拉絲機(jī)電氣化控制與功能改進(jìn)

1、鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目： 入 學(xué) 年 月_姓 名_學(xué) 號(hào)_專 業(yè)_聯(lián) 系 方 式_學(xué) 習(xí) 中 心_指 導(dǎo) 教 師_完成時(shí)間_年_月_日拉絲機(jī)電氣化控制與功能改進(jìn)摘 要紅外傳能光纖可以粗略分為三大類玻璃光纖、晶體光纖和空芯光纖。從傳輸激光性能上看，空芯光纖比實(shí)芯光纖具有更大的吸引力。這種光纖損耗很高，并且彎曲半徑小于。其內(nèi)在優(yōu)勢(shì)在于具有能夠傳輸高強(qiáng)度激光的空氣內(nèi)芯，這種空芯結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單和低成本。一般說(shuō)來(lái)，空芯光纖具有超高的激光闌值、低損耗、無(wú)端面反射、耐用和低發(fā)散性等優(yōu)點(diǎn)。然而，其潛在的缺陷主要是由于彎曲和小數(shù)值孔徑引起的附加損耗。盡管如此，今天對(duì)于化學(xué)

2、傳感和溫度傳感以及外科和工業(yè)激光傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，空芯光纖仍然是最佳選擇之一。 空心光子晶體光纖可以用標(biāo)準(zhǔn)的光纖拉制設(shè)備來(lái)制造。首先，將幾百個(gè)薄壁毛細(xì)管堆積在一起制成半成品。然后經(jīng)過(guò)套包層、拉絲、鍍聚合物，得到尺寸和機(jī)械特性與標(biāo)準(zhǔn)單模光纖非常相似的光纖。目前，空心光子晶體光纖的制造工藝發(fā)展非常迅速，甚至可以制造長(zhǎng)度不限、光學(xué)性質(zhì)一致的光纖 至少由熔融石英玻璃制成的空心光子晶體光纖可以達(dá)到這樣的效果。  拉絲速度是光纖拉絲工藝的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，許多拉絲工藝與拉絲設(shè)備都是根據(jù)拉絲速度來(lái)確定參數(shù)和性能指標(biāo)。因此，在提高拉絲速度的同時(shí)，必須同時(shí)對(duì)拉絲工藝與設(shè)備進(jìn)行改造，形成一整

3、套完整的全新的拉絲技術(shù)才能保證生產(chǎn)效率的提升和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。關(guān)鍵詞光纖拉絲；光纖直徑；拉絲塔；動(dòng)力頭；控制系統(tǒng)；單片機(jī)AbstractCan be physical properties of the fiber optic fiber communications with the traditional completely different, they are mainly used in length less than 1 meter of infrared sensor and infrared energy transmission fields Infrared optic

4、al fiber can can be roughly divided into three categories of glass fiber, crystal optical fiber and hollow From the transmission properties of co2 laser, optical fiber than solid core has more attractive This kind of fiber loss, and bending radius is less than, can transmit the laser pavilion as Its

5、 inherent advantage can be transmitted with high strength, the will of the laser hollow structure air relatively simple and low cost Generally speaking, hollow fiber laser is high and low loss, aperture value reflected, durable and irrational low divergent, etc However, its potential defects is main

6、ly due to the bending and small additional loss caused by the numerical aperture Nonetheless, for chemical sensors and today temperature sensing and surgical and industrial laser hollow optical fiber transmission system, it is still one of the best choicesPhotonic crystal fiber can use hollow fiber

7、control equipment to the standard First, hundreds of thin capillary made up together Then after TaoBao layer, drawing, polymer, size and mechanical properties and standard single-mode optical fiber are very similar to the optical fiber At present, hollow photonic crystal fiber manufacturing technolo

8、gy is developing very fast, even can produce unlimited length and optical properties of fiber - at least by melted quartz glass hollow photonic crystal fiber can achieve such effectDrawing speed is the key technology of optical fiber drawing technology index, many drawing technology and equipment ar

9、e drawing according to the drawing speed to determine the parameters and performance indicators Therefore, in improving drawing speed, must also to drawing process and equipment, formed a set of complete new drawing technology to ensure production efficiency and product qualityKeywords Optical fiber

10、 drawing, Optical fiber diameter, Drawing tower, Head, Control system, SCMIII目 錄摘 要IIIAbstractIV目 錄VI第1章等徑光纖拉絲系統(tǒng)電氣控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)611直徑控制的硬件設(shè)計(jì)612直徑控制的軟件設(shè)計(jì)7121光纖直徑讀入程序流程7122鍵盤掃描程序流程圖913光纖拉絲模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)814光纖拉絲機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)915實(shí)驗(yàn)結(jié)果1016本章小結(jié)11第2章等徑光纖拉絲系統(tǒng)機(jī)、電綜合控制說(shuō)明1221手動(dòng)螺旋推進(jìn)器控制的精度范圍1222電氣控制過(guò)程說(shuō)明1323張緊輪的控制作用1424本章小結(jié)15第3章存在的問(wèn)

11、題及改進(jìn)措施1531加熱爐的問(wèn)題1632光纖直徑的控制問(wèn)題16321光纖尺寸在線檢測(cè)與控制方法17322系統(tǒng)的組成部分及要求1733拉絲機(jī)改進(jìn)實(shí)例18331改造方案18332改造技術(shù)要求及技術(shù)關(guān)鍵19333工頻感應(yīng)爐可不更換感應(yīng)器進(jìn)行停爐、開(kāi)爐1934氣體加熱爐的原理及改進(jìn)20341氣體加熱爐的原理20342氣體爐的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)21343氣體爐的改進(jìn)方法21344結(jié)論2235本章小結(jié)23結(jié)論24參考文獻(xiàn)2525鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章光纖拉絲系統(tǒng)電氣控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)光纖的直徑可以通過(guò)控制拉絲機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制，由于控制光纖預(yù)制棒的電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變，所以拉制出光纖直徑的大小只由拉絲機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)決定。

