Borescope sợi quang mỏng như thế nào? Tại sao chúng lại được làm mỏng như vậy?

Bí mật cốt lõi của độ mỏng cực cao của sợi quangkính sois nằm trong thành phần truyền hình ảnh của chúng—gói hình ảnh.

Chúng ta có thể hiểu điều này qua một so sánh đơn giản: Truyền thống cứng nhắckính sois: giống như một chiếc kính thiên văn dài và mỏng, có nhiều thấu kính phức tạp bên trong. Ánh sáng bị khúc xạ nhiều lần giữa các thấu kính này. Bản thân các thấu kính có độ dày và yêu cầu căn chỉnh và cố định chính xác, khiến việc làm cho chúng trở nên mỏng rất khó khăn.

Sợi quangkính sois: lõi của chúng không phải là thấu kính mà là một bó sợi thủy tinh cực kỳ dẻo, mỏng hơn cả sợi tóc người.

Hãy phân tích chi tiết cáp quang như thế nàokính sois đạt được "độ mỏng" của họ:

1. Nguyên tắc cốt lõi: Phản xạ bên trong toàn phần và truyền hình ảnh theo điểm ảnh

Bó hình ảnh sợi quang không phải là một sợi đơn lẻ mà là hàng chục, thậm chí hàng trăm nghìn sợi cực mỏng được sắp xếp và bó lại với nhau theo một mô hình đều đặn.

Cấu trúc của một sợi đơn: Mỗi sợi gồm hai phần:

1. Lõi: Tâm kính có hệ số khúc xạ cao.

2. Lớp bọc: Lớp kính có hệ số khúc xạ thấp bao quanh lõi.

Nguyên lý làm việc: Phản xạ nội toàn phần: Khi ánh sáng truyền từ lõi sợi đến bề mặt lớp bọc, do lõi có chiết suất cao hơn nên ánh sáng bị phản xạ hoàn toàn trở lại lõi. Do đó, ánh sáng truyền qua sợi quang như một đường “ngoằn ngoèo”, trải qua vô số phản xạ nội toàn phần từ đầu này sang đầu kia mà hầu như không bị suy giảm.

Hình ảnh được truyền trong sợi quang như thế nào? – Pixel hóa

Hàng chục nghìn sợi ở một đầu của bó hình ảnh cùng nhau tạo thành bề mặt hình ảnh.

Mỗi sợi riêng lẻ chỉ có thể truyền một điểm ánh sáng (một pixel trong ảnh).

Các sợi này được sắp xếp theo kiểu tương ứng một-một và theo một mô hình đều đặn ở cả hai đầu.

Bằng cách này, hình ảnh quang học hình thành trên bề mặt hình ảnh ở đầu trước của bó hình ảnh sẽ bị phân hủy thành hàng chục nghìn điểm sáng độc lập.

Mỗi điểm ánh sáng được truyền độc lập đến đầu kia thông qua sợi quang tương ứng.

Ở đầu bên kia, tất cả các điểm ánh sáng truyền từ các sợi được kết hợp lại để tái tạo lại hình ảnh từ mặt trước.

Nó có thể được hình dung như một dãy hàng chục ngàn “dây dẫn ánh sáng” nhỏ bé, mỗi dây chịu trách nhiệm truyền ánh sáng chỉ từ một điểm.

2. Tại sao cấu trúc này có thể được làm rất mỏng như vậy?

Dựa trên các nguyên tắc trên, cáp quangkính sois có lợi thế đáng kể trong việc đạt được các chi tiết tốt hơn:

1. Chất liệu cực mịn: Đường kính của một sợi đơn có thể ở mức micromet (ví dụ: 10µm, khoảng 1/6 đường kính sợi tóc người). Một bó chứa hàng chục nghìn sợi như vậy cũng có thể có đường kính được kiểm soát trong phạm vi 12 mm.

2. Không cần lắp ráp thấu kính bên trong phức tạp: Không giống như ống kính cứng truyền thốngkính soiyêu cầu nhiều thấu kính được sắp xếp trong không gian vật lý, bó hình ảnh sợi quang chỉ đơn giản là một bó sợi thông thường. Nó dẫn ánh sáng bên trong sợi quang thông qua các nguyên lý vật lý (phản xạ toàn phần bên trong), thay vì thực hiện tạo ảnh quang học trong không gian trống, do đó tiết kiệm được một lượng không gian vật lý đáng kể.

3. Tính tích hợp cao:

Image bó: Chịu trách nhiệm truyền tải hình ảnh, nó là thành phần chính.

Chùm tia dẫn hướng: Bao quanh bó hình ảnh là một bó sợi độc lập khác, chịu trách nhiệm đặc biệt dẫn ánh sáng từ nguồn sáng bên ngoài vào cơ thể, cung cấp ánh sáng cho khu vực quan sát.

Các bó sợi này có thể được tích hợp rất gọn, sau đó được bọc bằng vỏ bọc linh hoạt và các cơ chế điều khiển để tạo thành một khối hoàn chỉnh.kính soi.

Tại sao cần phải tốt như vậy?

Cụ thể, việc theo đuổi “sự tinh tế” chủ yếu dựa trên ba điểm sau:

Thích ứng với không gian nhỏ: Trong công nghiệp, chỉ đủ mịnkính sois có thể dễ dàng đi vào các kênh nhỏ có đường kính dưới 1 mm và các lỗ bên trong của các bộ phận chính xác.

Đạt được mức giảm chi phí và nâng cao hiệu quả: Trong kiểm tra công nghiệp, việc này tránh được việc tháo rời và làm hỏng thiết bị hoặc bộ phận, tiết kiệm thời gian và chi phí liên quan đến việc tháo rời.

Cải thiện tính linh hoạt và khả năng tiếp cận: Cáp quang tốt và linh hoạtkính sois có thể uốn cong và đi qua những con đường phức tạp và quanh co để đến những khu vực mà các nhạc cụ truyền thống không thể tiếp cận được.

Tóm lại, việc theo đuổi sự "độ tinh tế" cao độ đã thúc đẩy những đột phá liên tục trongkính soi công nghệ, nhằm mục đích cho phép tầm nhìn của con người tiếp cận với thế giới vi mô mà trước đây không thể tiếp cận được, thế giới này đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển công nghiệp.