花样内在线涂层缺陷检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种检测缺陷的系统（１０），利用一个或多个空间上分开的正交均衡光束（２２和２４）射到经涂敷的光纤（３２）上，而光能通过光纤（３２）及其涂层（３１）的整个宽度。当光通过质量合格的光纤（３２）和涂层（３１）时，由照射到经涂敷的光纤（３２）上的光束的前方散射部形成一个具有预计的强度等级的具体花样。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种花样内在线涂层缺陷检测系统。由于光纤在光通讯系统中的应用不断扩大，对光纤的制造和随后的处理工艺仍然急待研究和开发。通常光纤是在连续的工艺中加工出来的，这些工艺包括从热软化玻璃预型件中拉制出细玻璃丝即纤维。此外，为了保护玻璃纤维不受环境的影响及提高纤维的结构强度，通常，拉制出玻璃纤维后还要在其表面涂敷某种聚合物材料。由于玻璃纤维构成光通讯系统的一部分时必须限制在相当严格的工作条件下使用，所以对光纤的制造工艺必须进行精确地监测和控制。此外，如果在拉制过程中涂敷在光纤上的保护层中存在任何缺陷，光纤的很多工作性能会受到影响。因此，不仅要对玻璃丝的拉制过程进行监测，还应对涂敷的工艺过程进行监测。以往人们在提高监测和检验光纤涂层的精度方面作了各种努力。在拉制过程中，如直径、椭圆度、纤维一涂层的同心度等参数中的每一参数的变化是相当缓慢的，目前往往是通过涂敷涂层的装置上的不同调节机构来测量和控制这些参数。一般是采用各种扫描技术的装置来监测上述有关的缓慢改变的参数。通过把正交的光束射到有涂层的光纤上的方法监测光纤聚合物涂层的纤维一涂层同心度的一个具体方案已经公开。关于这种监测同心度方法的具体细节可以参考RalphE.Frazee，Jr和davidH.Smithgald的题为“纤维一涂层同心度的高速测量和控制”的论文，该论文刊载在“theBellSystemTechnicalJournal”1981年11月Vol.60，No.9.P2065-2080中，它可作为与本申请相关的参考文件。然而，目前用于测量上述有关的缓慢变化的参数的具体装置不能准确地鉴别和响应与缺陷有关的在拉制流程速度下持续时间短暂的信号。用现有的采用扫描技术的各种涂层监测器常常会使这类缺陷漏检。在用现有装置检测不到的持续时间短暂的信号中有反映由夹杂颗粒状物而改变涂层直径所引起的缺陷的信号、由在表面频繁喷出的气泡所引起的缺陷的信号或由涂敷装置模具产生的高粘颗粒所引起的缺陷的信号。这些具体缺陷中的每一种缺陷都是典型的缺陷类型，在后续的处理过程中都可能使光导产品报废。现有的装置只能一致性地、精确地检测出那些非常大的缺陷。能够独立地检测出持续时间短的缺陷的改进系统作为在线光纤处理装置的一部分应该在光纤装入工作的光缆之前对缺陷的周围进行再处理，这样既可节省产品材料又可节约生产时间，此外，还提高了最后安装在光通讯系统中的光纤的质量。根据上述问题，本专利技术需要提供一种看来现有技术还没有提供的能精确检测可能存在于涂敷到光纤上的涂层中的缺陷的可靠系统。此外，所需求的涂层缺陷检测系统应采用无损检测技术，以便使检测操作不会降低涂敷过的纤维的质量。再者，所寻求的涂层缺陷检测系统应能对持续时间很短的缺陷进行可靠的检测，并适于加入制造光纤的传统的在线处理工序中。借助于在本说明第3页中进一步限定的本专利技术的花样内的在线涂层缺陷检测系统已经克服了现有技术中的上述缺点。概括地说，本专利技术提供了一种系统和一种方法，即1.一种用于检测涂层内部缺陷的系统，其特征在于包括用光照射经涂敷的细丝的装置，以便形成一个表示前进路径上、预期的前方散射花样，及产生光照射到质量合格的涂层上的光强度;以及用于监测在前方散射花样内当光减少时的光强的装置，光的减少就表示涂层内部存在缺陷。以及(1).如上面第1项所述的检测缺陷的系统，其特征在于用于照射经涂敷的细丝的装置至少包括一个激光光源。(2).如上面第(1)项所述的检测缺陷的系统，其特征在于上述照射装置还包括光束分束器，该分束器将激光光源发射出的单光束至少分成两束大体上相等的光束。(3).如上面第1项所述的检测缺陷的系统，其特征在于上述监测装置至少包括两个精确定位在前方散射花样内部的光电二极管。