12、拉絲機(jī)的轉(zhuǎn)速越快光纖的直徑就越小；反之，就越大。在本課題中，拉絲機(jī)即為所選用的微型直流減速電動(dòng)機(jī)90SZ55型。在本課題中，加熱爐、光纖直徑測(cè)量?jī)x和拉絲機(jī)90SZ55組成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。測(cè)徑儀的信號(hào)作為反饋信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)測(cè)量值與預(yù)先設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算處理后，來(lái)控制拉絲機(jī)電樞兩端的電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使光纖直徑達(dá)到我們想要的理想值。在光纖的制造過(guò)程中，要保持光纖直徑的均勻，有兩個(gè)因素是至關(guān)重要的。一個(gè)是加熱爐的溫度；另一個(gè)是拉絲電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本課題只研究拉絲電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，而加熱爐的溫度控制則沒(méi)有加以研究。因此，對(duì)拉絲電機(jī)轉(zhuǎn)速的精確控制是要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。1

13、1直徑控制的硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)大致可以分為三大部分：一是直徑控制部分；二是鍵盤和顯示部分；三是存儲(chǔ)器部分。所以本系統(tǒng)中用到的硬件設(shè)備有：光纖直徑測(cè)量?jī)x、單片機(jī)8031、系統(tǒng)擴(kuò)展接口芯片8155、只讀存儲(chǔ)器ROM2764、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM6264，、微型直流電機(jī)90SZ55、電源監(jiān)測(cè)及備用電源系統(tǒng)MAX703、用于電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量及電機(jī)運(yùn)行參數(shù)測(cè)量的回轉(zhuǎn)編碼器ACDMAXl86、LED數(shù)段碼顯示器、4術(shù)6輸入鍵盤及各芯片電源系統(tǒng)等。本系統(tǒng)中的直徑控制的原理為：由直徑測(cè)量?jī)x測(cè)出光纖的直徑，測(cè)量值傳送給單片機(jī)，單片機(jī)將測(cè)量值與事先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后通過(guò)AD558將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量，再經(jīng)過(guò)

14、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制直流電機(jī)電樞端電壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。我們根據(jù)要制造光纖的直徑值，將直流電機(jī)開(kāi)始工作的轉(zhuǎn)速分為幾個(gè)不同的檔位。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，再根據(jù)光纖測(cè)徑儀測(cè)出的直徑來(lái)控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，這樣可以提高控制速度。在本系統(tǒng)中，光纖直徑測(cè)量?jī)x由CCD攝像頭測(cè)出的直徑值需經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理后才能得到其真實(shí)值。因此，我們要想得到直徑的真實(shí)值進(jìn)行對(duì)拉絲電機(jī)的控制，還需要和測(cè)量?jī)x的單片機(jī)之間進(jìn)行串口通信。12直徑控制的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)部分由鍵盤掃描程序、LED數(shù)碼段顯示驅(qū)動(dòng)程序、采樣程序、直徑控制程序、PID運(yùn)算子程序、串口通信程序及調(diào)用延時(shí)子程序等組成。其中，直徑控制程序是程序控制的主要模塊

15、。下面將分別給出光纖直徑讀入程序流程圖、鍵盤掃描程序流程圖。121光纖直徑讀入程序流程圖41光纖直徑讀入程序流程圖122鍵盤掃描程序流程圖圖4-3控制系統(tǒng)示意圖13光纖拉絲模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為了提高光纖成品率和光纖拉絲機(jī)的自動(dòng)化程度，將模糊控制理論應(yīng)用于光纖拉絲機(jī)控制系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖拉絲機(jī)的閉環(huán)控制。在光纖拉絲機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，只需要將熟練操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換成全面而精確的模糊控制規(guī)則，設(shè)計(jì)出模糊控制。因此，光纖拉絲機(jī)模糊控制設(shè)計(jì)的核心在于模糊控制器的設(shè)計(jì)。它主要由輸入量的模糊化、模糊推理和去模糊化(或稱為模糊判決)3個(gè)部分構(gòu)成。在光纖拉絲機(jī)模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，模糊控制器采用計(jì)算機(jī)程序

16、來(lái)實(shí)現(xiàn)。模糊控制軟件設(shè)計(jì)的流程圖如圖4-4所示。計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的具體步驟如下：(1)確定語(yǔ)言變量圖4-4模糊控制軟件設(shè)計(jì)流程圖1)計(jì)算系統(tǒng)目標(biāo)值與反饋值的誤差e0。單片機(jī)通過(guò)AD采樣獲得由激光測(cè)徑儀測(cè)得的光纖絲徑的精確值h，然后將其與系統(tǒng)目標(biāo)值h0比較，得到誤差值e= h0-h。2)計(jì)算誤差變化率ec。在一個(gè)AD采樣周期內(nèi)求出絲徑誤差的變率ec=e2-e1=(h0-h1)-(ho-h2)=h2-h1(2)輸入量的模糊化。由于得到的誤差和誤差變化率都是精確量，所以必須將其模糊化為E和EC。同時(shí)，要把語(yǔ)言變量的語(yǔ)言值化為適當(dāng)論域上的模糊子集。設(shè)E和EC的語(yǔ)言變量的詞集均為NB，NM，NS，NO，P

17、O，PS，PM，PB，設(shè)U的語(yǔ)言變量的詞集為NB，NM，Ns，O，PS，PM，PB)。根據(jù)E、EC和U的語(yǔ)言變量給出正態(tài)型模糊變量，其正態(tài)函數(shù)為(x)=exp-(x-c)2/2 (4-1)式中，口的大小直接影響隸屬度函數(shù)曲線的形狀。隸屬度函數(shù)的形狀越陡，分辨率就越高，控制靈敏度也較高；相反，若隸屬度函數(shù)變化緩慢，控制性能特性較平緩，盯系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。0一般取0408。(3)模糊控制規(guī)則。根據(jù)專家的知識(shí)或操作人員的經(jīng)驗(yàn)編寫(xiě)控制規(guī)則，控制規(guī)則一般為多條，故需要制定總的模糊控制規(guī)則，作為模糊推理的基礎(chǔ)。目前，模糊推理常用的方法是Mamdani法。光纖拉絲機(jī)控制系統(tǒng)中的模糊控制器的結(jié)構(gòu)是二維的，二維

