CN219950843U - 一种光纤预制棒折射率自动控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光纤预制棒折射率自动控制***，涉及光纤生产技术领域，包括与VAD沉积设备对应的PLC控制***及气体流量控制器，PLC控制***与气体流量控制器通信控制连接，PLC控制***连接有产品追溯管理***，且PLC控制***与产品追溯管理***相互通信反馈连接；产品追溯管理***中设有通信连接的检测结果输入模块和检测结果储存模块；PLC控制***中设有依次通信反馈连接的目标值模块、对比模块、对比结果储存模块、折射率判定模块、流量调整反馈模块，检测结果储存模块与对比模块通信反馈连接，流量调整反馈模块与气体流量控制器通信控制连接。本实用新型能够在芯棒沉积过程中自动调整四氯化锗流量，降低人工劳动强度，提高生产效率。

Description

一种光纤预制棒折射率自动控制***

技术领域

本实用新型涉及光纤生产技术领域，尤其涉及一种光纤预制棒折射率自动控制***。

背景技术

光纤预制棒的芯棒包括芯层和包层，为了满足光纤全反射传输信号的要求，需要在沉积生产过程中在芯层掺杂少量的四氯化锗来调节光纤的折射率。目前四氯化锗的供应方式是通过加热四氯化锗，使四氯化锗沸腾变成蒸汽，然后将四氯化锗气体送往沉积炉参加化学反应。四氯化锗气体输入流量是通过(气体流量控制器)来控制的，随着沉积情况及环境的变化，光学性能折射率并不是一直不变的，因此需要经常调整四氯化锗的流量来调整折射率。及时准确地调整四氯化锗流量，对稳定芯棒光学性能、提高光纤预制棒品质具有重要作用。

传统方式中对芯棒光学折射率的调整流程为：先沉积生产出疏松体，再经过脱水和烧结变成玻璃体，接着经过拉伸后变成一支细长的玻璃棒(芯棒)，然后将玻璃棒放在光学检测设备上测量光学折射率和包芯比，最后工程师根据测量的结果和目标值进行比对后，调整下一个沉积产品的光学性能。

在上述调整流程中，实际测量结果和目标值的比对需要依赖工程师完成，从开始沉积产品到产品检测完成需要花费35小时至40小时，如果检测结果在工程师非在岗时间出来，要么需要工程师加班比对，这样导致工程师需要随时加班，多有不便且劳动强度大；要么需要等待工程师上班后才可以比对结果、调整流量，这样严重影响生产效率，加大生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光纤预制棒折射率自动控制***，其能够在芯棒沉积过程中及时准确地自动调整四氯化锗流量，降低对工程师的依赖，降低人工劳动强度，提高生产效率，提高芯棒的光学性能及预制棒品质。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种光纤预制棒折射率自动控制***，包括与VAD沉积设备对应的PLC控制***及气体流量控制器，所述PLC控制***与气体流量控制器通信控制连接，所述PLC控制***连接有产品追溯管理***，且所述PLC控制***与产品追溯管理***相互通信反馈连接；

所述产品追溯管理***中设有通信连接的检测结果输入模块和检测结果储存模块，通过所述检测结果输入模块将折射率检测值输入，并反馈储存在检测结果储存模块中；

所述PLC控制***中设有依次通信反馈连接的目标值模块、对比模块、对比结果储存模块、折射率判定模块、流量调整反馈模块，所述检测结果储存模块与对比模块通信反馈连接，所述流量调整反馈模块与气体流量控制器通信控制连接，且所述折射率判定模块内设有折射率判定及流量调整规则；

所述对比模块对检测结果储存模块输入的折射率检测值及目标值模块设定的折射率目标值进行对比，并将对比结果反馈到对比结果储存模块中；所述对比结果储存模块将对比结果反馈到折射率判定模块，所述折射率判定模块根据折射率判定及流量调整规则对接收的对比结果进行判定，判断是否需要进行四氯化锗流量调整，并将流量调整指令发送到流量调整反馈模块；所述流量调整反馈模块根据流量调整指令控制气体流量控制器调整VAD沉积设备的四氯化锗流量。

