SU1716316A1 - Способ контрол диаметра оптических волокон - Google Patents
Способ контрол диаметра оптических волокон Download PDFInfo
- Publication number
- SU1716316A1 SU1716316A1 SU904808258A SU4808258A SU1716316A1 SU 1716316 A1 SU1716316 A1 SU 1716316A1 SU 904808258 A SU904808258 A SU 904808258A SU 4808258 A SU4808258 A SU 4808258A SU 1716316 A1 SU1716316 A1 SU 1716316A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- fiber
- diameter
- measuring
- interference
- fibers
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике. Цель изобретени - повышение точности контрол диаметра оптических волокон. Формируют коллимированный пучок, дел т его на опорный и два измерительных. Направл ют первый измерительный пучок под углом а к. опорному, а второй - под углом в ( а в ) соответственно на контролируемое и эталонное оптические волокна, Формируют две интерференционные картины. При считывании фиксируют импульсы совпадени и наход т число периодов эталонной интерференционной картины между двум соседними импульсами совпадени , по числу которых вычисл ют диаметр контролируемого волокна.2 ил.
Description
Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и предназначено дл измерени диаметра оптических волокон .
Известен способ измерени диаметра прозрачного волокна, заключающийс в том, что освещают волокно пр мым и отраженным от зеркала когерентным пучком, формируют дифракционно-интерференционную картину, измер ют координату первого максимума, перемещают зеркало параллельно самому себе в направлении, перпендикул рном его отражающей поверхности , повторно измер ют координату первого максимума и по полученным параметрам рассчитывают диаметр волокна.
Недостатками указанного способа вл ютс ошибки измерени из-за неоднозначности угла, под которым направл ют на волокно второй пучок, величины перемещени зеркала и определени границы свет/тень при измерении координаты максимумов , а также невозможность точной установки рассто ни от волокна до зеркала.
Известен интерференционный способ измерени параметров однослойных волокон , заключающийс в том, что волокно освещают сфокусированным в линию пучком когерентного излучени , направленным под углом а к оси измер емого волокна, анализируют структуру света, отраженного волокном , выдел ют линии отсечки, соответствующие лучам, испытывающим максимальное отклонение, рассчитывают геометрические размеры волокна по формуле , св зывающей их с положением характерных точек интерференционной картины.
К недостаткам данного способа относ тс низка точность измерени из-за неоднозначности величины выставлени угла падени а(в пределах дес тков минут) и, как следствие, ошибки вычислени показател преломлени и диаметра волокна из-за вли ни вибраций, температурных деформаций .
о ы
«ашД
О
Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ измерени диаметра оптического волокна, заключающийс в освещении волокна параллельным пучком перпендикул рно его оси и регистрации ин- терференционных полос, образованных в области взаимодействи преломленных и отраженных лучей, по числу полос в заданном угловом интервале вычисл ют диаметр волокна.
Недостаток известного способа заключаетс в наличии ошибки измерени , св занной с существенной неэквидистантностью периода интерференционных полос , нестабильностью длины волны лазерного излучени .
Цель изобретени - повышение точности контрол диаметра оптических волокон.
Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу контрол диаметра опти- ческих волокон, заключающемус в том, что освещают контролируемое волокно когерентным излучением, регистрируют образовавшуюс интерференционную картину и по ее параметрам определ ют диаметр во- локна, дополнительно размещают р дом с контролируемым волокном параллельно ему эталонное волокно, формируют из когерентного излучени опорный и первый и второй измерительные пучки, освещение контролируемого волокна производ т опорным и первым измерительным пучком под углом а друг к другу, освещают эталонное волокно опорным и вторым измерительным пучком под углом вдруг к другу, удовлетво- р ющим условию в т а, регистрацию интерференционных полос, образовавшихс при освещении волокон, производ т с помощью вращающегос зеркала синхронным считыванием фотоприемниками, а при определе- нии диаметра контролируемого волокна учитывают число периодов интерференционной картины от эталонного волокна, укладывающихс между соседними импульсами совпадени фаз интерференционных кар- тин от обоих волокон.
За счет освещени измер емого и эталонного световодов сход щимис под разными углами пучками, формировани двух интерференционных картин с различными периодами их синхронного считывани и фиксации импульсов совпадени , между которыми подсчитываетс число полос интер- ференционной картины эталонного волокна, пропорциональных текущей по- грешности измер емого волокна, точность повышаетс в 2-3 раза.
