Page 28 - 网络电信2019年5月刊上
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公式亦可以表述为以下公式: 面,这种报警与实际测量的情况可能存在一定的延时;另一方
面,测量的精确度和完整性也受制于测量仪器的信号处理系统
的处理能力。
伴随着目前对光纤产品直径波动的要求越发严格,也存在 输出类型:测径仪的常见输出方式主要有两种:模拟量输
部分设备为了将光纤的直径的变化控制得更低,将主牵引的调 出和数字量输出。两者各有优势。模拟量输出作为一种及时输
整能力继续优化,速度的调整步长可能降低到0.1m/min。在这 出,能够直接反应测量结果,且无论测量速度有多块,都能完
种情况下,若进行高速拉丝,二次项的影响便有可能会凸显出 整反应测量结果。数字量输出一般会配合模数转换器,故数字
来。故需要进行一定的参数修正。 量输出是经过处理后的数据,数据的完整度受制于系统的处理
此外,由于测径仪的位置并非在光纤成型的最初位置,且 能力。
不同的设备其测径仪的位置也有所区别,故而自光纤直径成型 平均方法和平均数量:一般拉丝设备的系统处理计算的周
位置至测径仪的距离同样会影响反馈系统的效果。由于该位置 期在100微秒级,但是光纤直径的监控系统测量能力往往能够
在同一设备上是固定的,所以这种测量的延时在低速过程中体 达到每秒上千次乃至几万次的测量,系统是无法处理所有数据
现会比较明显,而当达到较高的速度后,其影响会逐步降低。 的。而且测量的结果也会受到外界因素的影响而产生误差。所
故而,一方面,光纤直径自动控制系统的开启时刻会要求速度 以一般为了排除异常数据,会对测到的数据按照一定数量和方
较高时方可打开(一般要求速度达到50m/min至100m/min,甚至 式计算平均值,并将该数据输出。常见的平均方法有简单平均
更高)。另一方面,伴随着目前拉丝速度的提高,测径仪的位 和移动平均法,其区别见下图。而平均数量则是每次输出时平
置对控制效果的影响也越来越小。 均化的测量数据数量。
图1 简单平均法和移动平均法的区别
三、光纤直径的在线测量 A)简单平均法
由于光纤拉丝的速度非常之快,同时还需要对光纤的直径
进行精确的测量分析和记录,所以测径仪的测量能力和设置对
光纤产品的影响极大。
其中,裸光纤测径仪的测量能力一般总结为以下几项:
测量速度(频率):即每秒能够采样测量的样品数量,目 B)移动平均法
前光纤生产的常用测径仪的测量速度差距较大,从每秒上千次
测量到每秒数万次测量不等。测量速度越快,得到的有效数据
便越多,但是系统的处理和反馈的压力也越大。
温度敏感程度:因为裸光纤的测量仪器必须为非接触式的
测量仪器,一般使用激光为测量手段。由于光纤在拉丝过程中
自延伸管口出来后温度较高(几百度),故存在较为明显的热
辐射干扰。出口和光纤周边的高温气流也会使得测量带来不确
定性。故存在某些厂家的测径仪只能监控经过冷却管冷却后的
光纤直径。 从上图可以看出,简单平均仅仅是按照设置的平均数量
以上测量能力是测径仪本身自带的能力,一般来说,只要 逐段进行技术并计算出需要的平均值,而移动平均法则是在第
能够符合光纤生产环境的,具有足够测量能力的测径仪都能够 一次平均数量达到后,每进行一次测量后则加入一个新数据,
使用在光纤拉丝生产中。但是,如何合理设置测径仪的参数, 剔除一个最早的数据,进行一次平均运算后输出。从上图中可
并对测径仪测得的数据进行有效的分析处理,才是光纤生产者 以清晰看出,移动平均法的平均数据输出频率远高于简单平均
的重要研究课题。测径仪的测量参数和处理一般有以下几个常 法,而且移动平均法能够较好地保留并体现每次测量的情况。
见项目: 故若用于研究光纤拉丝设备的产品质量时,移动平均法是更合
目标值:测径仪测量的目标中心值,部分测径仪输出方式 理的选择。但是,当控制系统的采样频率等于或甚至低于简单
为电位的偏移量输出,即是以目标值为0电位的电压信号。故该 平均后平均数据的输出频率时,两种平均方法对于控制系统来
种情况下,必须保证处理系统中的目标值与测径仪的目标值一 说是没有差别的。
致。 相对而言,对于测径仪的设置,平均数量是更为重要的设
偏移量补偿:由于光纤测量时会受到拉丝速度、光纤温 置参数。由于光纤拉丝过程中光纤直径会受到气流场、温度场
度、测量设备的倾斜度等因素引入稳定的测量误差。补偿量便 的影响而产生微小扰动。若任由测径仪将所有扰动记录下来并
是用于补偿该项测量误差进行修正的设置参数。 发送给控制系统进行处理,会存在巨大的问题。一则,数据量
上、下限报警:有一些测量设备拥有产品尺寸超限报警, 过多且数据的刷新速率过高,控制系统无法完全处理并反馈;
在设置产品上限和下限的报警参数后,能够使用开关量信号或 二则,频繁地调整主牵引的转速甚至可能会使得控制系统的
者其他方式在超标时进行及时报警。但是,值得注意的是这种 反馈方向自负反馈转向正反馈,丝径扰动可能反而会增大。所
报警一般为测径仪的信号处理系统处理后方可进行报警,一方 以,测量数据必须经过合理的均化,尽可能地排除扰动后传送
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