CN103699159B - 一种光纤紫外光强度自动控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种光纤紫外光固化强度自动控制装置及其控制方法涉及的是一种在光纤生产过程中，用于自动控制紫外光固化强度的装置。包括紫外光强度在线测试仪、紫外光固化炉和工业控制计算机；紫外光强度在线测试仪包括紫外光强度测试探头和紫外光强度测试电源，其中紫外光强度测试探头安装在紫外光固化炉内的石英中心管外侧，通过支架进行安装；紫外光强度测试电源与工业控制计算机、紫外光强度测试探头相连；紫外光固化炉设置有紫外光固化炉灯箱和固化炉电源，紫外光固化炉灯箱内装有石英中心管、紫外光灯管、屏蔽网和反射罩；紫外光强度测试电源与工业控制计算机相连，工业控制计算机通过控制线与固化炉电源相连。

Description

一种光纤紫外光强度自动控制装置及其控制方法

技术领域

本发明一种光纤紫外光固化强度自动控制装置及其控制方法涉及的是一种在光纤生产过程中，用于自动控制紫外光固化强度的装置。

背景技术

由于光纤在拉丝过程中的固化强度对光纤性能具有明显的影响，一般在光纤升降过程中更加容易对光纤性能产生影响。光纤固化强度过高，导致光纤涂层材料固化后变脆，容易受力产生裂纹，并且在光纤后道着色工序掉色；光纤易发黄影响光纤的正常外观；反之，光纤固化强度偏低，导致光纤的涂覆层未充分固化，光纤易发粘、发彩，表面外观在射灯下呈现类似有水波纹，影响光纤的正常使用。本发明通过测试和控制确保产品性能关键的工艺参数，实现了高效、优质的光纤生产过程。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处，提供了一种光纤紫外光固化强度自动控制装置及其控制方法，采用了紫外光强度在线测试仪，进行紫外光强度与设定固化炉功率进行对比，从而精确地编程在生产线升速和降速期间的紫外光（UV）灯功率水平。

本发明一种光纤紫外光固化强度自动控制装置及其控制方法是采取以下技术方案实现的：

一种光纤紫外光固化强度自动控制装置包括紫外光强度在线测试仪、紫外光固化炉和工业控制计算机。

紫外光强度在线测试仪包括紫外光强度测试探头和紫外光强度测试电源，其中紫外光强度测试探头安装在紫外光固化炉内的石英中心管外侧，通过支架进行安装，用来准确地固定紫外光强度测试探头在紫外光灯、石英中心管的位置。紫外光强度测试电源与工业控制计算机、紫外光强度测试探头相连，紫外光强度测试电源为紫外光强度测试探头提供测试电源。紫外光固化炉设置有紫外光固化炉灯箱和固化炉电源，紫外光固化炉灯箱安装在支架上，光纤从上而下穿过紫外光固化炉灯箱，紫外光固化炉灯箱内装有石英中心管、紫外光灯管、屏蔽网和反射罩，通过紫外光灯管发射紫外光，经反射罩反射聚焦在石英中心管位置，最大限度的将紫外光集中照射。

紫外光强度测试电源与工业控制计算机相连，工业控制计算机通过控制线与固化炉电源相连。工业控制计算机控制固化炉电源的输出功率，主要通过紫外光照射强度与实际设定功率的对应关系，设定不同速度所需的紫外光照射强度，根据所需的紫外光照射强度精确调整设定功率，然后所测的紫外光强度反馈给工业控制计算机，根据设定与实际的紫外光强度差值进行调整设定功率，从而达到最优化的自动控制。

