一种光纤涂层缠绕可靠性的测试装置及测试方法与流程

本发明属于光纤制作及检测技术领域，尤其涉及一种光纤涂层缠绕可靠性的测试装置及测试方法。

背景技术：

现有光纤的涂覆层通常采用内涂覆层和外涂覆层，它们共同保护光纤表面不受潮湿气体和外界机械损伤，赋予光纤提高抗微弯性能，降低光纤的微弯附加损耗功能。

目前衡量涂覆层可靠性的主要判断方法为光纤的剥离力测试。光纤剥离力被定义为沿着轴向用机械方法剥除光纤涂层所需要的力。具体的测试方法和指标范围在iec-60793-1-32，ftop-178和gr-20的文件中有相应的规定。国标gb/t9771和gb/t15972.32对光纤剥离力的范围和试验方法进行了规定。研究表明，剥离力不仅受光纤内涂层和玻璃的粘附力的影响，而且还与光纤的外涂层紧密相关，外涂层的材料性能才是光纤剥离力的主要影响因素。外涂层的强度、硬度、环形面积共同决定了光纤剥离力的大小，它和光纤的可靠性特别是耐张力缠绕性能并不直接相关。

光纤陀螺环圈和光纤水听器敏感环都需要光纤绕制，绕制过程中均会对光纤使用一定的张力甚至借助外力工具辅助绕制。因此，该条件下的特种光纤涂层要求更高的可靠性。而现有的测试方法中，除了光纤的剥离力可以在一定程度上表征涂层的缠绕可靠性外尚无其它合适方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种光纤涂层缠绕可靠性的测试装置及测试方法，可以用于光纤涂层的长期可靠性的评价。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先提供一种光纤涂层缠绕可靠性的测试装置，包括绕丝轮、移动机座、绕丝电机、直线导轨、横移传动丝杆、联轴器、排丝电机、限位滑轮和砝码，移动机座横向移动，其上装有绕丝电机，绕丝轮与绕丝电机输出轴相连，移动基座固定在直线导轨上，移动基座下部安装有导轨滑块和丝杆螺母，导轨滑块用于导向，丝杆螺母套在丝杆上，当丝杆旋转时，横向移动；滚珠丝杆与排丝电机通过联轴器相连，固定底座下部安装有限位滑轮，在绕丝时，光纤在滑轮槽内垂直方向运动。还包括轴承、轴锁紧螺母，轴承装入机座内，对绕丝轮提供支撑，轴承被轴锁紧螺母固定，轴锁紧螺母装于绕丝轮轴上，约束轴承轴向窜动。

按上述技术方案，砝码固定于光纤端部。依靠砝码重力产生的张力，绕丝时张力均匀。

按上述技术方案，还包括圆杆，用于固定光纤进行光纤缠绕，圆杆材质为金属、玻璃或塑料。

按上述技术方案，圆杆的直径范围为3mm-200mm。

按上述技术方案，排丝电机和绕丝电机的转速范围为1-300rpm。

按上述技术方案，横移传动丝杆用于使固定在其上的绕丝轮在水平方向按照预设的速度左右移动，配合圆杆的旋转实现对光纤的缠绕和退绕。

本发明还提供一种光纤涂层缠绕可靠性的测试方法，该方法包括以下步骤，步骤一，取预设长度的光纤，一端固定在圆杆上并缠绕若干周，使光纤通过导轮的凹槽，光纤另一端悬挂重物；步骤二，控制面板控制导轮的左右移动、圆杆的转速，根据需要反复对光纤进行缠绕、退绕；步骤三，通过对待测光纤的反复缠绕和退绕的过程中涂层变形、涂层剥离、涂层气泡来评判该光纤的可靠性。

按上述技术方案，在绕制和退绕的过程中施加在光纤轴向上的力为大小恒定拉力。该恒定的拉力通过在光纤一端悬挂重物或通过能控制力值的机械装置施加。

本发明产生的有益效果是：可以用于光纤涂层的长期可靠性的评价，使用该方法和装置可以方便、量化的表示出多种光纤的缠绕可靠性。可广泛用于对保偏光纤和弯曲不敏感光纤等特种光纤涂层可靠性的评判。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例光纤涂层缠绕可靠性的测试装置的结构示意图；