18、模糊控制器同時(shí)考慮了絲徑誤差和誤差變化的影響，控制性能良好。因此，該模糊控制系統(tǒng)中的模糊條件語(yǔ)句可以用“若A且B則C”表示，在模糊推理運(yùn)算時(shí)，該模糊條件語(yǔ)句可表示為R=(A×C)(B×C)，則根據(jù)上述模糊控制規(guī)則設(shè)計(jì)的基本思想可得模糊控制規(guī)則表?？梢愿鶕?jù)模糊控制表編寫(xiě)出相應(yīng)的控制程序。(4)語(yǔ)言變量E和EC作為模糊推理的輸入，再由語(yǔ)言變量E和EC和總的模糊控制規(guī)則R，根據(jù)合成推理得到模糊控制量U=(E×EC)TR。(5)去模糊化。為了對(duì)被控對(duì)象實(shí)現(xiàn)精確的控制，必須將模糊控制量U去模糊化，轉(zhuǎn)化為精確控制量u。在根據(jù)模糊控制表求出U后，利用最大隸屬度法反模糊化，可得到

19、精確的輸出控制信號(hào)u。計(jì)算機(jī)完成上述5個(gè)步驟后，即完成了一步控制；等到下一次AD采樣結(jié)束后，再進(jìn)行第二步控制；如此循環(huán)下去，實(shí)現(xiàn)對(duì)拉絲電機(jī)的控制。光纖拉絲機(jī)控制系統(tǒng)中所采用的模糊控制實(shí)現(xiàn)方法是查表法。離線計(jì)算得到模糊控制的查詢表，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)將該表格事先置入內(nèi)存中供實(shí)時(shí)查表使用。在實(shí)際控制時(shí)，模糊控制器首先把輸入量量化到輸入量的語(yǔ)言變量論域中，再根據(jù)量化的結(jié)果去查表求出控制量，這樣可大大提高模糊控制的實(shí)時(shí)效果，節(jié)省內(nèi)存空間。14光纖拉絲機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)在光纖拉絲機(jī)模糊控制系統(tǒng)中，模糊控制器的實(shí)際載體是51系列單片機(jī)。系統(tǒng)輸入接口由AD轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成，輸出接口由DA轉(zhuǎn)換模塊組成。根據(jù)本系統(tǒng)激光

20、測(cè)徑儀和拉絲電機(jī)的實(shí)際性能指標(biāo)，選擇o10 V作為AD模塊輸入電壓，±5 V作為DA模塊輸出電壓。激光測(cè)徑儀為反饋元件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光纖絲徑值并將其轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)量。交流伺服電機(jī)充當(dāng)執(zhí)行元件，光纖絲徑值為被控對(duì)象。通過(guò)改變伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖絲徑值的控制。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)測(cè)徑儀反饋信號(hào)，形成閉環(huán)控制。圖1-5所示為光纖拉絲機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。圖4-5光纖拉絲機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖在光纖拉絲機(jī)工作過(guò)程中，系統(tǒng)通過(guò)上位PC機(jī)監(jiān)測(cè)和控制拉絲情況，拉絲結(jié)束后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表打印等。而直接對(duì)交流伺服電機(jī)實(shí)行控制的是單片機(jī)，并且實(shí)時(shí)絲徑檢測(cè)值的采集等都是通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的。因此，上位PC機(jī)和單片

21、機(jī)之間要有相應(yīng)的通信功能。串行通信端口在系統(tǒng)控制的范疇中一直占據(jù)著極其重要的地位，它不僅沒(méi)有因?yàn)闀r(shí)代的進(jìn)步而遭淘汰，反而在規(guī)格上越來(lái)越完善，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，串行通信端口RS232已經(jīng)是計(jì)算機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)配置。所以，在光纖拉絲機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用常用的串行通信方式實(shí)現(xiàn)上位PC機(jī)和單片機(jī)間的通信功能。第2章光纖拉絲系統(tǒng)機(jī)、電綜合控制說(shuō)明在本文的第1章分別講述了本課題系統(tǒng)中涉及到的機(jī)械部分、電氣部分。在本章節(jié)中，將講述機(jī)械、電氣兩部分是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖直徑的綜合控制，從而確保拉制出來(lái)的光纖直徑是均勻的。保證了拉制出來(lái)的光纖質(zhì)量是可靠的。21手動(dòng)螺旋推進(jìn)器控制的精度范圍手動(dòng)螺旋推進(jìn)器是本系統(tǒng)的手動(dòng)控制部

22、分，其控制的精度Lk較低。在本系統(tǒng)中，手動(dòng)螺旋推進(jìn)器是有以下幾個(gè)部件組成的。一是螺旋旋轉(zhuǎn)軸；一是手柄銷；一是裝載螺旋軸的M型活1：1。手動(dòng)螺旋推進(jìn)器的工作原理如下：手柄銷360度旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于旋轉(zhuǎn)軸的軸向被固定，所以旋轉(zhuǎn)軸只能沿徑向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理知：與螺旋軸相嚙合的彎板將會(huì)沿著軸向移動(dòng)即左右移動(dòng)。由于彎板與裝有拉絲軸01的滑塊是用螺釘給固定在一起，所以彎板的左右移動(dòng)就會(huì)推動(dòng)滑塊的左右移動(dòng)，而拉絲軸是固定在滑塊的內(nèi)部，所以推動(dòng)拉絲軸的左右移動(dòng)。如系統(tǒng)裝配圖所示，手動(dòng)螺旋推進(jìn)器可以推動(dòng)拉絲軸01沿左右方向移動(dòng)，從而帶動(dòng)軸01上的拉絲輪01左右移動(dòng)，由于拉絲軸02是固定不動(dòng)的，

23、即拉絲輪02也是固定不動(dòng)的，從而控制光纖拉絲的擠壓力。當(dāng)手動(dòng)螺旋推進(jìn)器推動(dòng)拉絲軸01向右移動(dòng)時(shí)，光纖拉絲的擠壓力變大，則拉制出來(lái)的光纖直徑變??；同理，當(dāng)手動(dòng)螺旋推進(jìn)器推動(dòng)拉絲軸01向左移動(dòng)時(shí)，光纖拉絲的擠壓力變小，拉制出來(lái)的光纖直徑變大。手動(dòng)螺旋推進(jìn)器向右移動(dòng)的范圍是05mm；向左移動(dòng)的范圍是010mm；由于拉制出來(lái)的光纖直徑是很細(xì)的，一般在23mm左右，所以手動(dòng)螺旋推進(jìn)器的移動(dòng)范圍足夠滿足光纖直徑的拉絲要求。這是粗略的手動(dòng)機(jī)械調(diào)節(jié)裝置。22電氣控制過(guò)程說(shuō)明 由直流電機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng)電路圖可知，調(diào)速的工作原理如下：首先由光纖測(cè)徑儀檢測(cè)到從拉絲爐中出來(lái)的光纖直徑，由BCD碼譯碼器經(jīng)過(guò)四位D數(shù)據(jù)線D

