【正文】 其中，S7300是DP主站，S7200和測徑儀作為DP從站?？刂葡到y(tǒng)如圖5310所示。PROFIBUSDP是一種優(yōu)化的通訊模塊，特別適用于對時間要求嚴格的自動控制系統(tǒng)，最大的站數(shù)是256。下面簡要介紹中國電子科技集團第八研究所軒傳吳、舒福勝等人設計的實用型拉絲機控制系統(tǒng)的構成。包括控制收線盤和牽引輪的電動機以及機構自身的特性。主要構成部分有：位于加熱爐出口的激光測徑儀及涂覆后位于張力輪前端的涂層測徑儀控制系統(tǒng)，Ar氣液面、壓力和流量控制系統(tǒng)，爐內(nèi)溫度控制系統(tǒng)以及各自相應的誤差信號處理系統(tǒng)及控制拉絲速度的控制機構。矩形排線梯形排線倒梯形排線圖539排線方式在拉絲設備中第五個重要組成部分是控制系統(tǒng)?？刂坪门啪€質量的關鍵是第一層光纖的排線質量，首先，要調(diào)整好排線節(jié)距B的大小，其次要控制制好光纖與收線圓盤邊緣距離（7－8μm），否則，將會出現(xiàn)夾線、斷線等現(xiàn)象。要求收線張力和排線節(jié)距合理科學。收排線裝置：主要由收線排線傳感器、光纖收線盤、收線張力測量儀、牽引張力測量輪、收線張力調(diào)節(jié)輪等設備組成。牽引拉絲輪的速度在10～20m/s間，要求保證光纖所受拉力為“零”。在拉絲設備中第四個重要組成部分是拉絲和卷繞系統(tǒng)。測量精度可達到零點幾個微米，利用測得的光纖直徑誤差信號去調(diào)節(jié)牽引輪的拉絲速度，以獲得光纖設計要求正確外徑121150177。一般選用非接觸法之一的激光散射法對剛出爐的裸光纖同步進行遙測。為此，在加熱爐及預制棒下端拉錐部位要求有相當平靜的氣氛，任何氣流的攪動都會造成光纖直徑的高頻波動；加熱爐內(nèi)由于“煙囪效應”以及溫度梯度引起的氣流波動、保護氣體氣流紊亂流動等現(xiàn)象均需嚴格控制。CO2激光器結構復雜，龐大，價格昂貴，但它的工作可靠性高、壽命長、性能穩(wěn)定、無污染，因而成為光纖拉絲加熱設備的首選。在使用CO2激光器作加熱源時，有一點需要特別注意，而硅材料的熱容又很低，因此，在光纖預制棒表面溫度相當高，會使Si材料迅速汽化。由001躍遷至（100）或（020）的過程，能級圖如圖536所示。每種量子數(shù)不同，分別表示為（100）、（010）、（001）。碳居正中，兩端各一個氧，三個原子處于一條直線上。連續(xù)輸出的光功率可達kw級，最大可達10kw以上, ,其電光轉換效率很高，超過10%。常用的激光器為CO2激光器，它是一種分子激光器，基本工作原理：采用CO2氣體和一些輔助氣體（N2 Or He）等混合氣體作為激光激活介質，密封于放電管中，管的端部為互相平行的兩個反射鏡構成諧振腔。圖535 ZrO2氧化鋯感應加熱爐截面示意圖高功率激光器是一理想加熱源。兩種加熱爐比較，石墨爐價格低廉，升溫迅速，存在氧化污染，ZrO2爐升溫需幾個小時，價格昂貴，而且易受熱輻射力的破壞而產(chǎn)生斷裂，因而從經(jīng)濟性考慮，石墨爐的采用更為廣泛。C時，即可以拉制光纖。C時，則將石墨火花塞移開，氧化鋯在1500186。用RF線圈進行加熱。因此氧化鋯感應爐一般不需要氣氛保護，但在制造光纖時，為隔離空氣降低制造過程中產(chǎn)生的衰減，必須充Ar氣進行氣氛保護。