通过采用上述技术方案，芯棒光学参数检测完成后，检测人员将折射率检测值通过检测结果输入模块输入并反馈储存到检测结果储存模块中。事先根据生产的芯棒具体类型，在目标值模块中输入折射率目标值，当检测结果储存模块接收到折射率检测结果后，将折射率检测结果反馈到对比模块，同时目标值模块将折射率目标值反馈到对比模块，对比模块对接收的折射率检测值及折射率目标值进行对比，并将对比结果反馈到对比结果储存模块中，然后再反馈到折射率判定模块。折射率判定模块根据设定的折射率判定及流量调整规则，对接收的对比结果进行判定，判断是否需要进行四氯化锗流量调整，并将流量调整指令发送到流量调整反馈模块。流量调整反馈模块根据流量调整指令控制气体流量控制器调整VAD沉积设备的四氯化锗流量，新流量的四氯化锗即可输送到VAD沉积设备的喷灯处参与化学反应。

本实用新型利用通信联动的PLC控制***和产品追溯管理***，根据输入的折射率检测结果自动判断四氯化锗流量是否需要调整，且自动控制气体流量控制器执行相关流量调整指令，从而在芯棒沉积过程中及时准确地自动调整四氯化锗流量，无需工程师随时待命人为判断，降低对工程师的依赖，降低人工劳动强度，同时保证芯棒沉积的连续生产，提高生产效率，提高芯棒的光学性能及预制棒品质。其中，PLC控制***和产品追溯管理***之间相互通信反馈连接，PLC***还将自动判断四氯化锗流量是否需要调整的工作过程反馈到产品追溯管理***，以便后期快速准确地追本溯源，提高生产透明度。

将本实用新型运用到芯棒沉积生产中时，使得折射率平均调整时间降低了5小时左右，降低了下一芯棒沉积时折射超出设计目标的风险，光纤的光学性能稳定性提高了20％左右。

进一步地，所述折射率判定及流量调整规则为：对比结果在目标值±0.01范围内时，不需要调整四氯化锗流量；对比结果高于目标值0.02时，四氯化锗流量降低4sccm；对比结果低于目标值0.02时，四氯化锗流量增加4sccm；对比结果高于目标值0.01时，四氯化锗流量降低2sccm；对比结果低于目标值0.01时，四氯化锗流量增加2sccm；连续三次对比结果大于目标值0.01时，四氯化锗流量降低3sccm；连续三次对比结果小于目标值0.01时，四氯化锗流量增加3sccm；连续三次对比结果之间呈连续上升趋势时，四氯化锗流量降低1sccm；连续三次对比结果之间呈连续下降趋势时，四氯化锗流量增加1sccm。

通过采用上述技术方案，折射率判定模块接收到对比结果储存模块反馈的对比结果后，根据折射率判定及流量调整规则，自动判断四氯化锗流量是否需要调节，并精确给出四氯化锗流量增加或减少多少的具体指令，并将流量调整指令发送到流量调整反馈模块。上述折射率判定及流量调整规则是工程师通过多年工作经验反复调整总结出来的，进行数字化和逻辑化后写入PLC***，经过为期半年的试运行测试，形成能够满足企业生产需要的折射率判定及流量调整规则。

进一步地，所述折射率判定模块还通信连接有报警模块，且所述报警模块与产品追溯管理***通信反馈连接；当所述折射率判定模块接收的对比结果不在折射率判定及流量调整规则内时，所述报警模块发出警报。

通过采用上述技术方案，当折射率判定模块接收的对比结果不在折射率判定及流量调整规则内时，表示四氯化锗流量差异过大，报警模块发出警报并反馈到产品追溯管理***，提醒工作人员检查VAD沉积设备，人为判断四氯化锗流量调节度，避免因设备问题导致的四氯化锗流量过大或过小，保证芯棒的正常生产及生产质量。

