[发明专利]在线测量疏松体密度的方法及装置

权利要求书

1.一种在线测量疏松体密度的方法，适用于VAD法制造光纤预制棒，其特征在于，该方法包括以下步骤：

VAD设备包括提升平台(1)、旋转引杆(2)、旋转电机(8)、沉积引杆(3)、沉积腔体(5)，先将外径扫描仪(6)固定于沉积腔体(5)的外部，高度高于沉积起始位置10～100mm；再将气动锁紧夹头(9)、圆环式称重传感器(11)固定在提升平台(1)的底部凹槽内；然后将旋转电机(8)放置在圆环式称重传感器(11)的上方，并调整旋转引杆(2)，使旋转引杆(2)与圆环式称重传感器(11)同轴；将沉积引杆(3)与旋转引杆(2)连接，使沉积引杆(3)与旋转引杆(2)同轴，记录下圆环式称重传感器(11)的读数G1，作为一个常量；

将石墨定位块(10)放置在旋转电机(8)与提升平台(1)之间的空隙中，限制但不固定旋转电机(8)纵向的移动；缓慢锁紧气动锁紧夹头(9)，限制并固定旋转电机(8)，使旋转电机锁孔的中心水平轴线(14)与气动锁紧夹头的中心水平轴线(13)处于同一高度；气动锁紧夹头(9)端面两边均采用锥面设计，锥面角度为10～35°；生产预制棒疏松体时，圆环式称重传感器(11)与旋转电机(8)的高度间距为2～5mm，圆环式称重传感器(11)与旋转引杆(2)的径向间距为2～5mm；测量预制棒疏松体重量时，圆环式称重传感器(11)与旋转电机(8)直接接触，并反馈测量到的预制棒疏松体重量；盖上金属防尘罩(7)，使金属防尘罩(7)处于提升平台(1)表面的凹槽(15)内，并覆盖包裹旋转电机(8)，旋转电机(8)的电源线与控制线从金属防尘罩的走线口(16)穿出，正常进行预制棒疏松体的生产；生产前将沉积靶棒连接到沉积引杆(3)，并记录下沉积靶棒的质量m，作为一个常量；

预制棒疏松体的生产结束后，缓慢松开气动锁紧夹头(9)，并记录下圆环式称重传感器(11)的读数G2，G2为一个变量，提取出外径扫描仪(6)及体积计算模块计算出的预制棒疏松体的体积V；

根据公式计算出预制棒疏松体的密度：预制棒疏松体的密度＝((G2-G1)/g-m)/V，g为重力加速度常数，将预制棒疏松体的密度以数字信号的形式输出，完成整个预制棒疏松体密度的在线测量过程；取出生产完毕的预制棒疏松体，缓慢锁紧气动锁紧夹头(9)，继续正常进行下一根预制棒疏松体的生产过程。

2.一种在线测量疏松体密度的装置，适用于VAD法制造光纤预制棒，VAD设备包括提升平台(1)、旋转引杆(2)、旋转电机(8)、沉积引杆(3)、沉积腔体(5)，其特征在于：该装置包括重量测量组件、体积测量组件和密度计算模块，重量测量组件固定放置于提升平台(1)处，用于测量预制棒疏松体的重量，体积测量组件固定放置于沉积腔体(5)外部，用于扫描并计算预制棒疏松体的体积；该装置在预制棒疏松体沉积结束的状态下进行测量；

所述重量测量组件包括压力传感器、气动锁紧夹头(9)，所述重量测量组件存在固定态和自由态两种工作状态，两种工作状态均为静止状态，气动锁紧夹头(9)实现固定态、自由态的切换：气动锁紧夹头(9)锁紧后，重量测量组件实现固定态，满足沉积生产所需的刚性环境；气动锁紧夹头(9)松开后，重量测量组件实现自由态，此时已停止生产，压力传感器直接反馈预制棒疏松体的重量；所述气动锁紧夹头(9)与旋转电机(8)的外形尺寸匹配，气动锁紧夹头(9)端面两边均采用锥面设计，锥面角度为10～35°，气动锁紧夹头(9)松开时，其水平中心轴线比旋转电机(8)锁孔的水平中心轴线高2～5mm，气动锁紧夹头(9)工作时始终缓慢动作；

所述体积测量组件用于扫描并计算预制棒疏松体的体积，所述体积测量组件包括外径扫描仪(6)和体积计算模块，所述外径扫描仪(6)用于测量并记录整个预制棒疏松体沉积起始至结束时的外径曲线；全程扫描并记录整个疏松体外径轮廓数据，仅在预制棒疏松体生产停止后完成整个扫描记录过程；所述体积计算模块用于：根据外径扫描仪(6)测量的外径曲线，计算预制棒疏松体的体积；

所述密度计算模块用于：根据压力传感器反馈的重量和体积计算模块计算的体积，计算出预制棒疏松体的密度。