1到9，這些市場上可購得的計算機可根據(jù)常用的編程技術(shù)進行編程。
圖8是表示當由位置監(jiān)測器16測得纖維的運動后用來確定纖維運動的基本諧波頻率的計算機輔助過程。具體的計算步驟序號表示在流程圖的適當?shù)墓δ軌K或幾個塊中。如標有“起動”的方框下面的內(nèi)容所示。計算機46先對陣列處理機45和A/D轉(zhuǎn)換器41進行初始化，并且也使這些設(shè)備開始工作。對陣列處理機進行初始化的步驟包括在它的步驟中加進工作序列和初始數(shù)據(jù)值。對A/D轉(zhuǎn)換器進行初始化的步驟包括對它(A/D轉(zhuǎn)換器)提供諸如運行速度和增益之類的初始數(shù)據(jù)值。
計算步驟
1.在進行確定纖維振動的基本頻率的一系列計算步驟中，首先進行快速傅里葉變換(FFT)。該FFT是對包含1024個數(shù)據(jù)點的最后一組數(shù)字化數(shù)據(jù)進行的。這一計算產(chǎn)生512個不同的復合傅里葉系數(shù)。
2.復合傅里葉系數(shù)的值通過將復合的傅里葉系統(tǒng)的實數(shù)值與虛數(shù)值的平方和開平方根得到。這就產(chǎn)生了512個實數(shù)值(1/2個數(shù)據(jù)點的數(shù)目)，把它叫作數(shù)值頻譜。圖4表示這個計算的代表性結(jié)果。
3.當前數(shù)值型頻譜與原先的最后8個計算所得的數(shù)值頻譜(也可以超過或少于8個)一起取平均。此時的計算結(jié)果仍是512個實數(shù)數(shù)。
4.上述平均運算的結(jié)果被數(shù)字化光滑。它是通過一單位脈沖函數(shù)將來自步驟3中的結(jié)果旋轉(zhuǎn)(卷積)得到的。該過程類似于“矩形(小間隙)波串平均”。上述單位脈沖函數(shù)如圖5所示。用來進行計算的陣列處理機不能完成旋轉(zhuǎn)(卷積)運算，所以，實際上是對單位脈沖平均頻譜兩者進行FFT計算，然后兩個復合陣列相乘。然后計算該結(jié)果的逆FFT。這種旋轉(zhuǎn)(卷積)和FFT的特性是很普通的。該步驟的結(jié)果也是一個512個實數(shù)數(shù)據(jù)點的陣列。為了增大光滑量，可以加寬該單位脈沖函數(shù)。如果單位脈沖函數(shù)的寬度僅是1，那么將不發(fā)生任何光滑過程。圖6表示該運算過程的一個代表性結(jié)果，它是通過單位階躍函數(shù)的寬度N是6的數(shù)字化光滑操作(運算)而得到的。
5.將步驟4得到的結(jié)果再旋轉(zhuǎn)(卷積)。但此時是改用圖7所示的脈寬N為6的單位階躍函數(shù)來進行的。實際計算是如步驟4(FFTS相乘)所示那樣來完成的。也就是說，陣列處理機對圖7的修改過的單位階躍函數(shù)和圖6所示的平滑的信號計算FFT，然后兩個復合的陣列相乘。然后計算該結(jié)果的逆FFT。此步驟的結(jié)果是512個實數(shù)的陣列，它代表來自步驟4的結(jié)果的導數(shù)。這個導數(shù)是在用于旋轉(zhuǎn)(卷積)的修改的單位階躍函數(shù)的寬度上的導數(shù)。如果上述修改的單位階躍函數(shù)的寬度增加，這個計算結(jié)果將更平滑，但是失去了分辯率。
6.對步驟5的結(jié)果現(xiàn)在進行掃描，以便尋找所有頻率“峰值”，即光滑后的頻譜的斜率是零的點。它是通過尋找步驟6陣列結(jié)果中所有結(jié)果是零的點來得到的。在大多數(shù)情況下，由于點的數(shù)量不是無限的，因為導數(shù)為零的位置不在一精確的點上，因此精確的零導數(shù)的位置是不知道的。所以，波峰值也定義為兩個點之間且當較低的一邊(左邊)有一個正的斜率和較高的一邊(右邊)有一個負的斜率時的兩點之間。另外，為了防止頻譜中的噪聲的點被檢測出，還要求選的峰值上的點的光滑后的頻譜的值在某一閾值之上?？傊瞬襟E的結(jié)果是步驟5的結(jié)果中其值為零或者相鄰的兩個值有相反符號的所有的點，并且點的值如步驟4所示大于噪聲閾值。
7.從步驟6得到的頻率峰值按照值的大小排列，最大的峰值排在第一位，等等。