Основна особенность предлагаемого способа заключаетс в том, что в отличие от
прототипа при освещении эталонного и измер емого волокон, каждого двум пучками , формируютс в одной плоскости две интерференционные картины с различным пространственным периодом:
Тд- .(«/2); (0/2).
(1)
где и Дг - оптические коэффициенты уве- личени волокон, работающих как цилиндрические линзы;
в- углы, под которыми пересекаютс опорный пучок с первым и вторым измерительными пучками. Углы в отличаютс друг отдруга на небольшую величину пор дка 0,1 -0,2°. Из теории оптических приборов известно,что
.28(п-1)(2п-1) рп.г
где S - в данном случае рассто ние от волокна до плоскости анализа;
г - радиус волокна.
Длина диаграммы L интерференционных картин задаетс такой, чтобы в ней умещалось 250-300 полос. Так как Тд и Тэ близки, то будет иметь место периодическое совпадение фаз интерференционных полос через фиксированное число А этих полос дл эталонного волокна.
Например, дл Я 0,633 мкм, а 10°15 , L 166 мм,.0 10° и гэ гд 400 мкм, число полос в интерференционной картине от измер емого волокна Мд «275, а от эталонного волокна Мэ «279 (5 1 105 мкм, п 0,5).
Число полос в диаграмме находитс из выражени
N L/T,
(2)
следовательно, число совпадений фаз интерференционных картин равно 4. Совпадени происход т через каждые 69,75 периода интерференционной картины от эталонного волокна. При изменении гд на 1 мкм число полос в диаграмме изменитс и станет равным NA 276, т.е. число совпрадений будет равно 3 или через каждые 93 периода. Следовательно , изменение гд на 1 мкм соответствует Д Т2-Т1 93 -- 69,75 23,25 полосы. Найдем аналогическую св зь гд и Ддл любых а , гэ.
Пусть Д Т2 - n (NS/NSH) - (N8/Nsfl), где NSH N3 - NH и N$A N3 - 1МД - соответственно разница между числом интерференционных полос эталонного и
номинального волокна и эталонного и текущего (действительного). Перва разница определ етс только различием углов а и 0, а втора -только различием диаметров гэ и гд. С учетом этого
- А2
Мэ
Мэ
N3 - NH N3 - Мд
,(3)
где Ai - число регистрируемых полос между двум соседними совпадени ми при гэ гд; А2 - число регистрируемых полос между двум соседними совпадени ми при
.
Из формул (1) и (2) следует, что 2Lsln(o/2) .
NHIp-
2 L sin (в/2)
W Так как
N
Мд L/Тд МэТэ/Тд,
т SA(n-1)(2n-1)/
NJ
гд n sin («/2) 2Lrflsln(o/2)
АЈгэ
Подставим полученные выражени дл NH, Мэ и Мд в (3) и получим
А Sin (0/2)
sin (0/2) -sin («/2)
Гэ sin (0/2)
r3sin(0/2)(o/2)
Первое слагаемое в выражении (4) - посто нна величина С, не измен юща с в процессе режима контрол , Ее значение может быть занесено в пам ть электронного устройства. С учетом этого выражение (4) запишетс в виде
А СГэ sin (0/2) гэ sin (0/2 ) - гд sin ( а/2 ) 50
После несложных преобразований получим искомую зависимость гд f( A):
r3sin(0/2)A-C + 1 А - Гд sin (о/2 И А-С С
Измер емой величиной вл етс Д2
С - А, т.е. число полос между двум текущими совпадени ми, поэтому окончательно
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
sln(0/2)(A2 + 1)А
гд гэг-7-/„ч л при А С.
дsin (а/2 ) А2
Углы 0 и а заданы конструктивно, а Д2 находитс при синхронном сканировании интерференционных полос путем их простого счета.
При указанных выше значени х аи 0и гэ изменение на 0,1 мкм соответствует одной полосе, что вл етс разрешающей способностью способа, если не произаодить интерпол ции полосы. Уменьшение разницы между а и 0 соответствен но приводит к увеличению разрешающей способности. Если а и 0 будут таковы, что на длине диаграммы будет возникать только одно совпадение , то чувствительность способа может быть на пор док выше. Поэтому предлагаемый способ целесообразно использовать дл особо точных измерений. Диапазон измер емых размеров при гэ 400 мкм и заданных углах а и 0составл ет400-800 мкм.
