在拉制过程中对光纤进行红外高温测量 本发明涉及用于光纤拉制炉的光纤温度传感器和处理器装置，具体地说，本发明涉及在光纤拉制过程中对超过1000摄氏度的光纤进行高温侧量。
在光纤拉制过程中不存在对超过500摄氏度的光纤高温进行测量的实用方法。但在工业上对此有实际需求。在光纤拉制过程中能对光纤显著低于1000摄氏度的低温进行测量的所有公知方法均具有有限的温度范围、具有不精确性并且具有不可靠性，需要光纤精确地对齐并需要特别接近光纤，从而难以进行侧量，并且这些方法不适用于高温侧量。参见美国专利第4，576，485号。
正如在文摘中说明的那样，日本专利第60-163，377号公开了一种光纤拉制设备，它具有一电路，以便从检测来自受热光纤的红外线信号的亮度分量中取出温度信号并从周期分量中取出外径信号。在使用扫描束技术的情况下，可根据红外信号的亮度来确定光纤的温度。例如，如图3(a)所示那样对光纤扫描，脉冲的高度如图3(b)所示那样决定了光纤的温度，脉冲的宽度如图3(c)所示那样决定了光纤的外径。来自检测器的信号用于控制光纤的伸延速率和鼓11的速度。这种光纤拉制设备并未使用光纤的温度记录图像(即温度分布图像)。这种光纤拉制设备也未对光纤作温度记录检测或曲线处理。
本发明地基本思想是在光纤拉制过程中用红外(IR)能量去测量光纤的温度。
本发明提供一种用于从予制棒拉出光纤的光纤拉制炉，它包括一温度记录传感器以及一温度记录曲线处理器。
所述温度记录传感器可对辐射自光纤的红外能量响应，以提供一温度记录传感器信号，该信号包含有与辐射自光纤的红外能量有关的信息。
所述温度记录曲线处理器对上述温度记录传感器的信号响应，以便提供温度记录曲线处理器信号，该信号包含有与光纤所发出的热量变化的温度记录曲线有关的信息。
光纤一般是石英玻璃，所述温度记录传感器包括一红外滤波器，它用于滤掉辐射自石英光纤的8-12微米范围之外的红外能量，并且，所述温度记录传感器还包括一透镜和红外传感器，它用于聚焦和传感辐射自石英光纤的在8-12微米范围之内的红外能量。
石英光纤一般具有在500至2000摄氏度范围内的温度。所述温度记录传感器信号包含有与辐射自光纤的温度范围为500至2000摄氏度的红外能量有关的信息。
所述温度记录曲线包括在光纤宽度上或沿光纤长度发出的热量的变化。
所述温度记录曲线处理器包括微处理器电路，它具有由微处理器、随机存取存储器、只读存储器、输入/输出设备构成的组合体以及用于将该组合体连接起来的地址、控制和数据总线。
所述温度记录曲线处理器信号包含对光纤拉制炉的温度进行控制的信息或对从予制棒中拉出光纤的速度进行控制的信号或者包含有这两种信息。
所述光纤拉制炉具有一炉温控制器，它可对温度记录曲线处理器信号响应，以便提供炉温控制信号，从而控制光纤拉制炉的温度。
所述光纤拉制炉还具有一卷筒和卷轴速度控制器，它可对温度记录曲线处理器信号响应，以便提供卷筒和卷轴速度控制器信号，从而控制卷筒和卷轴将光纤从予制棒中拉出并加以卷绕的速度。
在操作过程中，所述光纤拉制炉使用高灵敏度红外(IR)温度记录技术(包括市售测量系统)以便以光学的方式扫描与光纤有关的自然红外辐射。将通过光学扫描红外辐射所获得的温度信号转换成光纤的温度记录图像(即温度分布图像)。然后将所述信号/图像转换成温度读数。在将这种技术用于高温或低温玻璃光纤时，必需用滤波器(特定波长)并冷却传感器检测器以获得精确的温度读数。
本发明的一个优点是，对光纤的红外测量是精确的并且适用于生产用途。在拉制过程中可在沿可见的光纤路径的任何地方通过光纤的温度来检测和测量红外能量，并且，不需要精确的光纤对齐，而是可保持与光纤的路径有几英寸的距离。
本发明的另一个优点是，所述温度记录传感器和曲线处理器装置可为收集包括冷却速率和温度曲线在内的与拉制的光纤有关的数据而提供有价值的研究工具，所说的数据能使研究人员研究并确定所拉制光纤的物理和光学性质，迄今为止只能通过模拟或在理论上确定这些性质。
为了更完全地理解本发明的特征，应连同附图参照以下的详细说明，所述附图不是按比例的，其中：
图1是作为本发明主题的温度记录传感器和处理器装置的框图；
图2是带有图1所示的温度记录传感器和处理器装置的光纤拉制炉的图；
图3是图1和2所示温度记录传感器12的放大图；
图4是图1和2所示温度记录曲线处理器的框图。
图1：基本发明
图1示出了总体上用标号10表示的用于光纤拉制炉(图2)的温度记录传感器和处理器装置，它具有温度记录传感器12以及温度记录曲线处理器14。
温度记录传感器12对辐射自光纤F的红外能量响应，以便提供温度记录传感器信号，该信号包含有与辐射自光纤F的红外能量有关的信息。
