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光纤拉丝中丝径的控制方法和影响因素研究
陈宏达 江苏永鼎股份有限公司
一、前言 其中，V 现在 为目前的石英总体积，V 调整后 为调整后石英的总
石英光纤的包层直径国家标准要求为125±1微米。伴随着 体积，u 现在 为目前的拉丝速度，u 目标 为调整后的牵引目标速度，
光纤生产设备和工艺水平的发展，光纤生产的速度逐步提升， d 现在 为目前测得的光纤直径，d 目标 为设置的目标直径。
预制棒的直径也在逐步提高。这种情况下，成品光纤的丝径控 故可以得出以下等式：
制难度变得更高。
同时，伴随着光纤应用端技术的发展，陶瓷插芯工艺和熔
接技术的精度越来越高，光纤的熔接损耗也在逐步降低。这也
对光纤直径的波动变化提出了更高的要求。如何在保证高速、 则最后，目标拉丝速度可以表述为：
大直径预制棒拉丝的前提下，继续减小光纤的包层直径波动已
经是光纤生产者面临的重要课题。
本文旨在通过对拉丝速度的反馈调整原理、测径仪测量方 在丝径控制系统中，为了便于系统控制，常使用对目标直
法和设置、拉丝炉对光纤直径变化的微扰三个方面进行研究， 径的偏移量来进行运算。故上式可以更改为：
并结合实际的试验数据分析，总结得出一定的结论。以便于对
拉丝设备和工艺进行优化，从而达到减小光纤丝径波动的目
的。 故而，其速度变化值△u可以写为：
二、光纤直径的拉丝速度反馈调整
由于光纤的直径控制极为严格，拉丝的速度极快，光纤直 从上式可知，速度的变化量会受到目标丝径d 目标 ，直径偏差
径必须经过在线检测后立即反馈给主牵引进行反馈调整。该反 d 偏差 和目前的拉丝速度u 现在 影响。
馈调整过程在正常高速拉丝过程中必须通过计算机自动运算进 由于在拉丝过程中裸光纤的直径偏差一般是较小的，而为
行。因此，光纤直径的自动控制算法往往是光纤生产设备中至 了简化自动控制系统的运算复杂度，一般要求直径在接近目标
关重要的核心算法。以下，对此算法进行分析。 直径后方可开启自动控制系统。而目前的光纤拉丝速度一般不
在光纤拉丝过程中，速度根据丝径的调整频率相当高，调 会超过3000m/min。主牵引的速度调整步长常常受设备的设计影
整时间极短，故在调整过程中可以认为预制棒是在以固定速度 响，常见步长为1m/min。在这种情况下，上述公式中的二次项
匀速进棒。即是说，该过程中，光纤拉丝而成的单位时间内的 值往往远比调整步长要小得多，故而可以将公式中的二次项忽
体积是不变的。以此可以得出以下公式： 略。将速度变量的调整公式简化为以下形式：
亦代表，光纤直径控制系统中，速度的变化量会同时与偏
差值与目前拉丝速度成正比，与目标直径成反比。
此外，由于拉丝设备中速度的变化是存在步长的，故上述
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