На фиг. 1 представлена принципиальна оптическа схема устройства дл осуще- ствлени способа контрол диаметра оптических волокон;, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
На фиг. 1 обозначены 1 - лазер; 2 - коллиматор; 3 - светоделитель; 4 - первое зеркало; 5 - двухщелева диафрагма; 6 и 7 - второе и третье зеркала; 8 - сканирующее зеркало; 9 и 10 - первый и второй фотоприемники; ОВК и ОВЭ - контролируемое и эталонное оптические волокна; IK и э - интерференционные картины, сформированные соответственно контролируемым и эталонным оптическими волокнами; ш- частота вращени сканирующего зеркала; V - скорость и направление перемещений (движени ) контролируемого волокна; а и 0- углы, под которыми сход тс освещающие волокна пучки; Si - коллимированный монопучок; $2 - опорный пучок; Зз и $4 - первый и второй измерительные пучки.
Способ осуществл ют следующей совокупностью операций.
От когерентного источника света формируют коллимированный пучок, который затем дел т на опорный и два измерительных путем фронтального разделени на верхнюю и нижнюю части. Направл ют первый измерительный пучок по направлению к опорному под углом а, а второй измерительный пучок - под углом 0, причем . В месте пересечени первой пары пучков размещают контролируемое оптическое-волокно , а в месте пересечени другой пары - эталонное оптическое волокно.
За обоими волокнами в плоскости анализа формируют две интерференционные картины, которые считывают синхронно фотоэлектрическим способом. При считывании фиксируют импульсы совпадени , генерируемые при совпадении фаз обеих интерференционных картин, наход т число периодов эталонной интерференционной картины между двум соседними импульсами совпадени , по числу которых вычисл ют диаметр контролируемого волокна.
Способ реализуют следующим образом.
Луч от лазера 1 преобразуют в параллельный нерасход щийс пучок большего диаметра посредством коллиматора 2 и направл ют на светоделитель 3. Монопучок Si расщепл етс светоделителем на прошедший пучок и на отраженный пучок. Прошедший пучок $2, отразившись от зеркала 4, падает на двухщелевую диафрагму 5 и освещает через верхнюю щель контролируемое волокно (ОВк), а через нижнюю - эталонное волокно (ОВЭ). Ширина щелей может быть в несколько раз больше диаметра волокон, но не шире половины диаметра пучка.
Отраженный от светоделител пучок фронтально делитс вторым 6 и третьим 7 зеркалами на два измерительных пучка Зз и S4, которые падают на ту же двухщелевую диафрагму 5. Первый измерительный пучок Зз через верхнюю щель диафрагмы освещают ОВк, а второй измерительный пучок 34 через нижнюю щель диафрагмы освещает ОВЭ. Следствием взаимодействи первой пары пучков ЗаЗз, направленных друг к другу под углом а на ОВК, вл етс образова- ние интерференционной картины U, локализованной в плоскости анализа, Друга интерференционна картина э образуетс второй парой пучков S2S4, направленных друг к другу под углом в. Периоды обеих интерференционных картин описываютс зависимост ми (1). В процессе синхронного считывани IK и U, которое достигаетс за счет непрерывного вращени сканирующего зеркала 8 и смещени полос относительно неподвижных фотоприемников 9 и 10, происходит периодическое совпадение фаз интерференционных картин . Количество периодов э, подсчитанное между двум соседними импульсами совпадени и обозначенное через Л дает возможность вычислить по формуле (4) текущий диаметр контролируемого волокна ОВК.
Чувствительность способа тем выше, чем меньше разница между углами а и в, Однако эта разница должна быть такой, чтобы на всей длине диаграммы к и э происходило хот бы одно совпадение фаз.
Увеличение длины диаграммы позволило бы уменьшить разницу между а и в, однако привело бы к существенным конструктивным затратам (увеличение рабочей площади
сканирующего зеркала) и снижению частоты сканировани .
Обработка измерительной информации и вычисление текущего диаметра может осуществл тьс известными средствами, включающими усилитель фототоков, схемы совпадени , интерфейс и микро ЭВМ.