24、O、D1、D2、D3輸入給接口芯片8155，8155將接受到的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)803 1，同時(shí)將接受到的數(shù)據(jù)保存在ROM2764和RAM6264中，防止數(shù)據(jù)丟失。同時(shí)將檢測(cè)到的光纖直徑值傳送給數(shù)碼段顯示器，由鍵盤控制數(shù)碼段的顯示。單片機(jī)將接受到的數(shù)據(jù)值與預(yù)先設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較比較完畢后，單片機(jī)輸出一個(gè)反饋信號(hào)給芯片MAXl86，MAXl86的一個(gè)輸出端CHl接在電動(dòng)機(jī)的電樞兩端，當(dāng)比標(biāo)準(zhǔn)值大時(shí)，CHl兩端的電壓降變小，則此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就會(huì)變慢，從而光纖的擠壓力增大。光纖直徑變小，從而達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值。所以，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，光纖直徑就越小；電機(jī)轉(zhuǎn)速越慢，光纖直徑就越大。另外，單片機(jī)還將反饋信

25、號(hào)傳送給傳感器，當(dāng)光纖拉絲到一定長(zhǎng)度時(shí)，這個(gè)長(zhǎng)度預(yù)先在單片機(jī)內(nèi)存中設(shè)置好。由傳感器檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)的比較確認(rèn)，當(dāng)拉絲長(zhǎng)度達(dá)到時(shí)，單片機(jī)輸出信號(hào)給機(jī)械傳感器，然后由機(jī)械傳感器的機(jī)械力將光纖剪斷。23張緊輪的控制作用傳動(dòng)帶的材料不是完全的彈性體，因而帶在工作一段時(shí)f白J后會(huì)發(fā)生塑性伸長(zhǎng)而松弛，使張緊力降低。因此，帶傳動(dòng)需要有重新張緊的裝置，以保證帶的正常工作。張緊裝置分定期張緊和自動(dòng)張緊兩類。由于本系統(tǒng)采用同步帶傳動(dòng)，所以需要有張緊裝置。帶傳動(dòng)一段時(shí)間后，會(huì)松弛，這樣導(dǎo)致拉絲輪之問(wèn)傳動(dòng)的不準(zhǔn)確，而本系統(tǒng)中對(duì)拉絲輪的傳動(dòng)要求比較高。所以為了準(zhǔn)確傳動(dòng)，本系統(tǒng)中采用了帶有彈簧裝置的自動(dòng)張緊的張緊輪。

26、其機(jī)械結(jié)構(gòu)圖在系統(tǒng)裝配圖中已給出。這種自動(dòng)張緊的方法有利于延長(zhǎng)同步帶的工作壽命。第3章 存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施31加熱爐的問(wèn)題盡管本課題沒(méi)有論述加熱爐的問(wèn)題，但是加熱爐的溫度在光纖的拉制過(guò)程中確實(shí)起著非常重要的作用。所以加熱爐的溫度控制問(wèn)題在本章節(jié)中單獨(dú)列出來(lái)。以作理論補(bǔ)充。加熱爐是拉制光纖的關(guān)鍵設(shè)備之一。加熱爐的溫度控制的精度對(duì)于所拉制出來(lái)的光纖的光學(xué)性能及機(jī)械性能都具有決定性的影響。所以必須想法設(shè)法提高加熱爐的溫度控制精度。一般的電加熱爐溫度控制系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大。由于它主要通過(guò)控制接觸器的通斷時(shí)問(wèn)比例來(lái)達(dá)到改變熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低，故

27、溫度控制精度低。我們可以采用單片機(jī)脈寬調(diào)溫閉環(huán)系統(tǒng)，它以803l單片機(jī)作為該控制系統(tǒng)的核心，采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，雙向可控硅技術(shù)，工作穩(wěn)定、性能可靠。熱電偶的冷端補(bǔ)償采用熱電阻溫度傳感器，測(cè)量準(zhǔn)確。克服了常規(guī)方法補(bǔ)償誤差大的缺點(diǎn)。采用單片機(jī)控制的溫度系統(tǒng)可以使?fàn)t溫控制誤差達(dá)到正負(fù)1攝氏度。32光纖直徑的控制問(wèn)題近年來(lái)，隨著纖維光學(xué)的發(fā)展，光纖制造與應(yīng)用的研究得到飛速的發(fā)展，并且在制造工藝，傳輸特性和機(jī)械性能等各方面都取得了顯著的進(jìn)展，除所用材料外，光纖的性能還取決于纖維制造工藝，光纖的制備主要包括預(yù)制棒的制備和拉絲兩個(gè)工序，光纖的傳輸損耗和帶寬在很大程度上依賴于制造工藝，而直徑的均勻性和強(qiáng)度則

28、依賴于拉絲工藝。光纖尺寸在線檢測(cè)和控制，對(duì)提高光纖的生產(chǎn)質(zhì)量起到了很重要的作用。321光纖尺寸在線檢測(cè)與控制方法在本系統(tǒng)中，為保證拉出的光纖尺寸均勻，減小直徑的波動(dòng)，熱源需穩(wěn)定在299攝氏度與301攝氏度之問(wèn)。光纖拉制的電機(jī)轉(zhuǎn)速也需勻速穩(wěn)定，并保證電爐溫度與拉絲速度相匹配。為保證光纖的生產(chǎn)質(zhì)量，必須有檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)光纖生產(chǎn)中光纖尺寸進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制。為了檢測(cè)光纖生產(chǎn)中光纖拉絲日仃后尺寸的變化，本課題在系統(tǒng)中加了一個(gè)帶有反饋環(huán)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。在反饋信號(hào)的閉環(huán)控制系統(tǒng)下，根據(jù)測(cè)量結(jié)果和光纖尺寸的要求，可對(duì)電爐和光纖拉絲機(jī)速度以及光纖直徑進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制。比如，當(dāng)光纖直徑尺寸大于要求尺寸時(shí)，