进一步地，所述产品追溯管理***中还设有流量调整储存模块，所述流量调整反馈模块与流量调整储存模块通信反馈连接。

通过采用上述技术方案，流量调整反馈模块将接收的流量调整指令反馈并储存到流量调整储存模块中，便于后续快速追本溯源，同时便于产品溯源管理***进行下一步向工程师发送邮件的操作。

进一步地，所述产品追溯管理***中还设有邮件发送模块，所述流量调整储存模块与邮件发送模块通信反馈连接，且所述邮件发送模块连接有终端，所述邮件发送模块将流量调整储存模块反馈的结果发送到终端。

通过采用上述技术方案，邮件发送模块将流量调整储存模块接收的流量调整指令发送到工程师的终端，便于工程师确认流量调整指令是否正确，以保证四氯化锗流量调整的准确性。这样工程师无需到现场即可了解折射率检测结果及四氯化锗流量调整情况，有效降低人工劳动强度，保证芯棒生产的连续性，提高生产效率。

进一步地，所述PLC控制***中还设有指令修正模块，所述终端与指令修正模块通信控制连接，所述指令修正模块与流量调整反馈模块通信反馈连接。

通过采用上述技术方案，当工程师从终端发现流量调整指令有误差时，可以远程利用终端通过指令修正模块向流量调整反馈模块发送正确的流量调整指令，保证流量调整反馈模块可以控制气体流量控制器准确调节四氯化锗的流量，保证芯棒生产的稳定性。

进一步地，所述报警模块还与终端通信反馈连接，所述报警模块与产品追溯管理***之间的报警方式为声光报警，所述报警模块与终端之间的报警方式为邮件、电话或短信中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，当折射率判定模块接收的对比结果不在折射率判定及流量调整规则内时，报警模块还将警报信息发送到终端，以便提醒工程师及时处理异常情况。其中，报警模块与产品追溯管理***之间的报警方式为声光报警，这样便于快速直观地提醒工作人员及时处理。而报警模块与终端之间的报警方式为邮件、电话或短信中的一种或多种，采用相对柔和但能及时提醒工程师的报警方式，以保证工程师处理异常问题的时效性。

进一步地，所述产品追溯管理***和PLC控制***还通信反馈连接有数据库，所述数据库与终端通信反馈连接，且其之间设有加密模块。

通过采用上述技术方案，产品追溯管理***和PLC控制***将其相应的操作均反馈到数据库中，以便后续对生产的追本溯源。其中，数据库与终端通信反馈连接，且其之间设有加密模块，这样在保证工程师可以随时利用终端远程了解生产信息的同时，保证生产数据的保密性和安全性。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型利用通信联动的PLC控制***和产品追溯管理***，根据输入的折射率检测结果，折射率判定模块利用折射率判定及流量调整规则，及时准确地判断四氯化锗流量是否需要调整及流量调整的具体值，且自动控制气体流量控制器执行相关流量调整指令，从而在芯棒沉积过程中及时准确地自动调整四氯化锗流量，无需工程师随时待命人为判断，降低对工程师的依赖，降低人工劳动强度，同时保证芯棒沉积的连续生产，提高生产效率，提高芯棒的光学性能及预制棒品质；

2、本实用新型运用到芯棒沉积生产中时，使得折射率平均调整时间降低了5小时左右，降低了下一芯棒沉积时折射超出设计目标的风险，光纤的光学性能稳定性提高了20％左右；

3、本实用新型使用时，能够利用邮件发送模块将流量调整指令发送到终端，便于工程师远程确认流量调整指令是否正确，以保证四氯化锗流量调整的准确性；

4、本实用新型使用时，当工程师从终端发现流量调整指令有误差时，可以远程利用终端通过指令修正模块向流量调整反馈模块发送正确的流量调整指令，保证流量调整反馈模块可以控制气体流量控制器准确调节四氯化锗的流量，保证芯棒生产的稳定性。

