186688. lajstromszámú szabadalom • Eljárás üvegszál átmérőjének és/vagy átmérő változásának mérésére Fabry-Perot rezonancia alapján és bernedezés az eljárás fonanatosítására
1 186 688 2 kismértékű torzítások csökkentése érdekében, a megvilágító lézernyaláb polarizációs síkja merőleges a 10 üvegszál tengelyére. A mérés pontossága növelhető, ha az átmérő számításánál kettőnél több intenzitás szélső érték adatait vesszük figyelembe és minden két szomszédos szélsőértékhez tartozó /Íj ill. ßj + l szögből a (3) összefüggés alapján a d átmérő egy mért értékét nyerjük, majd e mért értékek átlagértékét számítjuk. Az átlagérték már lényegében független az egyes szélsőértékek helyzetét befolyásoló tényezőktől. A ó. ábrán vázolt elrendezés a visszaszórt nyaláb minimum és maximum helyeinek meghatározása tekintetében egyenértékű azzal, mintha all lézer hullámhosszát változtattuk volna. Ez utóbbi megoldás lényegesen költségesebb, mint az egyszerű 13 rezgőtükörrel megvalósított pásztázás. A 13 rezgőtükör helyett a 12 lézernyaláb irányát egyéb úton, például akuszto-optikai átalakító felhasználásával is változtathatjuk, illetve ugyanezt az eredményt kapjuk, ha a 10 üvegszál dőlési szögét változtatjuk és minden egyéb elemet állandó helyzetben tartunk. A 10 üvegszál szögének pásztázása vékony üvegszálak esetében nem oldható meg egyszerű módon, ezért a 6. ábrán vázolt megoldást tartjuk a megvilágító lézernyaláb és a vizsgált üvegszál relatív szöghelyzete változtatása szempontjából a legkedvezőbbnek és a legkönynyebben kivitelezhetőnek, hiszen a 13 rezgőtükrön kívül minden eleme nyugalmi helyzetben van. Az itt ismertetett eljárás alkalmas a 10 üvegszál d átmérőjének mérésére. Vannak azonban olyan mérési, illetve elsősorban szabályozási feladatok, ahoi nincs szükség a d átmérő értékének ismeretére, hanem elegendő annak változásait észlelni, illetve mérni. Ez a helyzet például a 10 üvegszálak gyártása során, ahol a szálhúzó dob szögsebességének állításával lehetőség van az átmérő pontos értékre való szabályozására. A gyártás paraméterei az üvegszál átmérőjét elég jól meghatározzák (pl. 14 ßm átmérőjű szál esetében 2-3 jrm pontossággal), de az átmérő tartását sok felhasználáshoz ennél kisebb tűréshatárokon belül kell biztosítani. A legyártott üvegszálak mérése csak utólagos ellenőrzésre jó, a gyártásba ekkor már nem lehet beavatkozni. A 7. ábrán a találmány szerinti berendezés egy olyan kiviteli alakjának elrendezési vázlatát szemléltettük, amely alkalmas az üvegszálak átmérőjében gyártáskor bekövetkező kis változások mérésére és lehetővé teszi a gyártás során mérettartó szabályozás alkalmazását. A mérendő 10 üvegszál függőleges helyzetű és lefelé irányuló haladó mozgást végez a rajzon nem vázolt húzódob fordulatszámától függő sebességgel. A 6. ábrához hasonlóan itt is állandó hullámhosszú î 1 lézer kis keresztmetszetű 12 lézernyalábot állít elő, amelynek útjában 19 fényosztó helyezkedik el. A 19 fényosztón egyenesen áthaladó fénysugarak útjában 20 tükör van, amelynek dőlési szöge rögzített, és róla 21 lézernyaláb reflektálódik a 10 üvegszál irányába. A 21 lézernyaláb a 10 üvegszál tengelyére merőleges 22 egyenessel aj szöget zár be. A 22 