所述的紫外光强度在线测试仪采用市售美国EIT公司生产的EIT UVICURE PLUS型能量计。

所述的紫外光固化炉采用市售美国Fusion公司生产的VPS-6型紫外光固化炉。

一种光纤紫外光固化强度自动控制装置的控制方法如下，包括以下步骤：

1、采用高温熔炉进行光纤拉丝，温度控制在1800～2200℃；

2、光纤从拉丝炉出来后，经过光纤退火管进行退火处理，退火温度控制在900～1500℃，可以防止光纤由于骤冷导致的残留应力增大，再进入自然环境下进行自然冷却；

3、经过自然冷却后的光纤，再进入管式冷却管进行快速冷却，光纤从冷却管下口出来的温度控制在30～60℃；

4、光纤经冷却管降温后，进入涂覆系统涂覆树脂涂料，涂覆材料分为内层涂料和外层涂料，内层涂料模量较低，涂覆后贴合光纤，改善光纤的弯曲性能，外层涂料模量较高，固化后比较硬，主要改善光纤的强度性能，避免光纤受到外界的机械损伤。

5、光纤涂覆后，进入紫外光固化炉进行涂料的固化。光纤穿过紫外光固化炉灯箱中的石英中心管，由于紫外光固化炉灯箱中装有紫外灯发射紫外线，紫外线经反射罩的不断反射，将紫外光聚焦在石英中心管位置，将紫外固化涂料固化。

6、通过安装紫外光强度在线测试仪，其测试探头安装在紫外光固化炉内的石英中心管外侧，通过支架进行安装，用来准确地固定紫外光强度测试探头在紫外光灯、石英中心管的位置。在工业控制计算机中设置固化炉输出功率，其控制程序主要通过紫外光照射强度与实际设定功率的对应关系，设定不同速度所需的紫外光照射强度，根据所需的紫外光照射强度精确调整设定功率，然后所测的紫外光强度反馈给工业控制计算机，根据设定与实际的紫外光强度差值进行调整设定功率，从而达到最优化的自动控制。

7、经过固化后的光纤采用收线装置将光纤绕到光纤盘上，完成生产。

由于光纤在拉丝过程中的固化强度对光纤性能具有明显的影响，一般在光纤升降过程中更加容易对光纤性能产生影响。光纤固化强度过高，导致光纤涂层材料固化后变脆，容易受力产生裂纹，并且在光纤后道着色工序掉色；光纤易发黄，影响光纤的正常外观；反之，光纤固化强度偏低，导致光纤的涂覆层未充分固化，光纤易发粘、发彩，表面外观在射灯下呈现类似有水波纹，影响光纤的正常使用。通过测试和控制确保产品性能关键的工艺参数，实现了高效、优质的光纤生产过程。

本发明一种光纤紫外光固化强度自动控制装置及其控制方法优点：

1、改善光纤性能，尤其是升降速过程中，保证光纤在整个生产过程中，具有稳定的固化效果，提高光纤性能的稳定性，为后道工序着色提供了性能保障。

2、减少光纤由于起头升速过程中以及尾部降速过程中，由于光纤过固化，导致光纤无法正常使用产生的损失。

3、通过此装置可以监测固化炉部件，如灯管、反射罩、屏蔽网等部件的使用寿命，实现及时更换，保证固化效果。

4、减少固化炉的能量损耗，根据实际需要调整功率，达到节能减排的效果。

本发明的光纤紫外光固化强度自动控制装置有益效果：光纤紫外光固化强度自动控制装置，采用了紫外光强度在线测试仪，进行紫外光强度与设定固化炉功率进行对比，从而精确地编程在生产线升速和降速期间的紫外光灯功率水平。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1是一种光纤紫外光固化强度自动控制装置示意图。

图中：1、光纤冷却管，2、光纤涂覆器，3、紫外光强度测试探头，4、石英管中心管，5、紫外光固化炉灯箱，6、固化炉电源，7、工业控制计算机，8、紫外光强度测试电源，9、光纤预制棒，10、光纤拉丝炉，11、退火炉，12、光纤。

具体实施方式

参照附图1，一种光纤紫外光固化强度自动控制装置包括紫外光强度在线测试仪、紫外光固化炉和工业控制计算机7。

紫外光强度在线测试仪包括紫外光强度测试探头3和紫外光强度测试电源8，其中紫外光强度测试探头3安装在紫外光固化炉内的石英中心管4外侧，通过支架进行安装，用来准确地固定紫外光强度测试探头3在紫外光灯、石英中心管4的位置。紫外光强度测试电源8与工业控制计算机7、紫外光强度测试探头3相连，紫外光强度测试电源8为紫外光强度测试探头3提供测试电源。紫外光固化炉设置有紫外光固化炉灯箱5和固化炉电源6，紫外光固化炉灯箱5安装在支架上，光纤12从上而下穿过紫外光固化炉灯箱5，紫外光固化炉灯箱5内装有石英中心管4、紫外光灯管、屏蔽网和反射罩，通过紫外光灯管发射紫外光，经反射罩反射聚焦在石英中心管4位置，最大限度的将紫外光集中照射。