附图说明

图1是一种光纤预制棒折射率自动控制***的结构示意图。

图中，1、PLC控制***；11、目标值模块；12、对比模块；13、对比结果储存模块；14、折射率判定模块；141、折射率判定及流量调整规则；15、流量调整反馈模块；16、报警模块；17、指令修正模块；2、气体流量控制器；3、产品追溯管理***；31、检测结果输入模块；32、检测结果储存模块；33、流量调整储存模块；34、邮件发送模块；4、终端；5、数据库；51、加密模块；6、VAD沉积设备。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种光纤预制棒折射率自动控制***，如图1所示，包括与VAD沉积设备6对应的PLC控制***1及气体流量控制器2，PLC控制***1与气体流量控制器2通信控制连接，且PLC控制***1通过气体流量控制器2控制调整VAD沉积设备6上喷灯的气体流量。PLC控制***1连接有产品追溯管理***3，且PLC控制***1与产品追溯管理***3相互通信反馈连接，产品追溯管理***3可以将输入的数据传输到PLC控制***1中进行处理，PLC控制***1也可以将数据处理过程及处理结果反馈到产品追溯管理***3重进行储存，以备后续对生产情况进行快速准确的追本溯源。其中，产品追溯管理***3和PLC控制***1还通信反馈连接有数据库5，产品追溯管理***3和PLC控制***1将其相应的操作均反馈到数据库5中进行储存。

如图1所示，产品追溯管理***3中设有通信连接的检测结果输入模块31和检测结果储存模块32，芯棒光学参数检测完成后，检测人员将折射率检测值通过检测结果输入模块31输入并反馈储存到检测结果储存模块32中。在PLC控制***1中设有依次通信反馈连接的目标值模块11、对比模块12、对比结果储存模块13、折射率判定模块14、流量调整反馈模块15，检测结果储存模块32与对比模块12通信反馈连接，流量调整反馈模块15与气体流量控制器2通信控制连接，且折射率判定模块14内设有折射率判定及流量调整规则141。

如图1所示，事先根据生产的芯棒具体类型，在目标值模块11中输入折射率目标值，当检测结果储存模块32接收到折射率检测结果后，将折射率检测结果反馈到对比模块12，同时目标值模块11将折射率目标值反馈到对比模块12，对比模块12对接收的折射率检测值及折射率目标值进行对比，并将对比结果反馈到对比结果储存模块13中，然后再反馈到折射率判定模块14。折射率判定模块14根据设定的折射率判定及流量调整规则141，对接收的对比结果进行判定，判断是否需要进行四氯化锗流量调整，并精确给出四氯化锗流量增加或减少多少的具体指令，然后将流量调整指令发送到流量调整反馈模块15。流量调整反馈模块15根据流量调整指令控制气体流量控制器2调整VAD沉积设备6的四氯化锗流量，新流量的四氯化锗即可输送到VAD沉积设备6的喷灯处参与化学反应。

其中，在本实施例中，折射率判定及流量调整规则141是工程师通过多年工作经验反复调整总结出来的，进行数字化和逻辑化后写入PLC***，经过为期半年的试运行测试，形成能够满足企业生产需要的折射率判定及流量调整规则141。具体为：对比结果在目标值±0.01范围内时，不需要调整四氯化锗流量；对比结果高于目标值0.02时，四氯化锗流量降低4sccm；对比结果低于目标值0.02时，四氯化锗流量增加4sccm；对比结果高于目标值0.01时，四氯化锗流量降低2sccm；对比结果低于目标值0.01时，四氯化锗流量增加2sccm；连续三次对比结果大于目标值0.01时，四氯化锗流量降低3sccm；连续三次对比结果小于目标值0.01时，四氯化锗流量增加3sccm；连续三次对比结果之间呈连续上升趋势时，四氯化锗流量降低1sccm；连续三次对比结果之间呈连续下降趋势时，四氯化锗流量增加1sccm。

如图1所示，在本实施例中，PLC控制***1中还设有与折射率判定模块14通信连接的报警模块16，且报警模块16与产品追溯管理***3通信反馈连接。当折射率判定模块14接收的对比结果不在折射率判定及流量调整规则141内时，表示四氯化锗流量差异过大，报警模块16发出警报并反馈到产品追溯管理***3，提醒工作人员检查VAD沉积设备6，人为判断四氯化锗流量调节度，避免因设备问题导致的四氯化锗流量过大或过小，保证芯棒的正常生产及生产质量。其中，报警模块16与产品追溯管理***3之间的报警方式为声光报警，便于快速直观地提醒工作人员及时处理。

