[发明专利]石英管壁厚光电检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电检测系统，尤其是一种对石英管壁厚进行检测的光电检测系统

背景技术

石英管主要用于光纤外皮管，石英管的壁厚尺寸直接影响光纤的寿命和特性。所以在石英管生产过程中，石英管的壁厚是一个重要参数，必须实时监控这个参数使之控制在公差范围内。石英管生产中具有高温、红热、脆性大和不易采用接触法测量的特点。因此，需要一种非接触、高速度、高精度的在线监测系统，以适应石英管生产的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种石英管壁厚光电检测系统，以实现石英管壁厚的非接触、高速度、高精度的在线监测。

为实现上述目的，本发明提供了一种石英管壁厚光电检测系统，包括：用于产生线形光束的激光发射系统、用于接收并检测经过待测石英管的管壁反射的光束的CCD测量系统和用于对CCD检测到的光束进行计算并得出石英管的管壁厚度的计算处理系统；

所述激光发射系统包括激光器和准直、扩束和整形光学系统；

所述CCD测量系统包括线阵CCD和扩束光学系统；

所述激光器、所述准直、扩束和整形光学系统、所述线阵CCD和所述扩束光学系统设置在待测石英管的同侧，所述激光器产生激光后经过准直、扩束和整形光学系统形成狭长的线形光束，所述线形光束以一定角度α入射到石英管的外壁上，该线性光束形成第一反射光束和折射光束，所述折射光束经所述石英管的内部反射并穿过所述石英管外壁形成第二反射光束，所述第一反射光束和第二反射光束相互平行；

所述第一反射光束和第二反射光束经过所述扩束光学系统进行扩束处理后，入射到所述线阵CCD；

所述计算处理系统与所述线阵CCD连接，用于根据线阵CCD输出的光强信号，计算所述入射到所述线阵CCD上的所述第一反射光束和第二反射光束的距离，并根据该距离计算所述石英管的管壁厚度。

由上述技术方案可知，本发明通过激光扫描技术和CCD检测技术的结合，实现了对石英管壁厚的高速、非接触的实时测量，满足了石英管生产过程中对壁厚测量的要求。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的石英管壁厚光电检测系统的实施例一的结构示意图；

图2为本发明的测量原理的示意图。

具体实施方式

本发明根据对测量原理的分析，结合激光扫描检测技术和玻璃厚度测量尺的设计经验，发明了基于CCD的检测设计方案。本发明的石英管壁厚光电在线检测系统为一种高速、高精度、非接触的测量系统。

实施例一

如图1所示，其为本发明的石英管壁厚光电检测系统的实施例一的结构示意图，该系统包括：用于产生线形光束的激光发射系统1、用于接收并检测经过待测石英管4的管壁反射的光束的CCD测量系统2和用于对CCD检测到的光束进行计算并得出石英管的管壁厚度的计算处理系统3；

所述激光发射系统1包括激光器11(优选为半导体激光器)和准直、扩束和整形光学系统12；

本实施例中激光器11可以采用650nm半导体激光器，其发出的高斯光束经准直、扩束和整形光学系统12的处理后，可以形成准直线状光束。

所述CCD测量系统2包括线阵CCD21和扩束光学系统22；

所述激光器、所述准直、扩束和整形光学系统、所述线阵CCD21和所述扩束光学系统22设置在待测石英管的同侧，所述激光器产生激光后经过准直、扩束和整形光学系统形成狭长的线形光束，所述线形光束以一定角度α入射到石英管的外壁上，该线性光束形成第一反射光束和折射光束，所述折射光束经所述石英管的内部反射并穿过所述石英管外壁形成第二反射光束，所述第一反射光束和第二反射光束相互平行；其中，0°＜α＜90°。较为优选的取值为49°左右。

所述第一反射光束和第二反射光束经过所述扩束光学系统进行扩束处理后，入射到所述线阵CCD；

所述计算处理系统3与所述线阵CCD连接，用于根据线阵CCD输出的光强信号，计算所述入射到所述线阵CCD上的所述第一反射光束和第二反射光束的距离，并根据该距离计算所述石英管的管壁厚度。

本发明实施例的对壁厚的测量原理如下：当某一光束以一定的角度入射到石英管侧面上，这束光线被分为两部分：一部分被石英管外表面反射；另一部分经外表面折射后入射到内表面上，被内表面反射再次入射到外表面，折射后形成一个平行于外表面反射光线的折射光线。这两束平行光线的空间位置与石英管的壁厚有关。通过测量这两束平行光线的空间距离就可以得到石英管的壁厚。

下面结合图2对本发明的测量原理进行进一步说明，如图2所示：