紫外光强度测试电源与工业控制计算机相连，工业控制计算机通过控制线与固化炉电源相连。工业控制计算机控制固化炉电源的输出功率，主要通过紫外光照射强度与实际设定功率的对应关系，设定不同速度所需的紫外光照射强度，根据所需的紫外光照射强度精确调整设定功率，然后所测的紫外光强度反馈给系统，根据设定与实际的紫外光强度差值进行调整设定功率，从而达到最优化的自动控制。

所述的紫外光强度在线测试仪采用市售美国EIT公司生产的EIT UVICURE PLUS型能量计。

所述的紫外光固化炉采用市售美国Fusion公司生产的VPS-6型紫外光固化炉。

紫外光强度测试仪的探头3安装在紫外光固化炉内的石英中心管4外侧，石英中心管4安装在紫外光固化炉灯箱5中，紫外光固化炉灯箱5一端通入空气进行冷却，另一端排出。

所述的紫外光固化炉灯箱5和固化炉电源6采用市售的美国Fusion公司生产的VPS-6型紫外光固化炉。

所述的紫外光强度在线测试仪采用市售美国EIT公司生产的EIT UVICURE PLUS型能量计。

一种光纤紫外光固化强度自动控制装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1、光纤预制棒9伸入光纤拉丝炉10进行光纤拉丝，拉丝炉温度控制在1800～2200℃；

2、光纤从拉丝炉10出来后经过退火炉11退火，然后进入光纤冷却管1进行冷却处理，所述光纤冷却管1采用内嵌水路，同时在冷却管壁通入冷却剂冷却，具有极佳的冷却效果。

3、经过自然冷却后的光纤，再进入管式冷却管进行快速冷却，光纤12从冷却管下口出来的温度控制在30～60℃；

4、光纤12经冷却管降温后，进入光纤涂覆器2进行涂料的涂覆过程，光纤涂覆器内装有模具，可以对光纤12进行内涂层和外涂层涂料的涂覆。

进入光纤涂覆器2涂覆树脂涂料，涂覆材料分为内层涂料和外层涂料，内层涂料模量较低，涂覆后贴合光纤，改善光纤的弯曲性能，外层涂料模量较高，固化后比较硬，主要改善光纤的强度性能，避免光纤受到外界的机械损伤。

5、光纤涂覆后，进入紫外光固化炉进行涂料的固化。光纤穿过紫外光固化炉灯箱5中的石英中心管4，由于紫外光固化炉灯箱5中装有紫外灯发射紫外线，紫外线经反射罩的不断反射，将紫外光聚焦在石英中心管位置，将紫外固化涂料固化。

6、通过安装紫外光强度在线测试仪，其紫外光强度测试探头3安装在紫外光固化炉内的石英中心管4外侧，通过支架进行安装，用来准确地固定紫外光强度测试探头3在紫外光灯、石英中心管的位置。工业控制计算机中设置固化炉输出功率，其控制程序主要通过紫外光照射强度与实际设定功率的对应关系，设定不同速度所需的紫外光照射强度，根据所需的紫外光照射强度精确调整设定功率，然后所测的紫外光强度反馈给工业控制计算机，根据设定与实际的紫外光强度差值进行调整设定功率，从而达到最优化的自动控制。

光纤12涂覆后，进入紫外光固化炉灯箱5中进行固化，紫外光固化炉灯箱中装有石英管中心管4，紫外光固化炉灯箱中通过空气进行冷却，石英中心管4的外侧装有紫外光强度测试探头3，将紫外光强度测试结果传输到工业控制计算机工业控制计算机7中的固化炉输出功率控制程序根据设定的相应拉丝速度所需紫外光强度与测试结果进行对比，调整固化炉电源功率，从而调整紫外光灯管功率，使光纤实际固化的紫外光强度与设定的值相一致，从而达到自动根据拉丝速度调整紫外光强度的目的，保证整个光纤生产过程中，无论升降速均可以达到适度固化，改善光纤性能。所述的紫外光的强度范围为3～5J/cm²。