因為氧化鋯的氧化溫度在2500186。C時，就會變成導體的特點而設計制造。氣體Ar在這里的另一個最重要的作用是擠出爐內(nèi)的空氣，由于Ar氣比重較空氣的大的多，向爐內(nèi)通入Ar氣后，它將排擠爐內(nèi)的空氣向上運動，并從爐內(nèi)排出空氣，填充Ar在爐內(nèi)的氣體界面應高于光纖預制棒底部尖端的熔化高度，目的是防止空氣中的濕氣與熔融的SiO2接觸，是制備低損耗光纖最重要的手段之一。在拉制光纖時，需安裝光纖外徑測量儀反饋測量光纖外徑的變化情況，因此可通過這一反饋測量值的變化來控制保護氣體Ar的流量，使光纖外徑的變化量控制在允許（1um）范圍內(nèi)。由于加熱爐中充入Ar保持，而爐內(nèi)Ar的紊亂流動將導致爐內(nèi)溫度的變化。在加熱中為防止石墨材料在高溫下發(fā)生氧化，進而產(chǎn)生粉塵污染，一般需采用惰性氣體如Ar氧進行氣氛保護。C及以上高溫。現(xiàn)代拉絲機主要采用石墨或ZrO2氧化鋯電阻或高頻感應爐作熱源。目前，這種方法極少應用。常用的拉絲熱源有：（1）氣體噴燈；（2）各種電阻及感應加熱爐；（3）大功率CO2激光器。同時，由于2000186。C以上高溫，還必須在拉制區(qū)域能夠非常精確的控制溫度，因為在軟化范圍內(nèi)，玻璃光纖的精度隨溫度而變化，在此區(qū)域內(nèi)，任何溫度梯度的波動都可能引起不穩(wěn)定性而影響光纖直徑的控制。拉絲操作對加熱源的要求是十分苛刻的。根據(jù)熔化前的棒體容積等于熔化拉絲后光纖的容積的特點，可知，前三者與光纖的外徑有如下關系： VD2=Vfdf2 (531)因此，光纖的外徑可由（531）給出：d2=VD2/Vf (532)光纖預制棒饋送系統(tǒng)主要由光纖預制棒卡盤、饋送及控制系統(tǒng)和調(diào)心機構及控制系統(tǒng)構成。絕大多數(shù)光纖制造者是將高溫加熱爐溫度和送棒速度保持不變，通過改變光纖拉絲速度的方法來達到控制光纖外徑尺寸的目的。預制棒送入高溫加熱爐內(nèi)的饋送速度主要取決于高溫爐的結構、預制棒的直徑、光纖的外徑尺寸和拉絲機的拉絲速度，～ 。將有小球段纖維稱為“滴流頭”，操作者應及時將滴流頭去除，并預先采用手工方式將已涂覆一次涂層的光纖頭端繞過拉絲塔上的張力輪、導輪、牽引輪后，最后繞在收線盤上。在Ar氣氛保護下，高溫加熱爐將預制棒尖端加熱至2000186。圖531拉絲與一次涂覆工藝流程操作步驟：將已制備好的預制棒安放在拉絲塔（機）上部的預制棒饋送機構的卡盤上。五者之間精確的配合構成完整拉絲工藝。拉絲工藝流程及設備如圖531所示。后一種方法由于難以保證芯/包的同心度并在芯/包界面上存在著氣泡或微彎等缺陷，影響光纖的最終性能，使用受到限制。雖然，管棒法拉制光纖具有一定的局限性，但在現(xiàn)階段仍是光纖拉絲工藝最常采用的重要方法。缺點在于它是一次性生產(chǎn),也就是說，當每一次預制棒拉制完成后，必須停機重新裝料。相對雙坩堝法，管棒法是一種既古老又簡單操作工藝方法。在工藝上，一次涂覆與拉絲是相互獨立的兩個工藝步驟，而在實際生產(chǎn)中，一次涂覆與拉絲是在一條生產(chǎn)線上一次完成的。如果光纖表面受到損傷，將會影響光纖機械強度與使用壽命，而外徑發(fā)生波動，由于結構不完善不僅會引起光纖波導散射損耗，而且在光纖接續(xù)時，連接損耗也會增大，因此在控制光纖拉絲工藝流程時，必須使各種工藝參數(shù)與條件保持穩(wěn)定?！