29、可通過(guò)反饋信號(hào)提高電爐溫度和增加拉制電機(jī)的速度；反之，可降低電爐溫度和減小拉制電機(jī)速度，以保證光纖生產(chǎn)尺寸要求。322系統(tǒng)的組成部分及要求本系統(tǒng)是一個(gè)光學(xué)、機(jī)械、電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等綜合的在線檢測(cè)系統(tǒng)，其包括以下幾個(gè)部分：(1)高性能的掃描光學(xué)系統(tǒng)。對(duì)激光掃描檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，掃描速度應(yīng)是平穩(wěn)、均勻的，且掃描光束應(yīng)和光軸平行。在設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮速度外，還要通過(guò)改變有關(guān)光學(xué)參數(shù)以減小準(zhǔn)值誤差。最后，根據(jù)測(cè)量精度要求進(jìn)行優(yōu)化。(2)光電變化電子學(xué)系統(tǒng)和單片機(jī)微機(jī)實(shí)時(shí)控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。光電變化電子學(xué)系統(tǒng)主要是將攜帶有被測(cè)信息的一系列光強(qiáng)調(diào)制信號(hào)，高速地、不失真地轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，送到主控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，

30、給出測(cè)量結(jié)果。為適應(yīng)激光掃描檢測(cè)系統(tǒng)速度快，信息量大，數(shù)據(jù)處理繁重，控制方便等要求，本系統(tǒng)必須采用內(nèi)存大的微型單片機(jī)作為主控制器。以單片微機(jī)作為主控制器，主要考慮的不僅僅是要保證測(cè)量精度所需要的數(shù)據(jù)處理精確可靠，同時(shí)要考慮在線檢測(cè)要適應(yīng)光纖生產(chǎn)要求的高速性和實(shí)時(shí)性。(3)精密機(jī)械系統(tǒng)。本精密機(jī)械系統(tǒng)最重要的作用是保證光學(xué)系統(tǒng)性能參數(shù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。對(duì)關(guān)鍵零部件的公差和材料給予嚴(yán)格的要求，以保證整個(gè)系統(tǒng)的工作性能。33拉絲機(jī)改進(jìn)實(shí)例西古光纖光纜有限公司(簡(jiǎn)稱西古公司)80 年代末引進(jìn)的日本古河光纖拉絲設(shè)備, 其機(jī)械運(yùn)行最高速度為300 m/min。受生產(chǎn)條件的限制, 光纖拉絲速度一直運(yùn)行在80

31、120 m/min, 生產(chǎn)效率較低。進(jìn)口一套高速拉絲設(shè)備約需1500 萬(wàn)元, 費(fèi)用較高。為了滿足光纖需求, 西古公司決定對(duì)光纖拉絲機(jī)實(shí)施提速改造。原計(jì)劃請(qǐng)日本古河電氣株式會(huì)社全部承擔(dān)這項(xiàng)改造, 需用費(fèi)用270 元。因資金緊缺, 西古公司決定自主獨(dú)立實(shí)施拉絲機(jī)提速改造。331改造方案經(jīng)過(guò)分析后確認(rèn): 制約西古公司拉絲速度的主要原因是裸光纖冷卻不足和對(duì)涂層進(jìn)行光固化的能力不足。提速改造主要是解決這兩方面的不足。對(duì)裸光纖冷卻不足, 可采用兩種方案:(1) 進(jìn)口一套光纖冷卻系統(tǒng), 約需資金85 萬(wàn)元;(2) 加大光纖自然冷卻空間, 具體方法是改造拉絲機(jī)塔架, 提高拉絲爐的高度, 進(jìn)而加長(zhǎng)爐口與涂覆裝置

32、間的有效冷卻空間, 此方案約需資金10 萬(wàn)元。我們采用方案(2) 來(lái)滿足光纖冷卻的不足。對(duì)涂層光固化能力不足可進(jìn)口一套美國(guó)福深公司制造的UV 固化系統(tǒng), 由三套UV燈對(duì)涂層進(jìn)行光固化。332改造技術(shù)要求及技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)要求如下:(1) 拉絲中心線的垂直度設(shè)計(jì)要求必須達(dá)到3/105 (3/10萬(wàn)；(2) 拉絲中心線不得偏離牽引中心點(diǎn)0 3 mm；(3) 光纖冷卻空間不小于4 m；(4) 提速后拉絲速度應(yīng)不小于200 m/min；(5) 確保拉絲機(jī)塔體不受周圍設(shè)施振動(dòng)的影響；(6) 確保三套美國(guó)福深UV 燈系統(tǒng)都能可靠的運(yùn)行。技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵有以下兩點(diǎn): (1) 保證拉絲中心線的垂直度3ö

33、105 和拉絲中心線不偏離牽引中心點(diǎn)0 3 mm 是改造的技術(shù)關(guān)鍵;(2) 確保拉絲機(jī)塔體不受周圍設(shè)施振動(dòng)的影響, 是保持拉絲中心線垂直度的技術(shù)關(guān)鍵。圖6-1光纖牽引輪受力面示意圖技術(shù)改造措施采取以下的技術(shù)改造措施:(1) 拉絲機(jī)塔體拔高3 m , 增加兩臺(tái)15m 高的塔架, 使塔體度達(dá)到125 m。(2) 設(shè)計(jì)塔架時(shí), 要保證塔架有足夠的剛度, 同時(shí)要保證相距15 m 的兩個(gè)平面平行度達(dá)到015mm。塔架在焊接完成后進(jìn)行了人工時(shí)效處理, 以徹底消除焊接應(yīng)力的影響, 確保塔體的安裝精度。(3) 在安裝調(diào)試送棒機(jī)構(gòu)時(shí), 確保送棒機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌相對(duì)于水平面的垂直度不大于003 mm。(4) 拉絲中心線

34、基準(zhǔn)點(diǎn)確認(rèn)。拉絲中心線中心點(diǎn)應(yīng)是距牽引輪鉛垂切平面015mm 的鉛垂面、牽引輪軸向中心鉛垂平面和過(guò)牽引輪徑向中心點(diǎn)的水平面之交點(diǎn)。為便于測(cè)試確認(rèn), 我們將水平面下移至地平面上一個(gè)固定的水平面, 從而得到一個(gè)參考基準(zhǔn)點(diǎn), 并以此點(diǎn)作為拉絲中心線的基準(zhǔn)點(diǎn), 采用超高精度垂準(zhǔn)儀的下對(duì)準(zhǔn)器, 對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試確認(rèn)。333工頻感應(yīng)爐可不更換感應(yīng)器進(jìn)行停爐、開(kāi)爐工頻感應(yīng)爐是上引連鑄生產(chǎn)無(wú)氧銅桿主要的熔鑄設(shè)備。經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究決定, 采用了前人尚未采用過(guò)的直接停爐、開(kāi)爐方法, 并獲得了成功?，F(xiàn)在, 這三個(gè)感應(yīng)器的爐齡已有34個(gè)月, 重新啟動(dòng)后運(yùn)行也有5個(gè)月了。現(xiàn)感應(yīng)器還繼續(xù)使用中, 且情況穩(wěn)定。所以, 我們認(rèn)為