7、经过固化后的光纤12采用收线装置将光纤绕到光纤盘上，完成生产。

本发明光纤紫外光固化强度自动控制装置包括紫外光强度在线测试仪、紫外光固化炉和工业控制计算机，主要通过自动调整光纤生产过程中固化紫外光强度，保证光纤固化效果，达到改善光纤性能的目的。

Claims (2)

1.一种光纤紫外光强度自动控制装置，其特征在于：包括紫外光强度在线测试仪、紫外光固化炉和工业控制计算机；

紫外光强度在线测试仪包括紫外光强度测试探头和紫外光强度测试电源，其中紫外光强度测试探头安装在紫外光固化炉内的石英中心管外侧，通过支架进行安装，用来准确地固定紫外光强度测试探头在紫外光灯、石英中心管的位置；紫外光强度测试电源与工业控制计算机、紫外光强度测试探头相连，紫外光强度测试电源为紫外光强度测试探头提供测试电源；紫外光固化炉设置有紫外光固化炉灯箱和固化炉电源，紫外光固化炉灯箱安装在支架上，光纤从上而下穿过紫外光固化炉灯箱，紫外光固化炉灯箱内装有石英中心管、紫外光灯管、屏蔽网和反射罩，通过紫外光灯管发射紫外光，经反射罩反射聚焦在石英中心管位置，最大限度的将紫外光集中照射；

紫外光强度测试电源与工业控制计算机相连，工业控制计算机通过控制线与固化炉电源相连，工业控制计算机控制固化炉电源的输出功率，通过紫外光照射强度与实际设定功率的对应关系，设定不同速度所需的紫外光照射强度，根据所需的紫外光照射强度精确调整设定功率，然后所测的紫外光照射强度反馈给工业控制计算机，根据设定与实际的紫外光照射强度差值进行调整设定功率，从而达到最优化的自动控制。

2.一种光纤紫外光强度自动控制装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）采用高温熔炉进行光纤拉丝，温度控制在1800～2200℃；

2）光纤从高温熔炉出来后，经过光纤退火管进行退火处理，退火温度控制在900～1500℃，可以防止光纤由于骤冷导致的残留应力增大，再进入自然环境下进行自然冷却；

3）经过自然冷却后的光纤，再进入管式冷却管进行快速冷却，光纤从冷却管下口出来的温度控制在30～60℃；

4）光纤经冷却管降温后，进入涂覆系统涂覆树脂涂料，涂覆树脂涂料分为内层涂料和外层涂料，内层涂料模量较低，涂覆后贴合光纤，改善光纤的弯曲性能，外层涂料模量较高，固化后比较硬，主要改善光纤的强度性能，避免光纤受到外界的机械损伤；

5）光纤涂覆后，进入紫外光固化炉进行树脂涂料的固化，光纤穿过紫外光固化炉灯箱中的石英中心管，由于紫外光固化炉灯箱中装有紫外光灯发射紫外线，紫外线经反射罩的不断反射，将紫外光聚焦在石英中心管位置，将树脂涂料固化；

6）通过安装紫外光强度在线测试仪，其紫外光强度测试探头安装在紫外光固化炉内的石英中心管外侧，通过支架进行安装，用来准确地固定紫外光强度测试探头在紫外光灯、石英中心管的位置，工业控制计算机中设置固化炉输出功率，其控制程序通过紫外光照射强度与实际设定功率的对应关系，设定不同速度所需的紫外光照射强度，根据所需的紫外光照射强度精确调整设定功率，然后所测的紫外光照射强度反馈给工业控制计算机，根据设定与实际的紫外光照射强度差值进行调整设定功率，从而达到最优化的自动控制；

7）经过固化后的光纤采用收线装置将光纤绕到光纤盘上，完成生产。