8.為了確定二次諧波的存在，分析最上面的三個峰值。具有另一峰值位于最接近于理想的二次諧波的位置的峰值被定義為基本頻率。如果幾個最高的峰值中沒有一個在理想二次諧波位置的1.5HZ范圍內(nèi)，那么作為一個安全措施，就認為沒有基本頻率而不予指定。
9.步驟1到8可以周期性地重復。然而，一量找到了一個基本頻率，最好計算就“鎖”到該頻率上。對算法的后來的計算，僅在先前計算的“鎖域”內(nèi)的頻率峰值才在步驟7和8中加以考慮。如果在鎖域內(nèi)找不到頻率，那么需對整個算法進行評估。這樣做是為了防止在計算過程中混進虛假的信號。實際上，頻率是不可能很快地改變的，把算法尋找基本頻率的范圍縮小是對該算法的一個較切合實際的方法。尋找基本頻率的一個有用的范圍是2HZ。即使當一峰值是在該鎖域內(nèi)，必須有二次諧波頻率存在這樣一個條件仍然是需要的。
下面假定的例子是本發(fā)明方法的工作過程的代表性例子。在計算機46中進行步驟6之后產(chǎn)生了下列頻率峰值表頻率(HZ) 數(shù)值8.1 7511.0 9016.5 3523.1 2030.0 17進行步驟7以后產(chǎn)生下列數(shù)值次序的排列頻率(HZ) 數(shù)值11.0 908.1 7516.5 3523.1 2030.0 17為了尋找二次諧波，在步驟8中對最大的三個峰值進行分析。
頻率 頻率 接近于頻率×2(HZ) ×2 的頻率 差值11.0 22.0 23.1 1.18.1 16.2 16.5 0.316.5 33.0 30.0 3因為另一個頻率峰值離它的理想的二次諧波僅差0.3HZ，由此可確定8.1HZ的頻率是基本的諧波頻率。因為22.0HZ(兩倍于11.0HZ)的頻率與最接近的頻率峰值的差是1.1HZ，大于0.3HZ，所以具有最大值的頻率分量被排除在外。至于第三最高頻率峰值16.5Hz，由于最接近的頻率峰值與理想的二次諧波相差3.0Hz，在可允許的差值1.5Hz之外，因而第三最高頻率峰值16.5Hz也被排除。所以，在10.5Hz和16.5Hz的峰值是噪聲。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測運動纖維的張力的方法，其特征在于它包括下列步驟檢測與纖維移動方向垂直的方向上的纖維運動；分析檢測到的運動，由此確定它的多個頻率分量，每一個頻率分量有一數(shù)值，并且選擇構(gòu)成最大值分量的頻率分量fm1，進一步分析上述多個頻率分量以確定是否存在fm1的諧波，從而驗證該最大值分量是纖維運動的基本諧波頻率；以及由上述驗證過的基本諧波頻率分量確定上述纖維的張力。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進一步的分析步驟包括將最大值分量加倍，得到一兩倍的頻率2(fm1);以及確立接近上述兩倍頻率2(fm1)的頻率分量的存在，以驗證該最大值分量就是纖維運動的基本諧波頻率。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于分析步驟包括從上述多個頻率分量中至少分別選擇第一和第二最高值頻率分量fm1和fm2;加倍步驟進一步包括將頻率分量fm2加倍得到2(fm2);以及確立步驟包括檢查上述多個頻率分量，從而確定存在一接近頻率2(fm1)的頻率分量，一接近2(fm1)的頻率分量稱為第一二次諧波;檢查上述多個頻率分量，從而確定存在一接近頻率2(fm2)的頻率分量，一接近2(fm2)的頻率分量稱為次第二二次諧波;以及如果上述第二二次諧波在頻率上接近2(fm2)的程度高于上述第一二次諧波接近2(fm1)的程度，那么選擇上述第二二次諧波為基本諧波。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于檢測步驟包括在拉伸熔爐中加熱光學纖維預型件;從上述預型件中拉伸光學纖維;將上述纖維經(jīng)過涂層裝置，在那里將涂層加到上述光學纖維上;以及檢測位于上述預型件與上述涂層裝置之間的位置處的光學纖維的運動。