Способ осуществл ли на макете, собранном по оптической схеме на фиг. 1. В макет входили лазер Л ГН-302, коллиматор с
увеличением 4Х, светоделитель с коэффициентом делени 0,5, зеркала с внешним покрытием. Сканирующее зеркало устанавливали на оси двигател Д-32. В качестве фотоприемников примен ли фотодиоды
ФД-256. Счет и обработку электрических импульсов с интерференционных картин осуществл ли с помощью технических средств.
Предлагаемый способ контрол диаметра оптических волокон может найти широкое применение в производстве волоконно-оптических элементов, при особо точном размерном контроле оптических волокон в качестве эталонного средства.
Claims (1)
- Формула изобретениСпособ контрол диаметра оптических волокон, заключающийс в том, что освещают контролируемое волокно когерентным излучением, регистрируют образовавшуюсинтерференционную картину и по ее параметрам определ ют диаметр волокна, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, размещают р дом с контроли- руемым волокном параллельно емуэталонное волокно, формируют из когерентного излучени опорный и первый и второй измерительные пучки, освещение контролируемого волокна производ т опорным и первым измерительным пучками под углома друг к другу, освещают эталонное волокно опорным и вторым измерительными пучками под углом вдруг к другу, удовлетвор ющим условию а 0, регистрацию интерференционных картин, образовавшихс при освещении волокон, производ т с помощью вращающегос зеркала синхронным считыванием фотоприемниками , а при определении диаметра контролируемого волокна учитывают числопериодов интерференционной картины от эталонного волокна, укладывающихс между соседними импульсами совпадени фаз интерференционных картин от обоих волокон .to./овк ОВэ/ Юи.г
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904808258A SU1716316A1 (ru) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Способ контрол диаметра оптических волокон |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904808258A SU1716316A1 (ru) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Способ контрол диаметра оптических волокон |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1716316A1 true SU1716316A1 (ru) | 1992-02-28 |
Family
ID=21505045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904808258A SU1716316A1 (ru) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Способ контрол диаметра оптических волокон |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1716316A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102519373A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-06-27 | 苏州大学 | 一种实时测量生丝细度的方法及其装置 |
-
1990
- 1990-03-30 SU SU904808258A patent/SU1716316A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
D.H. Smithgall et al. - Appl. Opt. - 1977, v. 16, N2 9, pp. 2395-2402. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102519373A (zh) * | 2011-12-19 | 2012-06-27 | 苏州大学 | 一种实时测量生丝细度的方法及其装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2586120B2 (ja) | エンコーダー | |
CA1163094A (en) | Interferometer | |
US4655597A (en) | Micro-displacement measuring apparatus using a semiconductor laser | |
JPH03115921A (ja) | 信号内挿回路及び該回路を備えた変位測定装置 | |
US4729654A (en) | Laser interferometer | |
JPS63231217A (ja) | 移動量測定装置 | |
JPS58191907A (ja) | 移動量測定方法 | |
JPH0652170B2 (ja) | 光結像式非接触位置測定装置 | |
SU1716316A1 (ru) | Способ контрол диаметра оптических волокон | |
US4395123A (en) | Interferometric angle monitor | |
CN1026192C (zh) | 激光精密测量物体直线度装置及其测量方法 | |
JPH01232214A (ja) | エンコーダ | |
JP2603338B2 (ja) | 変位測定装置 | |
CN116907337B (zh) | 一种迈克尔逊干涉测量装置及精确信号解调方法 | |
SU1716315A1 (ru) | Устройство дл измерени перемещений объекта | |
JPH0238808A (ja) | 光センサ | |
SU1173177A1 (ru) | Устройство дл измерени перемещени объектов и показателей преломлени прозрачных сред | |
JPH0799325B2 (ja) | 微小変位測定方法および微小変位測定装置 | |
SU1464046A1 (ru) | Устройство дл измерени амплитуды угловых колебаний | |
SU1682933A1 (ru) | Устройство дл измерени угловой скорости объекта | |
SU1663416A1 (ru) | Интерференционное устройство дл измерени перемещений объектов | |
JP2517027B2 (ja) | 移動量測定方法及び移動量測定装置 | |
RU2242715C1 (ru) | Способ измерения точности изготовления углоизмерительных структур, наносимых на прозрачный носитель | |
GB2153524A (en) | Sensing strain in transparent fibre | |
SU1515039A2 (ru) | Фотоэлектрический автоколлиматор дл фиксации углового положени объекта |