35、這種方法在生產(chǎn)應(yīng)用中推廣, 具有重要的實(shí)用意義。采用這種方法, 既不必把爐中的銅液應(yīng)急排空, 更換感應(yīng)器, 也不必耗費(fèi)巨大的人力、物力和財(cái)力, 為上引法生產(chǎn)無(wú)氧銅桿創(chuàng)造更好的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)將停爐和開(kāi)爐的具體方法介紹如下:停爐:(1) 使?fàn)t子的銅液盡可能存留少一些;(2) 爐子感應(yīng)器停電;(3) 感應(yīng)器的冷卻系統(tǒng)應(yīng)一直照常運(yùn)轉(zhuǎn), 直到爐子完全冷卻為止。這一步很關(guān)鍵,否則感應(yīng)器線圈將過(guò)熱燒壞;(4) 盡可能使?fàn)t溫緩慢下降。開(kāi)爐:(5)檢查供電系統(tǒng)是否正常;(6) 拉絲機(jī)工作精度的保證。拉絲機(jī)塔體整體高度12.5 m , 在制造安裝過(guò)程中, 盡可能增大其靜剛度, 同時(shí)避免周圍設(shè)施與其直接接觸。如無(wú)法避免接

36、觸的, 盡可能采用軟連接方式, 如循環(huán)水系統(tǒng)、UV 燈冷風(fēng)系統(tǒng)管路與塔體設(shè)備的連接都采用軟管連接。所有這些措施都是確保在拉絲的過(guò)程中, 保證拉絲中心線的精度不變。在塔體上的拉絲爐、測(cè)徑儀、涂覆系統(tǒng)、UV 燈系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)都安裝準(zhǔn)備好后, 我們對(duì)拉絲中心線的精度進(jìn)行了動(dòng)態(tài)確認(rèn)。模擬正常開(kāi)車狀態(tài), 將速度設(shè)定在200、225、250 m/min, 用垂準(zhǔn)儀測(cè)試校棒在B、C等兩處, 其端面中心點(diǎn)偏離O Z 軸均不超過(guò)03 mm。34氣體加熱爐的原理及改進(jìn)光纖從20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)以迅雷不及掩耳之勢(shì)向前發(fā)展，且由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、摻雜成分、幾何尺寸、性能及加工工藝等的不同而新品迭出,光纖作為一種良好

37、的傳輸介質(zhì)用途越來(lái)越廣。性能越來(lái)越好,我們所從事的工作主要涉及光纖加工及拉制工藝方面的研究，尤其是根據(jù)近年來(lái)特種光纖理論和技術(shù)方面的要求實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化,目前在大規(guī)模生產(chǎn)中拉絲機(jī)的加熱單元是采用電加熱方式即普遍采用石墨電爐和氧化鋯感應(yīng)爐,此二者的優(yōu)點(diǎn)是加熱能力強(qiáng)、功率大、加熱溫度容易控制且穩(wěn)定,石墨爐在加熱時(shí)為防止石墨加熱體的氧化需要通入高純氬氣作為保護(hù)氣，這在一定程度上會(huì)造成氣體流動(dòng)對(duì)溫度的影響%對(duì)光纖的絲徑產(chǎn)生小的擾動(dòng)。這是不足之處，而氧化鋯爐由于采用氧化鋯作發(fā)熱體沒(méi)有高溫氧化問(wèn)題，不需保護(hù)氣，但急劇的溫度變化所造成的熱抖動(dòng)卻會(huì)使氧化鋯加熱體碎裂，因此，每次升溫或降溫都必須持續(xù)長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)

38、之久且升溫過(guò)程比較麻煩，先用石墨棒對(duì)氧化鋯發(fā)熱體加熱至1500度而后才能用射頻感應(yīng)線圈對(duì)其繼續(xù)加熱，所以一般在使用時(shí)溫度升上去以后即使不工作了也要使?fàn)t子維持在1500度這些都使得它們不大適于在一般的實(shí)驗(yàn)室使用；除此之外，還有一種加熱方式也是被人們較早所采用的，那就是通過(guò)氣體火焰進(jìn)行加熱。美國(guó)實(shí)驗(yàn)室在光纖研究初期就曾采用過(guò)氫氧焰加熱的氣體爐，氫氧氣的熱值較高，溫度可以達(dá)到很高，但由于燃?xì)鈿饬鞯牟环€(wěn)定性使得絲徑的控制精度難以提高。一個(gè)良好的設(shè)計(jì)雖可以使絲徑的變化范圍在5%左右但不排除由于火焰的隨機(jī)跳動(dòng)所導(dǎo)致的瞬間的絲徑跳變，與上述幾種加熱方式相比較，氣體加熱爐具有使用方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、消耗少、進(jìn)入及

39、退出工作狀態(tài)很快等特點(diǎn)，因此，氣體加熱爐仍然在國(guó)外的少數(shù)實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用。下面就近年來(lái)對(duì)氣體加熱爐的一些實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)情況作一簡(jiǎn)要的紹，相信它對(duì)光纖制造行業(yè)及實(shí)驗(yàn)室的小規(guī)模的光纖研制有一定的參考價(jià)值。341氣體加熱爐的原理所采用的加熱方式是用可燃?xì)怏w和氧氣燃燒作為加熱源取代電加熱的石墨或氧化鋯發(fā)熱體，而可燃?xì)馊缟厦嫣岬降臍錃饣虮楹投⊥榈韧闊N類氣體。與氧氣結(jié)合后在爐體外部爐口上部形成高溫區(qū)，這與一般的電加熱結(jié)構(gòu)的在爐腔內(nèi)部的高溫區(qū)是有所不同的。342氣體爐的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)采用的氣體爐的熱源是靠丁烷氣與氧氣燃燒的火焰"之所以采用丁烷氣是因?yàn)樗娜紵迪鄬?duì)于其它的烷烴類氣體如丙烷要高圖，由丁烷與丙烷

