Спосіб безконтактного вимірювання в режимі реального часу фізичного параметра оптичного волокна

1 Способ бесконтаїсгного измерения в режиме реального времени физического параметра оптического - волокна, который может быть движущимся, заключающий в себе следующие этапы (а) направляют на упомянутое волокно по меньшей мере один пучок когерентного монохроматического света для формирования интерференционной картины, который отражается от поверхности волокна и преломляется, главным образом, наружным плакированным слоем прозрачного волокна, (б) детектируют упомянутую интерференционную картину с помощью детектора, причем картина детектируется детектором в виде амплитудных значений для множества опорных точек, (с) определяют значение средней пространственной частоты детектированной интерференционной картины и получают диаметр волокна из средней пространственной частоты, осуществляя следующие этапы (г) преобразуют амплитудные значения в область пространственных частот путем дискретного преобразования Фурье на выделенном множестве пространственных частот с целью получения коэффициента Фурье для каждой из заданного множества пространственных частот, и (д) получают из коэффициентов Фурье среднее значение пространственной частоты, которое соответствует диаметру волокна, причем упомяну тое значение средней пространственной частоты является мерой диаметра нити, согласно которому указанное множество пространственных частот является достаточно плотным для получения значения диаметра с точностью, по крайней мере, 0,02 микрон 2 Способно п 1, согласно которому перед этапом (і) выполняют один или несколько из нижеследующих этапов выполняют быстрое преобразование Фурье упомянутой детектированной интерференционной картины с целью создания множества коэффициентов быстрого преобразования Фурье, выделенное подмножество упомянутых коэффициентов быстрого преобразования Фурье используют для получения восстановленных амплитудных значений, и восстановленные амплитудные значения используют для определения значения средней пространственной частоты, и/или выполняют частотную демодуляцию амплитудных значений с целью получения демодулированных амплитудных значений и демодулированные амплитудные значения используют для определения значения средней пространственной частоты, и/или выполняют взвешивание амплитудных значений, причем упомянутое взвешивание предпочтительно выполнять при помрщи косинусоидальной взвешивающей функции 3 Способ по п 2, в котором при частотной демодуляции используют предварительно заданные смещения положений опорных точек, причем упомянутые заданные смещения предпочтительно определяют из собственной частотной модуляции интерференционной картины и/или включают дисторсию линзовой системы, используемой для детектирования интерференционной картины, при этом демодулированные амплитудные значения определяют в смещенных положениях опорных точек путем интерполяции, причем упомянутая интерполяция является, предпочтительно, интерполяцией по минимальной норме 4 Способ по одному из пп 1,2 или 3, согласно которому этап (в) включает в себя умножение амплитудных значений на предварительно вычисленную матрицу 5 Способ по одному из пп 1, 2, 3 или 4, согласно О (О 44216 чтобы третий сигнал был практически нечувствикоторому значение средней пространственной телен к эллиптичности нити частоты определяют на этапе (д) либо с помощью 8 Способ по одному из пп 1,2,3,4,5,6,7, дополниаппроксимирующей параболы для значений, вхотельно включающий в себя следующие этапы дящих в подмножество коэффициентов Фурье, если это не выполнено на предшествующем этаполученных на этапе (г), либо выделяя коэффипе, генерируют спектр пространственных частот циент Фурье, имеющий наибольший модуль для упомянутой интерференционной картины, 6 Способ по одному излп 1,2,3,4,5, согласно коопределяют первую составляющую упомянутого торому можно направлять на упомянутое волокно спектра пространственных частот, причем упомяболее одного пучка излучения для создания более нутая первая составляющая соответствует наружодной интерференционной картины, и согласно ному диаметру волокна, и которому способ дополнительно включает в себя следующие этапы определяют вторую составляющую упомянутого спектра пространственных частот, причем про(A) детектируют упомянутую одну или более инстранственная частота упомянутой второй сотерференционную картину в некотором числе М ставляющей больше нуля и меньше пространстположений, распределенных в пространстве, где