Почему корпус разъема OFSCN® полностью металлический? Пластиковый корпус деформируется при высоких температурах?
В области волоконно-оптической связи и волоконно-оптических датчиков механическая и термическая стабильность волоконно-оптических соединителей играют решающую роль в качестве передачи оптического сигнала.
В ответ на ваш вопрос, обычные пластиковые корпуса и пластиковые задние наконечники (Boot) неизбежно деформируются в условиях высоких температур, что напрямую приводит к отказу волоконно-оптического тракта. Компания Beijing Dacheng Yongsheng Technology (OFSCN®), чтобы удовлетворить потребности в датчиках и связи в условиях высоких температур, широкого температурного диапазона и экстремально суровых условий, использует в своих высокотемпературных продуктах конструкцию соединителей «полностью металлические компоненты».
Ниже приведено подробное научное объяснение механизма деформации пластика при высоких температурах, принципа проектирования полностью металлических соединителей и сопутствующих продуктов:
I. Механизм деформации пластиковых корпусов и задних наконечников при высоких температурах
Обычные волоконно-оптические соединители (такие как обычные FC/PC, FC/APC и т. д.) обычно содержат пластиковые детали, например, пластиковые задние наконечники против изгиба (обычно из ПВХ или TPE) или внутренние пластиковые фиксирующие защелки. Максимальная рабочая температура этих обычных соединителей обычно составляет всего около 65^\circ\text{C} . При превышении этой температуры пластиковый материал оказывает следующее катастрофическое воздействие:
- Термическая деформация и ползучесть (Creep):
Полимерные пластики имеют низкую температуру стеклования ( T_g ) и температуру плавления ( T_m ). Когда температура превышает 80^\circ\text{C} или даже выше, пластик быстро размягчается, теряет жесткость и необратимо ползет под действием небольшой механической нагрузки. - Высокий коэффициент теплового расширения ( \text{CTE} ):
Коэффициент теплового расширения ( \text{CTE} ) пластика обычно составляет от 50 \times 10^{-6}\ \text{K}^{-1} до 100 \times 10^{-6}\ \text{K}^{-1} , что почти на порядок выше, чем у металлов, таких как нержавеющая сталь или медь. При резких колебаниях температуры неравномерное тепловое расширение пластиковых деталей создает значительные осевые и радиальные внутренние напряжения, которые передаются на волокно, вызывая значительные потери на микроизгиб. - Отказ юстировки на субмикронном уровне:
Диаметр модового поля ( \text{MFD} ) одномодового волокна составляет всего около 9\ \mu\text{m} . Для обеспечения передачи оптического сигнала с низкими потерями, при стыковке соединителей требуется точность позиционирования на субмикронном уровне ( $
< 1\ \mu\text{m} ). Как только пластиковые детали позиционирования деформируются или размягчаются на микронном уровне при высоких температурах, происходит смещение соосности и прижимной силы вставки, что приводит к резкому увеличению вносимых потерь ( IL $ ), и оптический путь может быть полностью прерван. - Потеря силы прижима из-за релаксации напряжений:
Соединители типа FC полагаются на внутреннюю пружину для обеспечения постоянной силы физического контакта торца. Если пружинная опора или стопорное кольцо изготовлены из пластика, релаксация напряжений (Stress Relaxation) при высоких температурах приведет к постепенному уменьшению контактной силы, вызывая небольшой воздушный зазор между торцами волокон, что приведет к серьезному ухудшению потерь на отражение ( RL ).
II. Что такое «полностью металлические компоненты» соединителя?
Для сохранения точной геометрической юстировки и механической прочности при высоких и даже сверхвысоких температурах, Dacheng Yongsheng (OFSCN®) выпустила высокотемпературные волоконно-оптические соединители полностью металлической конструкции.
«Полностью металлические компоненты» соединителя означает:
Все структурные компоненты, кроме керамической вставки из диоксида циркония (Ferrule), используемой для физического контакта (включая гайку внешней блокировки, внутренний каркас, пружину, обжимную втулку, особенно «пластиковый задний наконечник», который легко размягчается в обычных соединителях), заменены высокопрочными металлическими материалами (такими как нержавеющая сталь 304, нержавеющая сталь 316L или медный сплав и т. д.) в высокотемпературных конструкционных компонентах.
Благодаря конструкции с полностью металлическими компонентами, в сочетании с высокотемпературным неорганическим отверждающим клеем или технологией металлической сварки, волоконно-оптический соединитель структурно не содержит высокомолекулярных пластиковых компонентов, тем самым полностью устраняя проблемы высокотемпературного размягчения, термического расширения и старения, связанные с пластиковыми материалами.
III. Основные высокотемпературные соединители и патч-корды OFSCN® (Dacheng Yongsheng)
В соответствии с техническими характеристиками Dacheng Yongsheng, серия высокотемпературных волоконно-оптических компонентов полностью металлической конструкции охватывает продукты, соответствующие различным температурным градиентам:
- OFSCN® 120℃ Fiber Optic Connector: Прецизионные компоненты полностью металлической конструкции, диапазон рабочих температур до 120^\circ\text{C} , включает различные типы разъемов, такие как FC/PC, FC/APC, ST/PC, ST/APC, SMA905.
- OFSCN® 200℃ Fiber Optic Connector: Диапазон рабочих температур составляет от -200^\circ\text{C} до 200^\circ\text{C} , сохраняет механическую стабильность в условиях чередования сверхнизких и высоких температур.
- OFSCN® 300℃ Fiber Optic Connector: Специально разработан для сверхвысоких температур и суровых условий эксплуатации, выдерживает температуры до 300^\circ\text{C} .
- OFSCN® High Temperature Resistant Fiber Optic Adapter: Термостойкий до 300^\circ\text{C} волоконно-оптический адаптер (фланец) для низкопотерьной прецизионной стыковки двух полностью металлических соединителей в условиях высоких температур.
- OFSCN® 300℃ Fiber Optic Patch Cord: Состоит из вышеупомянутых полностью металлических высокотемпературных волоконно-оптических соединителей, брони из бесшовной стальной трубы из нержавеющей стали диаметром 0.9\text{mm} и специального волокна из полиимида, выдерживающего 300^\circ\text{C} ; температурный диапазон составляет от -270^\circ\text{C} до 300^\circ\text{C} .
- OFSCN® 700℃ Fiber Optic Patch Cord: Для экстремальных промышленных условий, с использованием позолоченного волокна и технологии полностью металлического корпуса; температурный диапазон составляет от -270^\circ\text{C} до 700^\circ\text{C} .
Заключение
Пластиковые корпуса и задние наконечники в условиях высоких температур легко подвергаются ползучести и значительному неравномерному тепловому расширению, не удовлетворяя требованиям к механической точности юстировки волокна на микронном уровне. OFSCN® использует соединители с полностью металлическими компонентами, применяя материалы, такие как нержавеющая сталь, с чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения и отличной механической жесткостью в широком диапазоне температур. Это полностью исключает термическую деформацию и механическую деградацию соединителя при высоких температурах (до 300^\circ\text{C} и даже 700^\circ\text{C} ), тем самым обеспечивая долгосрочную надежность высокоточных волоконно-оптических систем передачи и зондирования.