一種用于光纖熱縮套管保護(hù)的加熱體

葉旭

摘 要： 目前，加熱時間已成為光纖熔接的重要指標(biāo)之一，提高熱縮速度，縮短加熱時間的技術(shù)問題亟需解決。加熱體采用在陶瓷厚膜基片上表面燒結(jié)加熱電阻的方式，提高熱縮套管的熱縮速度，實(shí)現(xiàn)了加熱器完成熱縮的時間由原來的60s減少到50s。

關(guān)鍵詞： 加熱體；加熱時間；陶瓷厚膜；熱縮

在光纖工程應(yīng)用中，兩根光纖端部的熔接點(diǎn)附近需使用熱縮套管保護(hù)，光纖熔接中的加熱器就是對熱縮套管加熱的一種裝置，在接通電源后，加熱器中的加熱體會產(chǎn)生熱量使熱縮套管徑向收縮，同時輸出與自身溫度變化相關(guān)的信號。

為提高施工效率，需同步提高熱縮速度以適應(yīng)光纖熔接時間的減少[1]。對此，目前普遍的解決方法是使用金屬或合金做出U型、V型或其他可增大熱縮套管與加熱體面積的加熱體方式，加熱電阻被固定或者印刷在加熱槽的上、下表面，會導(dǎo)致更多熱量的損失，且下表面的加熱電阻產(chǎn)生的熱量需經(jīng)過基片傳遞到熱縮套管，也會導(dǎo)致一部分的熱量損失。

光纖接續(xù)部分的保護(hù)是通過熱縮套管的內(nèi)、外層套管徑向收縮完成的，為保證光纖續(xù)接部分的可靠保護(hù)，套管中間的部分需先于端部受熱收縮，這樣才能確保熱縮套管內(nèi)的空氣從中間向兩端排擠出去，實(shí)現(xiàn)可靠保護(hù)。針對提高熱縮套管保護(hù)可靠性的問題，一般采用分段加熱的方式，即在加熱體中使用兩段或者兩段以上的加熱電阻，在加熱器正常工作時，各段加熱電阻分段或分時加熱，這種方式中，加熱體的制作工藝和控制方式較復(fù)雜。

本文針對上述兩個問題，分別采用陶瓷厚膜基片燒結(jié)加熱電阻作為加熱體來提高熱縮速度和通過調(diào)整加熱體中加熱電阻的阻值分布，使熱縮套管中間段部分升溫速度比兩端快的方式，實(shí)現(xiàn)可靠熱縮。

1.熱縮套管保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法

1.1提高熱縮速度

本文作為核心部件的加熱體呈長方形結(jié)構(gòu)，如圖1所示，加熱體采用陶瓷厚膜基片作為電熱元件，加熱電阻只被燒結(jié)在陶瓷基片的上表面[2]，加熱產(chǎn)生的熱量直接傳遞給熱縮套管，大幅減少熱傳導(dǎo)過程中的熱量損失，同等大小的加熱功率，提高了加熱速度，且結(jié)構(gòu)工藝簡單，可一次性成型。

1.2熱縮保護(hù)的可靠性

本文根據(jù)熱縮套管在加熱體上完成較佳熱縮效果的加熱規(guī)律，調(diào)節(jié)燒結(jié)在加熱體中的加熱電阻阻值以及電阻值在加熱體上的分布，使阻值沿加熱體縱向近似于“π”型分布，如圖2所示，這樣使得熱縮套管中間段部分升溫速度比兩端快，熱縮的過程是由中間逐步向兩端收縮。

加熱體中加熱電阻采用電阻漿料的溫度系數(shù)約為1300ppm/℃，在室溫條件下阻值約為14Ω。當(dāng)加熱體中心溫度為160℃左右時，加熱電阻阻值上升至約14.8Ω[2]。隨著加熱體中的加熱電阻阻值發(fā)生變化，控制電路得到該變化信息，從而實(shí)現(xiàn)加熱體中心溫度的控制。

2.加熱實(shí)驗(yàn)

將加熱體接入測試，使用19v的直流穩(wěn)壓電源供電，初始加熱功率為25.8w。加熱體通電后，記錄加熱體中心溫度如表1所示：

根據(jù)數(shù)據(jù)表1可以看出，在30s時，加熱器內(nèi)溫度可以達(dá)到110℃以上，40s可以達(dá)到160℃。在實(shí)際應(yīng)用中，為了避免能量損失，40s之后控制加熱溫度，使其保持在160℃附近。

制作光纖熱縮套管所使用的材料一般為聚烯烴類（Polyolefin），這種材料的起始收縮溫度（Shrinking Temperature）為100～110℃。

在常溫條件下，設(shè)置加熱器的加熱時間為50s，放入一根60mm 0.25的光纖熱縮套管，到達(dá)加熱時間后，取出加熱器中的熱縮套管，管體呈現(xiàn)透明狀態(tài)，兩側(cè)端口完全收縮，中間部分無氣泡，完全滿足工程需要。

3.小結(jié)

本文提出一種用于光纖熱縮套管保護(hù)的加熱體，采用在陶瓷厚膜基片上表面燒結(jié)加熱電阻的方式，提高了熱縮套管的熱縮速度，實(shí)現(xiàn)了完成熱縮的時間由原來的60s左右減少到50s。加熱體的長方形結(jié)構(gòu)設(shè)計使制作、安裝工藝相對簡單，陶瓷基片燒結(jié)成型后，無需任何變形加工工序。可通過較簡易方式實(shí)現(xiàn)熱縮套管的可靠保護(hù)，在加熱體中只使用一段加熱電阻，通過調(diào)整使熱縮套管中間段部分升溫速度比兩端快，實(shí)現(xiàn)在設(shè)定時間內(nèi)完成熱縮后熱縮套管中無氣泡殘留。

參考文獻(xiàn)

[1] 冀永慶，李杰華，謝創(chuàng)家，吳建剛. 單芯光纖接續(xù)加固工藝 [J].電子工藝技術(shù)， 2010：56-57.

[2] 孟慶鋒.不銹鋼基片厚膜電熱元件及其應(yīng)用 [J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報， 2008：82-84.