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于它進一步包括根據(jù)確定的纖維張力控制上述拉伸熔爐的溫度的步驟。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于它進一步包括下列步驟根據(jù)確定的纖維張力控制上述拉伸熔爐的溫度以保持上述纖維的張力基本上不變直到該拉伸步驟結(jié)束為止。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述檢測步驟包括在拉伸熔爐中加熱光學纖維預型件;從上述預型件中拉伸光學纖維;將上述纖維經(jīng)過涂層裝置，在那里將涂層加到上述光學纖維上;以及檢測位于上述預型件與上述涂層裝置之間的位置處的光學纖維的運動。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于它進一步包括根據(jù)確定的纖維張力，控制上述拉伸熔爐的溫度。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于它還包括根據(jù)確定的纖維張力，控制上述拉伸熔爐的溫度以便保持上述纖維的張力基本上不變直到該拉伸步驟結(jié)束為止。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于它還包括根據(jù)確定的纖維張力控制上述拉伸熔爐的溫度。
11.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于它還包括根據(jù)確定的纖維張力控制上述拉伸熔爐的溫度以便保持上述纖維的張力基本上不變直到該拉伸步驟結(jié)束為止。
12.一種用來檢測運動中的纖維的張力的方法，其特征在于它包括以下步驟在一拉伸熔爐中加熱光學纖維預型件;從上述預型件中拉出光學纖維;將上述光學纖維經(jīng)過涂層裝置，在那兒將涂層加到上述光學纖維上;以及檢測上述纖維的在垂直于纖維運動的方向上的運動，上述運動是在上述預型件與上述涂層裝置之間的一個位置處檢測的;分析上述檢測得的運動以確定它的多個頻率分量，每一頻率分量有一數(shù)值，選擇構(gòu)成最大值分量的一個頻率分量fm1;將上述最大值分量的頻率加倍，從而得到一兩倍的頻率2(fm1);確定一接近于上述兩倍的頻率2(fm1)的頻率分量的存在，以驗證該最大值分量是纖維運動的基本諧波頻率;從上述證實了的基本諧波頻率分量中確定上述纖維的張力;以及根據(jù)上述已確定了的上述纖維運動的基本諧波頻率控制上述拉伸熔爐的溫度。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于上述分析步驟包括從上述多個頻率分量中至少分別選擇第一和第二最高值頻率分量fm1和fm2;上述加倍步驟進一步包括加倍頻率分量fm2以獲得2(fm2)頻率，以及驗證步驟包括檢查多個頻率分量以便確定存在一接近于頻率2(fm1)的頻率分量，該頻率分量稱為第一二次諧波;檢查多個頻率分量以便確定存在一接近于頻率2(fm2)的頻率分量，該接近2(fm2)的頻率分量稱為第二二次諧波;以及如果上述第二二次諧波在頻率上接近2(fm2)的程度超過上述第一二次諧波接近2(fm1)的程度，那么選擇上述次第二二次諧波作為基本諧波。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測光導纖維在拉伸期間的張力的非接觸方法。檢測垂直于纖維運動的方向上的纖維的運動。分析檢測出的運動以確定它的多個頻率分量，每一頻率分量有一數(shù)值，其中一個分量構(gòu)成最大值分量。將最大值分量的頻率加倍，從而得到一兩倍的頻率。確定一接近于兩倍頻率的頻率分量的存在，從而證實該最大值分量是纖維運動的基本諧波頻率。然后從驗證過的基本諧波頻率分量確定纖維的張力。
文檔編號G01L5/04GK1060715SQ91109550
公開日1992年4月29日 申請日期1991年10月5日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月5日
發(fā)明者G·E·史密斯 申請人:康寧公司