如图1所示，产品追溯管理***3中还设有流量调整储存模块33，流量调整反馈模块15与流量调整储存模块33通信反馈连接。流量调整反馈模块15将接收的流量调整指令反馈并储存到流量调整储存模块33中，便于后续快速追本溯源，同时便于产品溯源管理***进行下一步向工程师发送邮件的操作。

如图1所示，产品追溯管理***3中还设有邮件发送模块34，流量调整储存模块33与邮件发送模块34通信反馈连接，且邮件发送模块34连接有终端4，邮件发送模块34将流量调整储存模块33反馈的结果发送到终端4。PLC控制***1中还设有指令修正模块17，终端4与指令修正模块17通信控制连接，指令修正模块17与流量调整反馈模块15通信反馈连接。其中，终端4可以为手机、电脑等。

如图1所示，邮件发送模块34将流量调整储存模块33接收的流量调整指令发送到工程师的终端4，便于工程师确认流量调整指令是否正确，以保证四氯化锗流量调整的准确性，这样工程师无需到现场即可了解折射率检测结果及四氯化锗流量调整情况。当工程师从终端4发现流量调整指令有误差时，可以远程利用终端4通过指令修正模块17向流量调整反馈模块15发送正确的流量调整指令，保证流量调整反馈模块15可以控制气体流量控制器2准确调节四氯化锗的流量，保证芯棒生产的稳定性。

如图1所示，报警模块16还与终端4通信反馈连接，且报警模块16与终端4之间的报警方式为邮件、电话或短信中的一种或多种。这样当折射率判定模块14接收的对比结果不在折射率判定及流量调整规则141内时，报警模块16还将警报信息发送到终端4，以便提醒工程师及时处理异常情况。而报警模块16与终端4之间的报警方式为邮件、电话或短信中的一种或多种，采用相对柔和但能及时提醒工程师的报警方式，以保证工程师处理异常问题的时效性。

如图1所示，数据库5还与终端4通信反馈连接，且其之间设有加密模块51，这样在保证工程师可以随时利用终端4远程了解生产信息的同时，保证生产数据的保密性和安全性。其中，加密模块51的加密方式可以是密码、指纹、人脸识别、虹膜等方式中的一种或多种，以保证加密的安全性。

其中，本实施例中各模块的计算机程序技术均基于现有技术中成熟的计算机技术，不做过多赘述。

本实用新型的工作原理和使用方法：

事先根据生产的芯棒具体类型，在目标值模块11中输入折射率目标值，芯棒检测完成后，检测人员将折射率检测值通过检测结果输入模块31输入并反馈储存到检测结果储存模块32中。检测结果储存模块32接收到折射率检测结果后，将折射率检测结果反馈到对比模块12，同时目标值模块11将折射率目标值反馈到对比模块12，对比模块12对接收的折射率检测值及折射率目标值进行对比，并将对比结果反馈到对比结果储存模块13中，然后再反馈到折射率判定模块14。折射率判定模块14根据设定的折射率判定及流量调整规则141，对接收的对比结果进行判定，判断是否需要进行四氯化锗流量调整，并精确给出四氯化锗流量增加或减少多少的具体指令，然后将流量调整指令发送到流量调整反馈模块15。流量调整反馈模块15根据流量调整指令控制气体流量控制器2调整VAD沉积设备6的四氯化锗流量，新流量的四氯化锗即可输送到VAD沉积设备6的喷灯处参与化学反应。

调整完毕后，流量调整反馈模块15将接收的流量调整指令反馈并储存到流量调整储存模块33中，邮件发送模块34将流量调整储存模块33接收的流量调整指令发送到工程师的终端4，便于工程师确认流量调整指令是否正确。若工程师从终端4发现流量调整指令有误差时，可以远程利用终端4通过指令修正模块17向流量调整反馈模块15发送正确的流量调整指令。

