光纖內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)圖、工作原理以及選型
光纖內(nèi)窺鏡（也稱光纖鏡）是一種目視檢測儀器，在內(nèi)窺鏡前冠以“光纖”二字，表明其核心是光導(dǎo)纖維束，不僅擔(dān)負(fù)著傳輸照明光和傳輸光像的雙重任務(wù)，而且光纖束具有纖細(xì)和柔軟的特性，不需拆卸被檢測對(duì)象就可以方便地將探頭送入設(shè)備內(nèi)部，檢測者則可以通過目鏡看到設(shè)備內(nèi)部的狀況，是缺陷檢測的一種高效工具。本文介紹光纖內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)圖、工作原理以及選型。
光纖內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)圖
參見下圖，從零部件的角度看，光纖內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)包括：末端物鏡、彎曲部、由不銹鋼編制外皮保護(hù)的探頭、目鏡、調(diào)焦旋鈕、導(dǎo)向旋鈕、以及供手持的鏡身等幾個(gè)部分；從功能劃分的角度，光纖內(nèi)窺鏡包括：照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、以及探頭等幾大部分；從工作原理的角度，可以理解為：兩組光纖束，以及物鏡、目鏡和控制部，共同組成了光纖內(nèi)窺鏡。
其中，探頭是光纖鏡主要的工作部件，集耐用與柔韌性為一體。它的柔韌性可以使其穿過彎曲的被測物體到達(dá)直桿鏡或其它設(shè)備不能到達(dá)的區(qū)域。它的耐用性既可保護(hù)光纖束免受破壞，也可保護(hù)導(dǎo)向鋼絲。光纖鏡在中心處往往有不銹鋼單絞鋼絲，預(yù)防意外事件下被壓變形，一層鋼制外皮起到保護(hù)作用。下圖所示是光纖內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)圖。
光纖內(nèi)窺鏡工作原理
光纖內(nèi)窺鏡通常由兩組相對(duì)獨(dú)立的、具有不同作用的光纖束組成。這兩組光纖束貫穿于保護(hù)套管內(nèi)部的光纖束末端及目鏡端所有的光學(xué)元件。一束光纖用于實(shí)現(xiàn)從光源到觀察探頭的導(dǎo)光作用稱為照明光纖。另一束光纖用于實(shí)現(xiàn)從觀察探頭到目鏡的成像作用稱為成像光纖。在探頭末梢有兩個(gè)光纖束末端，其中一個(gè)作用是照明，另一個(gè)作用是成像。然而另外一個(gè)末端卻是分離的，成像光纖在目鏡上，照明光纖在光導(dǎo)連接器上。光纖束的工作原理，涉及兩個(gè)核心：
1. 全反射。通常每一根光纖外覆一層低折射率的膜、以保證光纖內(nèi)部的全反射，即：入射光經(jīng)過多次全反射形成導(dǎo)波，直到從光纖的目鏡端射出。
2. 導(dǎo)向光纖束的排列位置。成像光纖束中的每根光纖負(fù)責(zé)獨(dú)立傳輸一個(gè)光點(diǎn)，到了目鏡端所有成像光纖束傳輸?shù)墓恻c(diǎn)再組合成完整的畫面，要實(shí)現(xiàn)這一效果，在物鏡側(cè)和目鏡側(cè)的光纖排列位置是嚴(yán)格一一對(duì)應(yīng)的，不能有錯(cuò)位。也正是因?yàn)椤案鞴饫w獨(dú)立傳輸光點(diǎn)至目鏡”這樣的工作原理，因此光纖內(nèi)窺鏡的成像有一定的網(wǎng)紋感，但通常不影響觀察。如下圖所示是光纖內(nèi)窺鏡的工作原理圖。
光纖內(nèi)窺鏡的種類及選型
以韋林光纖內(nèi)窺鏡為例，主要分為：可導(dǎo)向光纖鏡和迷你光纖鏡這樣兩類。其中可導(dǎo)向光纖鏡的導(dǎo)向彎曲半徑可以達(dá)到32mm，而迷你光纖鏡的直徑可小至0.4mm。所以如果希望靈活導(dǎo)向，可以選擇前者，如果檢測口徑很小，可以選擇后者。
通過前面的介紹不難看出，圖像質(zhì)量的好壞主要取決于光纖束和光學(xué)組件的質(zhì)量。韋林光纖內(nèi)窺鏡采用非常細(xì)直徑的高光傳導(dǎo)率的成像光纖，能夠獲得高質(zhì)量的高分辨率圖像，而且在照明方面也有獨(dú)到的設(shè)計(jì)：沒有采用由內(nèi)部光纖先到鏡體再連接外部光纖束的分段光纖束設(shè)計(jì)，而是采用一束光纖束直接從探頭末稍穿過探頭直接到光源的連續(xù)光纖束設(shè)計(jì)，提供更高效的導(dǎo)光率。
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