40、在相同流量下與氧氣混合燃燒后的溫度值當(dāng)溫度到達(dá)一定程度時(shí)出現(xiàn)的溫度變差線可知，即使再增加氧氣的流量溫度也不會(huì)再升高，反而會(huì)下降雖比氫氣的溫度低，但通過(guò)爐腔低部輔助供氧后溫度也可達(dá)到2300度以上，這個(gè)溫度拉制光纖已經(jīng)足足有余了，而且相對(duì)于氫與氧氣的流量比2:1來(lái)說(shuō)，丁烷氣與氧氣的流量比只有1:7，要達(dá)到同樣的拉絲效果其中消耗的丁烷氣是微乎其微的，氣體爐也不需要通保護(hù)氣等維護(hù)。這樣就比較容易滿足實(shí)驗(yàn)室投入少而且易于維護(hù)的要求。設(shè)計(jì)氣爐結(jié)構(gòu)時(shí)，先將丁烷與氧氣預(yù)混，從爐腔口上部分布均勻的孔眼噴出燃燒，爐體上的孔眼是有一定的仰角和偏心角的"這樣火焰就在爐口上部會(huì)聚會(huì)成一個(gè)聚焦環(huán)的焦平面!以便

41、對(duì)石英棒進(jìn)行有效的加熱（聚焦環(huán)#即氣體爐的高溫區(qū)）有一定的直徑。使加熱爐可以對(duì)某一范圍內(nèi)的光纖預(yù)制棒進(jìn)行加熱改變爐體內(nèi)孔眼的偏心角就可以改變聚焦環(huán)的直徑，也就相應(yīng)地改變了所要拉絲的預(yù)制棒的直徑。343氣體爐的改進(jìn)方法氣體爐存在著兩個(gè)比較突出的問(wèn)題一是加熱的溫度偏低；二是火焰存在較明顯的抖動(dòng)，使得拉出的光纖絲徑變化較大。接下來(lái)就談?wù)剬?duì)這兩個(gè)問(wèn)題的解決方法。（1）氣體流量設(shè)計(jì)及穩(wěn)定控制首先，解決火焰的明顯抖動(dòng)，考慮到火焰的穩(wěn)定性是受氣流穩(wěn)定性的影響!可以在兩種參與混合燃燒的氣體氣源的氣路中增加過(guò)濾器"這樣一是可以保證管路內(nèi)不會(huì)有氣源中攜帶的微粒及黏稠物等雜質(zhì)，以免阻塞流量計(jì)的針狀出口；二

42、是過(guò)濾器自身可以有一定的容積，這樣可使得管路內(nèi)的氣流波動(dòng)在過(guò)濾器內(nèi)得到緩沖，這一點(diǎn)很關(guān)鍵，效果也較為明顯，對(duì)于象丁烷氣這樣的液化氣來(lái)說(shuō)，它的氣壓比較小，如果用皮管將其直接連接到氣體爐上，則丁烷氣從鋼瓶中出來(lái)時(shí)的氣流波動(dòng)將直接被傳遞到爐口，就象家用液化氣灶上火焰的跳動(dòng)一樣，但是當(dāng)在管路中加裝具有一定容積的過(guò)濾器后，這種氣體的體積上的波動(dòng)相對(duì)于過(guò)濾器的容積來(lái)看就是微乎其微，所以，這也就保證了氣路里的波動(dòng)對(duì)氣爐出口的影響最小，在此這幾個(gè)氣路管道中的具有較大容積的過(guò)濾器也就起到了緩沖器的作用；另外，對(duì)于氧氣或氫氣等有著較高壓強(qiáng)的氣體，如果只采用一只減壓表由于高壓端的壓力很高!而低壓端出口處的使用壓力又

43、不高，便造成了減壓表調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度低不能保證總按一個(gè)穩(wěn)定值輸出，此外，隨著氣瓶壓力和流量的變化，出口壓力也會(huì)有所變化，為此通過(guò)二次減壓的方法，即對(duì)氣瓶出口的減壓表的低壓出口端再次通過(guò)減壓表減壓，這樣減小了壓差，提高了減壓的精度，在氣路的出口便獲得了壓力較小而又穩(wěn)定的氣源。以上這兩種方法解決了燃?xì)夂脱鯕庥捎跉馄績(jī)?nèi)液化氣體汽化時(shí)帶來(lái)的壓力變化和氣流的波動(dòng)，也就解決了對(duì)于采用火焰加熱在較長(zhǎng)時(shí)間周期內(nèi)的穩(wěn)定性問(wèn)題"但對(duì)于突發(fā)的短時(shí)間的強(qiáng)度比較大的火焰氣流抖動(dòng)上述方法的效果就稍遜了，不過(guò)可以通過(guò)增加低部頂托氣流來(lái)解決。為防止由于預(yù)混氣從爐口噴射出和預(yù)混氣打在光纖預(yù)制棒后(反射)到爐腔內(nèi)所造成

44、的氣流抖動(dòng)而直接影響絲徑變化，保證爐腔內(nèi)及預(yù)制棒上氣流的均勻?qū)ΨQ及穩(wěn)定，設(shè)計(jì)了底部輔助供氣的結(jié)構(gòu)，爐腔的下端出口加裝一氣體分流結(jié)構(gòu)后，通過(guò)調(diào)節(jié)底部的附加氣流，在爐腔內(nèi)形成始終向上的單方向的托舉氣流環(huán)境，既可以將由于預(yù)制棒的(反射)而進(jìn)入爐腔的氣流對(duì)光纖絲徑的直接影響消除，又可將火焰的瞬時(shí)跳變對(duì)光纖絲徑所產(chǎn)生的潛在影響在上升氣流的托舉作用下而化解成對(duì)預(yù)制棒的影響，眾所周知，幾攝氏溫度變化對(duì)光纖絲徑的影響與對(duì)幾cm甚至幾十cm光纖預(yù)制棒的棒徑的影響相比!對(duì)前者產(chǎn)生的擾動(dòng)要遠(yuǎn)大于對(duì)后者的影響，因此，采取這種方法將能夠?qū)w細(xì)的光纖直接產(chǎn)生作用的氣流擾動(dòng)向上托舉，從而保持預(yù)制棒尖部成絲部位氣流的相對(duì)穩(wěn)定