egyenessel — éti szöget bezáró és a 21 lézernyalábbal közös síkba eső irányban első 23 detektor helyezkedik el, amely a 21 lézernyalábbal megvilágított 10 üvegszálról az irányába visszaszórt sugarak intenzitását érzékeli. A 19 fényosztóról a 10 üvegszál felé reflektált 25 lézernyaláb sugarai a száitengelyre merőleges 22 egyenessel -a2 szöget zárnak be, és a 22 egyenes és a 10 üvegszál metszéspontjában érik el a IQ üvegszálat. A 22 egyenessel a2 szöget bezáró és a 25 lézernyalábbal egy síkba cső irányban a visszaszórt sugarak útjában második 26 detektor helyezkedik el, amely ezen visszaszórt sugarak intenzitását detektálja. Az itt leírt elrendezés elemeinek helyzete a mérés (szabályozás) során nem változik, az egyetlen mozgó elemet a gyártás közben lefelé haladó 10 üvegszál képezi. A 7. ábrán vázolt berendezés működése azon alapul, hogy a 30 üvegszálra beeső és onnan a 23 és 26 detektorok irányába visszaszórt sugarak interferenciája többek között a 10 üvegszál d átmérőjének a függvénye. Ha a gyártott 10 üvegszál átmérője nem állandó, akkor a d átmérő értékének változásával az egyes 23, 26 detektorok által vett intenzitás periodikusan ingadozik- Az ilyen változások minimumai és maximumai a 23 és 26 detektorok által érzékelhetők, és az állandó hullámhossz, és a beesési szög ismeretében, továbbá a rezonanciafeltétel alapján a d átmérő változásának mértéke a (2) összefüggés felhasználásával meghatározható. Ez. a számítás adatot szolgáltat az átrnérőváltozás tényéről és nagyságáról, de nem ad támpontot a változás irányának meghatározásához. Az átmérőváltozás irányát a találmány szerint úgy tesszük megállapíthatóvá, hogy a 10 üvegszálat nem egyetlen, hanem két 21 és 25 lézernyalábbal világítjuk meg, amelyek polarizációs síkja merőleges a száltengelyre és gondoskodunk arról, hogy az átmérő változásakor szinuszosan ingadozó értékű detektált jelek között 90 fáziseltolódás legyen. Ez a feltétel az a, és aa szögek kőzett összefüggést teremt, azaz: c os [arc sin {—n^\] « cos [arc sin lit X jelöli a II lézer hullámhosszát, n a 10 üvegszál törésmutatóját vagy bevont szálak esetén az átlagos törésmutatót és d a szál átmérőjét. Ezt a feltételt az elrendezés telepítésekor kell teljesíteni a 19 fényosztó és a 20 tükör helyzetének állításával. A 7. ábrán vázolt elrendezés működésének megértéséhez a 8. ábra diagramjaira hivatkozunk, amelyen a teljes vonallal kihúzott görbe jelöli a 23 detektor kimeneti jeléi, a szaggatott görbe pedig a 26 detektorét. A vízszir tes tengelyen a 10 üvegszál d átmérője független változóként jelentkezik. \z egymáshoz képest 90°-os fázisban eltolt két görbe (ha a 23, 26 detektorok kimeneti jelét feszültségben adjuk meg) VDC egyenáramú összetevővel és VAc váltakozóáramű összetevővel rendelkezik. A méréshez vagy szabályozáshoz elegendő a VAc váltakozóáramű összetevőket vizsgálni. Ha a 23 detektor kimeneti jelét mérőjelnek, a 26 detektorét pedig referencia jelnek tekintjük, akkor ez a két, Vm, Ül. Vrcf jel felírható: Vm = ~ \'ac cos(2kndcosßi) ßi — arc sin 2 V n / Vref — — VAC cos(2knd cosß2) ß2 =■ arc sin ( 2 \ n ' Mivel a cos » cosjíj — —- egyenlőség fennáll a d át-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
