Quão finos são os boroscópios de fibra óptica? Por que eles são tão finos?

O principal segredo da extrema espessura da fibra ópticaboroscópios reside em seu componente de transmissão de imagem – o pacote de imagens.

Podemos entender isso através de uma simples comparação: Rígida tradicionalboroscópios: como um telescópio longo e fino, com múltiplas lentes complexas em seu interior. A luz é refratada repetidamente entre essas lentes. As próprias lentes têm espessura e requerem alinhamento e fixação precisos, dificultando torná-las muito finas.

Fibra ópticaboroscópios: seu núcleo não são lentes, mas um feixe de fibras de vidro extremamente flexíveis, mais finas que um fio de cabelo humano.

Vamos detalhar como a fibra ópticaboroscópios alcançam sua "magreza":

1. Princípio Fundamental: Reflexão Interna Total e Transmissão de Imagem Pixelizada

O feixe de imagens de fibra óptica não é uma única fibra, mas sim dezenas ou mesmo centenas de milhares de fibras extremamente finas dispostas e agrupadas em um padrão regular.

Estrutura de uma única fibra: Cada fibra consiste em duas partes:

1. Núcleo: Um centro de vidro com alto índice de refração.

2. Revestimento: Uma camada de vidro com baixo índice de refração envolvendo o núcleo.

Princípio de funcionamento: Reflexão interna total: Quando a luz viaja do núcleo da fibra para a interface de revestimento, devido ao maior índice de refração do núcleo, a luz é completamente refletida de volta para o núcleo. Assim, a luz percorre a fibra em “zigue-zague”, sofrendo inúmeras reflexões internas totais de uma extremidade à outra quase sem perdas.

Como a imagem é transmitida dentro da fibra? – Pixelização

Dezenas de milhares de fibras em uma extremidade do feixe de imagem formam uma superfície de imagem.

Cada fibra individual só pode transmitir um ponto de luz (um pixel na imagem).

Estas fibras estão dispostas numa correspondência um-a-um e de acordo com um padrão regular em ambas as extremidades.

Desta forma, a imagem óptica formada na superfície de imagem na extremidade frontal do feixe de imagens é decomposta em dezenas de milhares de pontos de luz independentes.

Cada ponto de luz é transmitido independentemente para a outra extremidade através da fibra correspondente.

Na outra extremidade, todos os pontos de luz transmitidos pelas fibras são recombinados para reconstruir a imagem frontal.

Pode ser imaginado como um conjunto de dezenas de milhares de minúsculos “guias de luz”, cada um responsável por transmitir luz a partir de apenas um ponto.

2. Por que essa estrutura pode ser tão fina?

Com base nos princípios acima, a fibra ópticaboroscópios têm vantagens significativas na obtenção de detalhes mais sutis:

1. Material extremamente fino: O diâmetro de uma única fibra pode estar no nível micrométrico (por exemplo, 10 µm, cerca de 1/6 do diâmetro de um fio de cabelo humano). Um feixe contendo dezenas de milhares dessas fibras também pode ter um diâmetro controlado dentro de 12 milímetros.

2. Não há necessidade de montagens de lentes internas complexas: Ao contrário das rígidas tradicionaisboroscópios que requerem múltiplas lentes dispostas no espaço físico, o feixe de imagens de fibra óptica é simplesmente um feixe regular de fibras. Ele orienta a luz dentro da fibra através de princípios físicos (reflexão interna total), em vez de realizar imagens ópticas em espaço livre, economizando assim uma quantidade significativa de espaço físico.

3. Alta integração:

Pacote de imagens: Responsável pela transmissão das imagens, é o componente principal.

Feixe guia: Ao redor do feixe de imagem está outro feixe independente de fibras, especificamente responsável por guiar a luz de uma fonte de luz externa para o corpo, fornecendo iluminação para a área de observação.

Esses feixes de fibras podem ser integrados de forma muito compacta e, em seguida, envolvidos com uma bainha flexível e mecanismos de controle para formar um conjunto completo.boroscópio.

Por que é necessário estar tão bem?

Especificamente, a busca pela “finura” baseia-se principalmente nos três pontos a seguir:

Adaptação a espaços minúsculos: Na indústria, apenas materiais suficientemente finosboroscópios podem entrar suavemente em pequenos canais com menos de 1 milímetro de diâmetro e nos orifícios internos de peças de precisão.

Alcançar redução de custos e melhoria de eficiência: Na inspeção industrial evita desmontagens e danos a equipamentos ou peças, economizando tempo e custos associados à desmontagem.

Melhorando a flexibilidade e a acessibilidade: Fibra óptica fina e flexívelboroscópios podem dobrar e percorrer caminhos complexos e sinuosos para alcançar áreas inacessíveis aos instrumentos tradicionais.

Em resumo, a busca extrema pela “delicadeza” impulsiona avanços contínuos emboroscópio tecnologia, com o objetivo de permitir que a visão humana acesse o mundo microscópico anteriormente inacessível, que desempenha um papel crucial no desenvolvimento industrial.