当折射率判定模块14接收的对比结果不在折射率判定及流量调整规则141内时，报警模块16发出警报并反馈到产品追溯管理***3，并通过声光报警提醒工作人员检查VAD沉积设备6。与此同时，报警模块16还将警报信息发送到终端4，以便提醒工程师及时处理异常情况。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种光纤预制棒折射率自动控制***，其特征在于：包括与VAD沉积设备(6)对应的PLC控制***(1)及气体流量控制器(2)，所述PLC控制***(1)与气体流量控制器(2)通信控制连接，所述PLC控制***(1)连接有产品追溯管理***(3)，且所述PLC控制***(1)与产品追溯管理***(3)相互通信反馈连接；

所述产品追溯管理***(3)中设有通信连接的检测结果输入模块(31)和检测结果储存模块(32)，通过所述检测结果输入模块(31)将折射率检测值输入，并反馈储存在检测结果储存模块(32)中；

所述PLC控制***(1)中设有依次通信反馈连接的目标值模块(11)、对比模块(12)、对比结果储存模块(13)、折射率判定模块(14)、流量调整反馈模块(15)，所述检测结果储存模块(32)与对比模块(12)通信反馈连接，所述流量调整反馈模块(15)与气体流量控制器(2)通信控制连接，且所述折射率判定模块(14)内设有折射率判定及流量调整规则(141)；

所述对比模块(12)用于接收检测结果储存模块(32)输入的折射率检测值及目标值模块(11)输入的设定的折射率目标值，并对两者进行对比得到对比结果；所述对比结果储存模块(13)用于接收对比模块(12)输入的对比结果；所述折射率判定模块(14)用于接收对比结果储存模块(13)输入的对比结果，并根据折射率判定及流量调整规则(141)对接收的对比结果进行判定，判断四氯化锗流量是否需要调整并得到流量调整指令；所述流量调整反馈模块(15)用于接收折射率判定模块(14)输入的流量调整指令，并根据接收的流量调整指令控制气体流量控制器(2)调整VAD沉积设备(6)的四氯化锗流量。

2.根据权利要求1所述的一种光纤预制棒折射率自动控制***，其特征在于：所述折射率判定模块(14)还通信连接有报警模块(16)，且所述报警模块(16)与产品追溯管理***(3)通信反馈连接；当所述折射率判定模块(14)接收的对比结果不在折射率判定及流量调整规则(141)内时，所述报警模块(16)发出警报。

3.根据权利要求2所述的一种光纤预制棒折射率自动控制***，其特征在于：所述产品追溯管理***(3)中还设有流量调整储存模块(33)，所述流量调整反馈模块(15)与流量调整储存模块(33)通信反馈连接。

4.根据权利要求3所述的一种光纤预制棒折射率自动控制***，其特征在于：所述产品追溯管理***(3)中还设有邮件发送模块(34)，所述流量调整储存模块(33)与邮件发送模块(34)通信反馈连接，且所述邮件发送模块(34)连接有终端(4)，所述邮件发送模块(34)将流量调整储存模块(33)反馈的结果发送到终端(4)。

5.根据权利要求4所述的一种光纤预制棒折射率自动控制***，其特征在于：所述PLC控制***(1)中还设有指令修正模块(17)，所述终端(4)与指令修正模块(17)通信控制连接，所述指令修正模块(17)与流量调整反馈模块(15)通信反馈连接。

6.根据权利要求5所述的一种光纤预制棒折射率自动控制***，其特征在于：所述报警模块(16)还与终端(4)通信反馈连接，所述报警模块(16)与产品追溯管理***(3)之间的报警方式为声光报警，所述报警模块(16)与终端(4)之间的报警方式为邮件、电话或短信中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种光纤预制棒折射率自动控制***，其特征在于：所述产品追溯管理***(3)和PLC控制***(1)还通信反馈连接有数据库(5)，所述数据库(5)与终端(4)通信反馈连接，且其之间设有加密模块(51)。