温度记录曲线处理器14对上述温度记录传感器信号响应，以便提供温度记录曲线处理器信号，该信号包含有与光纤F所发出的热量变化的温度记录曲线有关的信息。所述温度记录曲线包括在光纤宽度上或沿光纤长度发出的热量的变化。正如所示出并且以下将详细说明的那样，所述温度记录曲线处理器信号可以包含对光纤拉制炉的温度进行控制的信息或对从予制棒中拉出光纤的速度进行控制的信息或者包含有这两种信息。
换一种方式，可将与光纤F的温度记录曲线有关的信息经由温度记录曲线处理器信号传给光纤拉制炉中诸如炉温控制器或光纤拉制速度控制器之类的另一个组件，以便为生成一个或多个光纤拉制炉控制信号进行处理。本发明的范围并不局限于在哪里或如何处理光纤的温度记录曲线以确定一个或多个光纤拉制炉控制信号。
图2：光纤拉制炉100
图2示出了总体上用标号100表示的光纤拉制炉，它具有图1所示的温度记录传感器12以及温度记录曲线处理器14。
此外，光纤拉制炉100还具有：予制棒102，它设置在予制棒卡具104以及一予制棒下降和提升装置105内；炉加热器106，它用于对予制棒102进行加热；卷筒108，它用于拉制石英光纤F；卷轴110，它用于卷绕光纤F；温度控制器112，它用于对炉加热器106进行控制；速度控制器116，它用于对卷筒108和卷轴110进行控制；以及显示终端118，它用于显示与光纤拉制炉100的操作有关的控制信息。光纤拉制炉100的这些组件在本技术领域是公知的，本发明的范围并不局限于这些组件的特定类型。
在操作过程中，炉加热器106对来自温度控制器112的炉加热器控制信号响应，以便对予制棒102进行加热。卷筒108和卷轴110对来自速度控制器116的速度控制器信号响应，以便按给定的速度从予制棒102中拉出光纤F。红外温度记录传感器12对辐射自从予制棒102中拉出的光纤F的红外能量响应，以便提供红外温度记录传感器信号，该信号包含与辐射自光纤F的红外能量有关的信息。温度记录曲线处理器14对来自温度记录传感器12的红外温度记录传感器信号响应，以便提供温度记录曲线处理器信号，该信号包含对光纤拉制炉106的温度以及卷筒108和卷轴110从予制棒102中拉出光纤F的给定速度进行控制的信息。炉加热器温度控制器112对来自温度记录曲线处理器14的温度记录曲线处理器信号响应，以便将炉加热器控制信号提供给炉加热器106，从而控制炉加热器106对予制棒102进行加热的温度。速度控制器116对来自温度记录曲线处理器14的温度记录曲线处理器信号响应，以便将速度控制器信号提供给卷筒108和卷轴110，从而对卷筒108和卷轴110从予制棒102中拉出光纤F和卷绕光纤F的速度进行控制。
图3：温度记录传感器12
图3更详细地示出了温度记录传感器12。温度记录传感器12包括透镜200、一个或多个滤波器202以及传感器204。
透镜200和红外传感器204聚焦并传感辐射自石英光纤F的在8-12微米范围内的红外能量。透镜200和红外传感器204在本技术领域是公知的并且可在市场上很容易买得到。如图所示，红外传感器204具有一传感表面206，它用于传感红外能量。
红外滤波器202滤掉辐射自石英光纤F的在8-12微米范围之外的红外能量。红外滤波器202滤掉包括来自光纤拉制炉室的光线以及反射自炉内的光线在内的背景和其它非预定的表面光(辐射)从而只检测来自光纤F的红外辐射。滤波器202在本技术领域是公知的并且可在市场上很容易买得到。本发明的范围并不局限于透镜200和滤波器202的任何特定次序。可以想象出这样的实施例，在该实施例中，滤波器位于第一位，而透镜则设置在滤波器与传感器之间。
石英光纤F一般具有在500至2000摄氏度范围内的温度。所述温度记录传感器信号包含与辐射自光纤F的温度在500至2000摄氏度范围内的红外能量有关的信息。
图4：温度记录曲线处理器14
温度记录曲线处理器14可包括总体上如图4所示的基于微处理器的电路，它包括由中央处理器(微处理器)302、随机存取存储器304、只读存储器306、输入/输出设备308构成的组合体以及用于将该组合体连接起来的总体上用标号310、312、314来表示的地址、控制和数据总线。以示例的方式示出了图4中的基于微处理器的电路，本发明的范围并不局限于基于微处理器的电路的任何特定结构。本发明并不局限于温度记录曲线处理器14的任何特定的实现形式或用于实施这种实现形式的硬件和软件的组合。考虑下述更详细的结构参数，本领域的普通技术人员能用硬件和软件的组合来实现温度记录曲线处理器14。
本发明的范围
因此，本发明包括了下文所述的结构中将列举出来的结构的特征、元件的组合以及部件的排列。
所以，可以看出，能有效地达到上述目的以及从前述说明中看出的那些目的，由于在不脱离本发明范围的情况下能在上述结构中作出某些改变，所以，包含在上述说明书中或附图中所示的所有内容均可解释为是说明性的，并且是没有限制的。