图2是本发明实施例光纤涂层缠绕可靠性的测试装置左视图；

图3为本发明实施例中电气控制系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

如图1-图2所示，光纤涂层缠绕可靠性的测试装置包括绕丝轮1、移动机座2、绕丝电机5、直线导轨6、横移传动丝杆7、联轴器8、排丝电机9、限位滑轮10、横移螺母11、砝码12、轴承3和轴锁紧螺母4，移动机座横向移动，其上装有绕丝电机，绕丝轮与绕丝电机输出轴相连，移动机座固定在直线导轨上，移动机座下部安装有4个导轨滑块和丝杆螺母，导轨滑块用于导向，丝杆螺母套在丝杆上，当丝杆旋转时，横向移动；滚珠丝杆与排丝电机通过联轴器相连，固定底座下部安装有限位滑轮，在绕丝时，光纤13在滑轮槽内垂直方向运动。轴承装入机座内，对绕丝轮提供支撑，轴承被轴锁紧螺母固定，轴锁紧螺母装于绕丝轮轴上，约束轴承轴向窜动。砝码固定于光纤端部。依靠砝码重力产生的张力，绕丝时张力均匀。还包括圆杆，用于固定光纤进行光纤缠绕，圆杆材质为金属、玻璃或塑料，圆杆的直径范围为3mm-200mm。排丝电机和绕丝电机的转速范围为1-300rpm。横移传动丝杆用于使固定在其上的绕丝轮在水平方向按照预设的速度左右移动，配合圆杆的旋转实现对光纤的缠绕和退绕。

实施例二：

一种光纤涂层缠绕可靠性的测试方法，该方法包括以下步骤，步骤一，取预设长度的光纤，一端使用胶带固定在圆杆上并缠绕若干周，使光纤通过导轮的凹槽，光纤另一端悬挂重物；步骤二，控制面板控制导轮的左右移动、圆杆的转速，根据需要反复对光纤进行缠绕、退绕；步骤三，通过对待测光纤的反复缠绕和退绕的过程中涂层变形、涂层剥离、涂层气泡来评判该光纤的可靠性。在绕制和退绕的过程中施加在光纤轴向上的力为大小恒定拉力。该恒定的拉力通过在光纤一端悬挂重物或通过能控制力值的机械装置施加。

本发明实施例中待测试光纤样品有三组，分别记为：样品1、样品2、样品3，三组样品的裸光纤外径均为80μm，外涂层直径均为135μm，但是光纤内、外涂层的种类不同。

该测试设备的机械部分包括：绕丝轮、移动机座、轴承、轴锁紧螺母、绕丝电机、直线导轨横移传动丝杆、联轴器、排丝电机、限位滑轮、横移螺母。其中，电气控制部分示意图如下图3所示，主要包括绕丝电机、排丝电机、绕丝电机控制器、排丝电机控制器、plc和控制面板。操作人员通过控制面板发出电机启动、停止、运动方向、运动速度等命令，命令由通讯电缆传递给plc，plc接收到命令信息，通过程序编译后对电机控制器下达运动指令，最后分别由绕丝电机执行顺时针、逆时针旋转动作，由排丝电机执行左、右移动动作。通过导轮的定速移动和圆杆匀速转动使每圈光纤之间保持预设的间距、规则缠绕排列。

截取1.2米长待测光纤样品1，光纤的一端用粘性较强的薄胶带粘于绕丝轮的右端并手动缠绕5圈，光纤的另一端自然松弛下垂。

在自然松弛下垂的一端使用胶带将光纤固定在砝码上，本例中的砝码质量为250g。使直线导轨以6.48mm/min的速度向左匀速移动。

使绕丝轮以12圈/分的速度和手动缠绕方向相同的方向匀速转动，该绕丝轮为不锈钢材质，直径为6mm。使机器自动缠绕50圈，耗时250秒，基座和绕丝轮向左前进了总计27mm。使机器旋转方向以及移动方向和上述50圈缠绕相反，但数值相同，进行退绕。

上述缠绕和退绕为一个周期，对样品1进行10个周期的测试。按照样品1所述方式，对样品2、样品3进行10个周期的测试。

在显微镜下检查光纤涂层，得到涂层的结果，这些异常均会不同程度的影响光纤及器件的性能和长期可靠性。取缠绕中部的5cm光纤在显微镜下沿光纤的轴向仔细观察并记录以上三种异常分别出现的次数，如下表1所示。

表1样品检测结果

样品1光纤的主要问题是外涂层模量较低光纤较软在外力作用下光纤易变形。样品2光纤的主要的问题是内涂和玻璃之间的粘附力较小，涂层和玻璃较易剥离。样品3光纤经过缠绕测试后没有发现任何异常，涂层的可靠性满足绕制要求。

记录下所检查的一定光纤长度上的缺陷数量，如光纤气泡、剥离。通过对待测光纤的反复缠绕和退绕的过程中涂层变形、涂层剥离、涂层气泡来评判该光纤的可靠性。

本实施例技术方案可以根据使用者对光纤使用环境的需求灵活设计各种测试参数，如拉力大小、缠绕直径、测试周期等。对光纤涂层的缠绕可靠性进行判断并得到量化结果，可广泛用于光纤制造、光纤涂料研制、涂料匹配性研究、光纤检测等技术领域。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。