(4).如上面第1项所述的检测缺陷的系统，其特征在于上述经涂敷的细丝由至少两束正交校准的光束照射。(5).如上面第1项所述的检测缺陷的系统，其特征在于照射经涂敷的细丝的光的束宽大于涂敷细丝的外径。2.一种检测层内部缺陷的方法，其特征在于包括下列步骤用光照射经涂敷的细丝，以便形成一个表示前进路径上的预期的前方散射花样，并产生光照射到质量合格的涂层上的光强度;以及监测在前方散射花样内当光减少时的光强度，光的减少就表示涂层内部存在缺陷。以及(a).如上面第2项所述的检测缺陷的方法，其特征在于经涂敷的细丝至少被两束正交准的光束照射。(b).如上面第2项所述的检测缺陷的方法，其特征在于照射经涂敷的细丝的光的束宽至少大于涂敷细丝的直径。(c).如上面第2项所述的检测缺陷的方法，其特征在于至少用两个精确定位在前方散射花样内的光电极管来监测前方散射花样的光强。附图说明图1是本专利技术的花样内涂层缺陷检测系统的光学一机械布置的顶视图。图2是涂敷过的光纤横截面的折射光的光束射线径迹图;图3是用于完成本专利技术工作的总体电路的方框图;图4是用于本专利技术的输入放大器和补偿电路的电气原理图。图1中示出了本专利技术的连续的花样内涂层缺陷检测系统10的光学和机械结构，检测系统10主要包括双轴空间分开的正交照明光路系统，从而产生两束通过一根涂敷过的光纤的光。更具体地说，本专利技术是利用花样内检测技术对被照亮的涂敷过的纤维的具体部位的涂层缺陷进行检测。虽然本专利技术的优选实施例是对涂敷到玻璃光纤上的涂层进行检测，但是需要指出对于其它的非玻璃丝材料上的涂层缺陷也可以利用本专利技术进行检测。术语“花样内检测”是指一种检测技术，即把某种类型的光检测器件精确地定位在光照射到经恰当涂敷的光纤上时所形成的前进散射花样内部。为了确定涂层中的缺陷，花样内检测技术连续地监测在预期和前方散射花样内部当接收的光减少时的光强。上述光强的减少表明存在缺陷，该缺陷使照射到经涂敷的光纤上的部分光散射到正常的前进散射花样的外面。从图1中可见，一个氦氖激光器12发射一束光14，这束光被镜16反射到光束扩展器18。在该优选实施例中采用的是6倍光束扩展器。光束14由分束镜20(最好是50/50的立方体型的)分束，然后沿着两个分开的光路22和24行进。虽然采用了三个可调的镜26、28和30，沿着光路22和24行进的分开的光束被成正交地射到具有涂层31的光纤32上，但是这两束光22和24应以相对其相互间和基板34来说稍微不同的高度射到光纤32上。这个可取的在光纤上的高度差约为1/8英寸，这样可以保证形成的两个前进的散射花样相互间基本上不发生干扰。此外，把基板34切去的那部分指定为光纤直通开口38。当光纤32沿光纤处理路径行进时，光纤32沿基板34的法线方向通过开口38。四个透镜/检测器导轨组件40，42，44和46最好定位于两束光路22和24的前进散射花样中，具体地说，组件40和44接收通过镜26和28的光束22的前方散射，而组件42和46接收通过镜30的光束24的前方散射。组件40、42、44和46在物理结构上是相同的，每个组件都由一个圆柱形透镜和一个辅助光检测器构成。每个组件的特定布置是利用调整导轨而使操作者能将透镜相对于其相应的光检测器精确定位来完成的。组件40、42、44和46的各个光学-机械部件的细节此处没有具体表示出来，但需要指出的是能实现本专利技术的任何公知的用于固定和校准透镜相对于光检测器的位置的机构都可采用。然而，下面仍将描述一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测涂层内部缺陷的系统，其特征在于包括：用光照射经涂敷的细丝的装置，以便形成一个表示前进路径上、预期的前方散射花样，及产生光照射到质量合格的涂层上的光强度；以及用于监测在前方散射花样内当光减少时的光强的装置，光的减少就表示涂层内部存在缺陷。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小RE弗雷齐，CR拉夫莱斯，PM莫里斯，DH史密思加尔，
申请(专利权)人：美国电话及电报公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]