венной частоты первой составляющей, в М больше или равно двум, соответствии с чем наличие второй составляющей (Б) генерируют сигнал, представляющий диаметр в спектре пространственных частот свидетельстволокна в каждом из М положений, и вует о наличии в волокне дефекта (B) осуществляют одну из двух или обе нижеследующих операции 9 Способ по одному из предшествующих пп 1,2,3,4,5,6,7,8 дополнительно включает в себя усредняют сигналы, созданные на этапе (Ь) с цеследующие этапы лью создания сигнала, представляющего диаметр волокна, причем упомянутые М положений, расопределяют полную мощность на участке интерпределенные в пространстве, выбирают так, чтоференционной картины, бы графики зависимости диаметра от угла пововыполняют одну из нижеследующих операций или рота эллиптического волокна, определенные для обе упомянутых М положений, были сдвинуты по фазе (I) сравнивают полную мощность с заданным поотносительно друг друга приблизительно на рогом, в соответствии с чем превышение пороса, 1807М, и/или свидетельствует о наличии в волокне дефектами/или для М большего или равного трем, сравнивают сигналы, созданные на этапе (Ь) для получения (II) если это не выполнено на предшествующем показателя, свидетельствующего о степени неэтапе, генерируют спектр пространственных часкруглости волокна тот для интерференционной картины, определяют первую составляющую упомянутого 7 Способ по одному из пп 1,2,3,4,5 согласно коспектра пространственных частот, причем упомяторому нутая первая составляющая соответствует наружупомянутую интерференционную картину детекному диаметру волокна, тируют в двух положениях, причем упомянутые два положения предпочтительно должны быть определяют значение модуля первой составляюразнесены на угол в диапазоне от примерно 120° щей, до примерно 124°, нормализуют полную мощность по.модулю первой составляющей, и сравнивают нормализованную для каждого из двух положений генерируют сигполную мощность с заданным порогом, в соответнал, представляющий диаметр волокна, и ствии с чем превышение порога свидетельствует упомянутые сигналы усредняют с целью создания о наличии дефекта третьего сигнала, представляющего диаметр нити, причем упомянутые два положения выбирают так, Изобретение относится к области исследования материалов с помощью оптических средств, в частности, к способу измерения диаметра оптического волокна и выявления дефектов в нем, и может быть использовано при изготовлении и контроле качества оптических волокон Наиболее близким к заявляемому решению является способ измерения диаметра оптического волокна и выявления дефектов в нем (патент США №4067651, MKl/ґ G01 N21/00, G01B9/02, G01В11/04, 1976г), включающий направление пучка излучения на волокно, выявление в результате этого интерференционной картины, определение характеристики интерференционной картины - количества интерференционных полос в ней, и использование характеристики интерференци онной картины для определения диаметра волокна и выявления дефектов в нем Чтобы получить отчетливую интерференционную картину для освещения, используется источник света с достаточной пространственной когерентностью и монохроматичностью В практической реализации в качестве источника света предпочтительно использование лазера, например HeNe-лазера, из-за стабильности его длины волны Интерференционная картина получается при наложении света, отраженного от поверхности оптического (прозрачного) волокна, и света, преломляемого материалом волокна В случае оптического волокна, содержащего сердцевину и оболочку, указанная интерференционная картина функционально зависит от длины волны 44216 падающего света, показателей преломления и диаметров как сердцевины, так и оболочки оптического волокна Однако, согласно Watkms, если отношение диаметра сердцевины к диаметру оболочки не слишком велико (менее 0,5) и если интерференционную картину анализируют при достаточно больших углах (более ± 50°), то интерференционная картина зависит почти исключительно от диаметра и показателя преломления оболочки В соответствии с этим, если известна величина показателя преломления (п) указанной оболочки, то наружный диаметр (d) оптического волокна можно получить путем анализа указанной интерференционной картины В известном способе для определения диаметра оптического волокна подсчитывают количество полных и неполных интерференционных полос (N) между двумя углами (ва и вь) с последующим расчетом величины d при использовании следующих уравнений 1/2 ВД) = sin (