45、"這個(gè)作用是非常明顯的，它可將絲徑的偏差控制在5m以內(nèi)而且與澳大利亞新南威爾士大學(xué)的拉絲結(jié)果相比較，所研制的氣體爐完全可以達(dá)到與澳爐相當(dāng)?shù)乃健Ｔ诨鹧娴姆€(wěn)定性上甚至可能更好通過(guò)光纖絲徑變化范圍的幅度可以推測(cè)出這一點(diǎn)，此外，在爐體底部加裝的輔助氣體如是氧氣那么它不僅會(huì)同樣起到上述功效，最關(guān)鍵的還是大大提高了火焰的溫度。由丁烷氣與氧氣燃燒的溫度值曲線圖可以看出是當(dāng)燃?xì)獾牧髁考右欢ㄖ岛?，再一味地增大燃?xì)饬髁繙囟纫膊辉偕仙灰坏┘友b底部的頂托氧氣后，溫度上升的效果就很明顯了。電加熱的絲徑穩(wěn)定性固然比用氣體加熱要好，但前者的投入及維護(hù)成本對(duì)于科研單位和高校的小規(guī)?？蒲芯惋@得大了一些而氣體爐的造

46、價(jià)和使用成本及對(duì)科研任務(wù)的投入產(chǎn)出比就顯現(xiàn)出來(lái)了，再經(jīng)過(guò)上述加裝過(guò)濾緩沖器、二次減壓及底部輔助供氣的裝置等方法來(lái)解決和減少氣體爐在拉絲過(guò)程中的不足之處，更為研制供實(shí)驗(yàn)室科研用光纖和小規(guī)模化提供了方便。結(jié)論 光纖拉絲機(jī)是光纖生產(chǎn)的重要設(shè)備，影響光纖絲徑一致性的一個(gè)重要因素在于對(duì)拉伸伺服電機(jī)的控制效果。在光纖結(jié)構(gòu)方面，人們的研究經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜的歷史過(guò)程。最初的紅外光纖采用了兩種結(jié)構(gòu)形式，一種借鑒了傳統(tǒng)光纖的成果，光纖由芯區(qū)和涂層區(qū)構(gòu)成，芯區(qū)材料的折射率大于涂層區(qū)，即實(shí)芯光纖一種從紅外光波較長(zhǎng)觀點(diǎn)出發(fā)，借鑒了微波光纖的結(jié)構(gòu)形式，發(fā)展為空芯光纖。根據(jù)制造光纖使用的結(jié)構(gòu)材料即基體材料不同，空芯

47、光纖又可以劃分為空芯金屬光纖、空芯塑料光纖、空芯玻璃光纖和空芯單晶光纖及空芯摻雜玻璃光纖。各種材料有不同的特性，如何選擇合適的紅外材料和將這種材料加工成損耗較低并能傳輸較高激光能量的光纖，是人們面臨的一個(gè)重要的課題。在傳輸激光能量的光纖研究中，21世紀(jì)年代以前，主要是研究實(shí)芯單晶和多晶光纖，但是，由于實(shí)芯光纖存在兩個(gè)固有缺陷，即端面反射損耗和光纖中因結(jié)構(gòu)不均勻性及缺陷形成高的熱點(diǎn)損耗，限制它的應(yīng)用。所以從九十年代初開(kāi)始，空芯光纖的研究成為熱點(diǎn)。在空芯光纖的研究中，材料和工藝問(wèn)題一直是各國(guó)研究者一致關(guān)注的問(wèn)題，如何選擇具有特定性能的光纖材料和將這種材料加工成損耗較低的空芯光纖，是人們面臨的重要課

48、題。由于研究中涉及材料學(xué)和光學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，在制造工藝上需要復(fù)雜的技術(shù)，目前，可實(shí)際應(yīng)用的空心傳能光纖還十分有限?？招墓饫w視頻圖片將來(lái)的研究主要是圍繞進(jìn)一步擴(kuò)展和優(yōu)化光纖設(shè)計(jì)、材料特性以及制造工藝等方面展開(kāi)。減少損耗當(dāng)然是一個(gè)主要的目標(biāo)。雖然17dB/km是個(gè)重要的里程碑，但是在那些必須考慮損耗的應(yīng)用下，用硅材料制成的空心光子晶體光纖代替，即使最好的傳統(tǒng)光纖也是完全可能的。  另一個(gè)令人振奮的可能性是低損耗的光纖可以用相對(duì)高損耗的材料制成，其前提是實(shí)際只有少數(shù)光可以“看見(jiàn)”玻璃。這個(gè)特性在遠(yuǎn)紅外波段（具有高度發(fā)達(dá)的玻璃制造技術(shù)）非常有意義，例如，可能引起波長(zhǎng)為106m的高功率光纖的發(fā)

49、展。不僅如此，空心光子晶體光纖在光譜的另一端也取得了很大進(jìn)展，最近第一個(gè)位于可見(jiàn)和紫外波段的空心光子晶體光纖已經(jīng)商業(yè)化。盡管從1999年初次報(bào)導(dǎo)以來(lái)，空心光子晶體光纖技術(shù)獲得了巨大進(jìn)步，但是光子晶體光纖技術(shù)還是處于發(fā)展的初級(jí)階段，因此，空心光子晶體光纖將繼續(xù)向前發(fā)展。技術(shù)工藝，是衡量一個(gè)企業(yè)是否具有先進(jìn)性，是否具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是否能不斷領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)者的重要指標(biāo)依據(jù)。隨著我國(guó)光纖拉絲機(jī)市場(chǎng)的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。了解國(guó)內(nèi)外光纖拉絲機(jī)生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動(dòng)向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢(shì)對(duì)于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力十分關(guān)鍵。在信息技術(shù)同益發(fā)達(dá)的今天，數(shù)據(jù)傳輸變得極為重要。目前，傳輸數(shù)據(jù)的材料一般有兩種：一是銅線；二是光纖。前者的缺點(diǎn)是易受電磁干擾，且寬帶時(shí)會(huì)產(chǎn)生顫抖。由美國(guó)麻省波士頓光纖公司研制的塑料光纖，其數(shù)據(jù)傳輸速度比現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)銅線快30倍，并且成本也比較低。在只有一根纖芯的典型階躍折射率光纖中，光束會(huì)在光纖外包層處突然改變方向，限制頻帶帶寬。而漸變折射率光纖纖芯的折射率從纖芯到