一種用于光纖熱縮套管保護的加熱體

葉旭

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

關鍵詞： 加熱體；加熱時間；陶瓷厚膜；熱縮

在光纖工程應用中，兩根光纖端部的熔接點附近需使用熱縮套管保護，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的信號。

為提高施工效率，需同步提高熱縮速度以適應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，會導致更多熱量的損失，且下表面的加熱電阻產生的熱量需經過基片傳遞到熱縮套管，也會導致一部分的熱量損失。

光纖接續部分的保護是通過熱縮套管的內、外層套管徑向收縮完成的，為保證光纖續接部分的可靠保護，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的空氣從中間向兩端排擠出去，實現可靠保護。針對提高熱縮套管保護可靠性的問題，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雜。

本文針對上述兩個問題，分別采用陶瓷厚膜基片燒結加熱電阻作為加熱體來提高熱縮速度和通過調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，實現可靠熱縮。

1.熱縮套管保護的實現方法

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構，如圖1所示，加熱體采用陶瓷厚膜基片作為電熱元件，加熱電阻只被燒結在陶瓷基片的上表面[2]，加熱產生的熱量直接傳遞給熱縮套管，大幅減少熱傳導過程中的熱量損失，同等大小的加熱功率，提高了加熱速度，且結構工藝簡單，可一次性成型。

1.2熱縮保護的可靠性

本文根據熱縮套管在加熱體上完成較佳熱縮效果的加熱規律，調節燒結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約為1300ppm/℃，在室溫條件下阻值約為14Ω。當加熱體中心溫度為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生變化，控制電路得到該變化信息，從而實現加熱體中心溫度的控制。

2.加熱實驗

將加熱體接入測試，使用19v的直流穩壓電源供電，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：

根據數據表1可以看出，在30s時，加熱器內溫度可以達到110℃以上，40s可以達到160℃。在實際應用中，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，到達加熱時間后，取出加熱器中的熱縮套管，管體呈現透明狀態，兩側端口完全收縮，中間部分無氣泡，完全滿足工程需要。

3.小結

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

參考文獻

[1] 冀永慶，李杰華，謝創家，吳建剛. 單芯光纖接續加固工藝 [J].電子工藝技術， 2010：56-57.

[2] 孟慶鋒.不銹鋼基片厚膜電熱元件及其應用 [J].安徽電子信息職業技術學院學報， 2008：82-84.