iO2光纖拉絲及一次涂覆工藝光纖拉絲是指將制備好的光纖預制料（棒），利用某種加熱設備加熱熔融后拉制成直徑符合要求的細小光纖纖維，并保證光纖的芯/包直徑比和折射率分布形式不變的工藝操作過程。預制棒缺陷是指沉積層中的氣泡、裂紋以及沉積層結構偏差與沿軸向不均勻分布等因素問題，它反應出預制棒的沉積質量。根據(jù)大量實驗，業(yè)內(nèi)專家建議，為取得良好的效果，酸蝕到拋光。為防止已處理好的預制棒被“再次污染”，最好將預制棒立刻拉絲。為避免預制棒被污染，拋光處理過程應在一個清潔的小房間內(nèi)進行，房間的潔凈度應在1000級以上。 該工藝操作主要有三個步驟：（1）將母棒和接尾棒距離調(diào)至2~3mm，噴燈臺靠近母棒一側，高溫燒烤至接頭呈乳白色融態(tài)，一般需5分鐘左右，推進母棒使其和接尾棒連接；（2）移動噴燈臺測量母棒直徑，同時用卷尺測量母棒的有效長度；2．研磨母棒氫氧火焰溫度達到2300176。C溫度范圍內(nèi)，拋光2~5次，即可很好的除去所有的缺陷，（500kpsi）以上。這種工藝對預制棒的表面不平整10um，裂紋深度，只要在1530176。此方法可以顯著地提高光纖的強度?；谏鲜鲈?，單獨酸蝕處理，對提高光纖強度效果難以確定，所以，在光纖預制棒表面處理中，酸蝕處理不宜單獨采用。在使用有機溶劑清洗和隨后的酸蝕處理中，若采用超聲波攪動清洗和酸蝕，利用溶液的渦旋作為驅動力，效果會更佳。經(jīng)過大量的實驗證明，酸蝕的最佳參數(shù)如表524所示。4HF+SiO2 SiF4+H2O （5239）2HF+CaCO3 CaF2+H2CO3 （5240）在酸蝕過程中常用到的酸蝕劑有這樣幾種：氫氟酸（HF）、氫硫酸（HF、H2SO4）和氫硝酸（HF、HN O3），其中最強的酸蝕劑為49%（w）的HF酸。這本身又誘發(fā)了在這些點處的化學成分的變化，這一變化可導致在光纖表面的熱應力和結晶化，致使微裂紋的形成，最終導致光纖強度的降低，使用中發(fā)生斷裂。另一方面，是來自生產(chǎn)現(xiàn)場大氣氣氛中的塵粒，例如CaCOMgCO3等塵埃。C~2000176。酸蝕玻璃是一種常規(guī)的強化玻璃表面技術。目前采用的光纖制棒表面處理方法主要有五種，它們是：（1）.采用Etoh，Meoh，丙酮和MEK等有機溶劑清洗預制棒表面；（2）.采用酸溶液浸蝕預制棒；（3）.采用火焰拋光預制棒；(4).采用有機溶劑清洗后的預制棒，再進一步用火焰拋光處理；(5).采用有機溶劑清洗后，再經(jīng)酸蝕后的預制棒，進一步采用火焰拋光處理。C的溫度下拉成光纖后，會遺留在光纖表面，形成裂紋和微晶缺陷。眾所周知，預拉制光纖的強度和強度分布，強烈地取決于初始光纖預制棒的質量，特別是它的表面質量。C的溫度下燒結。（6）燒結階段：在此階段，通過粘性流動，膠體內(nèi)微孔收縮最終成為無氣泡透明玻璃棒。通入氯氣處理，可導致Cl2含量過高，這種玻璃材料拉絲時也會發(fā)泡，故需在更高的溫度下，%。OH含量的降低與通入Cl2的時間有關，例如，熱處理溫度在1000176。因此后來采用了Cl2處理技術，降低OH含量，與Cl2硅氧網(wǎng)絡內(nèi)OH能發(fā)生以下反應：Si（OH）4+2 Cl2 Si Cl4+H2O （5233）在800176。