[发明专利]一种测试光纤预制棒折射率分布的装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于为一种新型测试光纤预制棒折射率分布的方法，涉及到光纤制造及检测领域。

背景技术

近年来随着信息化的普及，单模光纤得到了广泛应用，目前常用于测量光纤预制棒折射率分布的为光束扫描法，其基本的测量原理为激光器发出的细光束照射在光纤预制棒上，根据所测量的光纤预制棒的折射率沿径向逐渐变化分布的特点，光在内部发生连续折射，最终从预制棒的另一侧出射出来，由探测器进行捕捉后，得到出射高度。通过出射高度和入射光的位置以及光线在预制棒中的传输关系，通过多次测量获得预制棒折射率分布。但是该方法测量精度不高，误差控制也较为复杂，无法直观的得到折射率分布区域，附带检测功能较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测试光纤预制棒折射率分布的装置和方法，用于解决现有技术存在的问题。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种测试光纤预制棒折射率分布的装置，包括：

计算机，和与计算机相连接的DAC数模转换器(Digital to Analog Converter)以及高压发射器，其中，所述DAC数模转换器直接连接到显示器上；此外，所述高压发射器连接有X射线发射管，其前端设置有准直器，在准直器的前端设置有待测芯棒，从X射线发射管发射的X光通过准直器和待测芯棒，被设置于待测芯棒前端的接收器所接收，通过ADC模数转换器(Analog to Digital Converter)，以及，DDC数字下变频器(Direct Digital Control)的处理后，又返回到计算机上，由计算机内部安装的程序对光纤预制棒折射率分布进行计算，具体包括：

测出X射线源发出的强度与通过预制棒衰减后到达检测器的强度及入射角度，移动不同的距离及角度获得多组数据，通过衰减系数的分布进行预制棒图像重建。

一种测试光纤预制棒折射率分布的方法，基于以上装置，其方法具体包括：

步骤1)将待测芯棒放于图1所示的待测区域，并固定于待测区域；

步骤2)打开高压发生器，选择合适的发射电压，从而保证发射管发射出合适强度的X射线；

步骤3)X射线通过准直器垂直射入待测芯棒表面，经过预制棒内部的折射，吸收等过程，由不同位置出射出预制棒表面，到达探测器；

步骤4)探测器记录出射X射线角度及能量，传入到计算机进行数据处理；具体包括：

程序通过对出射X射线角度分析，获得折射率分布函数，通过多组数据对函数进行修正，降低误差；

程序通过对出射X射线能量进行分析，得到吸收系数变化曲线，通过系统进行图像重建，得到待测芯棒二维密度分布图，及CT值曲线；

程序根据重建图像，对预制棒的同心度，圆度等几何参数进行测试。

优选的是，具体包括：

取待测芯棒放入装置中中，设置电压为120kv，射线的出射高度与入射位置以及X射线在预制棒中通过有关即

X(r)＝f[n(r)]h(r)

X(r)-出射位置，h(r)-入射位置，f[n(r)]-预制棒折射率分布函数；

其中存在一个评价函数当出射位置与预设出射位置相同时，该函数为零，此时测量的出射位置即为实际出射位置；

通过转动不同的角度进行多次测量，获得关于f[n(r)]的方程组，对该方程组进行求解，获得光纤预制棒的折射率分布，该修正及测试由计算机程序测得。

优选的是，定义H＝k(μ_rm-μ_标)/μ_标；

其中H为某个像素点的CT数，μ_rm为待测物质的X射线吸收系数；μ_标为标准物质的X射线吸收系数；

同时μ_rm＝μ_mρμ_m为待测物质的质量吸收系数，ρ为该物质密度；

得到同时根据相关试验验证μ_rm∝Z，Z为元素的原子序数；

根据上述公式可以得到CT数与待测材料的密度及元素的原子序数成正比，根据多次测量，经过电脑程序的图像重建，可直观得到CT灰度分布图及CT值曲线。

优选的是，通过多次测量入射角及出射角可直接得到折射率分布曲线及定量数值，同时得到灰度分布图及对应的灰度值。