但是，當用單純的He氣氛處理和燒結時，最終玻璃內(nèi)的OH含量最高甚至大于5000ppm，盡量采用較慢的升溫速度有利于降低OH根的含量，但僅僅是量的變化，即使加上其他合理的措施，最終玻璃內(nèi)的OH含量仍保持在600ppm。他們認為此時He氣氛中加熱比較合理。C間，OH根凝聚成水分揮發(fā)掉，并在1100176。C溫度范圍存在著有機雜質的氧化反應，所以，在此階段，如采用保溫并加上充分的氧氣氣氛，可使有機雜質氧化分解為氣體產(chǎn)物逸出體外，隨后在500176。由于干膠內(nèi)包含有大量的孔隙，具有大的比表面積，并含有大量的OH和OR，因此在干膠進一步熱處理過程中所采用的程序對于降低光纖內(nèi)OH含量和避免玻璃產(chǎn)品在加溫時是非常關鍵的。C溫度下進行，在此階段除去大部分的溶膠和物理吸附水，所獲得的干凝膠具有600~900m2/g比表面積，~（5）熱處理階段：。水解反應是可逆反應，如果在反應時排除掉水和醇的共沸物，則可以阻止逆反應的進行。其縮聚反應在水解前，?即Si（OH）4完全轉變?yōu)镾i（OH）4前已開始，因而縮聚反應的交聯(lián)程度低，易形成一維的鏈狀結構。水中的氧原子與硅原子進行親核反應：(RO)3SiOR+H18OH Si(OR)3(OR)+ROH （5231）在這一反應過程中，溶劑的活化效應、極性極短和多活潑質子的獲取性等因素對水解過程有非常重要的影響，而且在不同的介質中反應機理也有所差別。在制備石英系光纖時，采用硅的醇鹽為原料，其水解和聚合的基本反應式如下：１）完全水解反應Si(OR)4+H2O Si(OH)4+4ROH （5223）2)不完全水解反應2Si(OR)4 +XH2O Si(OH)4 .(OH)X+XROH （5224）3)脫水聚合反應Si(OR)(OH)x (OR)X1(OR)4X SiOSi(OH)4X(OH)X1+4ROH （5225）4)水解聚合反應2Si(OR)(OH)x Si2O(OR)62X+2R（OH） （5226）在上述反應中應注意以下幾個問題：①全水解反應是水解反應速度太快而發(fā)生的，它并不是我們所期望的，因為Si(OH)4是一種沉淀物；②聚合反應僅發(fā)生在反應的初期階段，而脫水聚合反應只要在硅的化合物上存在OR根就會連續(xù)的進行，從而形成整體的硅氧網(wǎng)絡。首先形成濕膠再形成凝膠，一般在室溫下進行，有時也可提高一些溫度以加快膠化速度。因此在堿性條件下所制得的濕凝膠孔洞尺寸較大，密度較小。在堿性催化劑條件下，硅酸單體水解迅速凝聚，生成相對致密的膠體顆粒。H+和OH是正硅酸乙酯水解反應的催化劑，因此水解反應隨著溶液的酸度或堿度的增加而加快，縮聚反應一般在中性和偏堿性的條件下進行較快，PH值在1－2范圍，縮聚反應特別慢，因此凝膠化時間相對較長，PH，縮聚反應形成的硅氧鍵又重新有溶解的傾向，這也是在高PH值條件下膠凝時間特別長的原因。最常用的酸性催化劑是鹽酸，實際使用的酸類也可以是硫酸或硝酸。2）凝膠特性：主要是宏觀密度，由物體重量和外觀體積決定，主要包括：比表面積，平均孔隙尺寸，孔隙分布及孔隙率。把濕膠內(nèi)液體除去，就成為干膠，是一種超顯微結構多孔體。（2）溶膠凝膠形成階段溶膠：又稱膠體溶液，是一種分散相尺寸在10—1013米之間的分散系統(tǒng)，粘度一般為幾個泊。溶膠－凝膠法制備光纖預制棒的主要工藝生產(chǎn)步驟是首先將酯類化合