Como componente central del sistema de detección fotoeléctrica, la sonda de fibra óptica reflectante es ampliamente utilizada en la detección de distancia, la identificación de defectos superficiales, el análisis de concentración y otros campos con las ventajas de la medición sin contacto, la velocidad de respuesta rápida y la fuerte capacidad antiinterferencia. La racionalidad de su diseño estructural y la efectividad de la optimización del rendimiento determinan directamente la precisión de detección y la estabilidad del sistema. a continuación, se detalla desde los dos aspectos del diseño estructural central y la optimización del rendimiento clave.
I. puntos clave del diseño de la estructura central
La estructura básica de la sonda de fibra óptica reflectante consta de cuatro partes: fibra óptica emisora, fibra óptica receptora, carcasa de la sonda y lente óptica. el diseño de cada componente debe tener en cuenta la realización funcional y la adaptabilidad. La fibra óptica emisora es responsable de transmitir la señal óptica de excitación. es necesario seleccionar el diámetro del núcleo de acuerdo con las necesidades de detección. las especificaciones comunes son de 50 micras a 200 micras. el núcleo demasiado fino causará una potencia óptica insuficiente, y el exceso de espesor afectará la precisión de enfoque del punto de luz. La fibra óptica receptora se utiliza para recoger la luz reflejada, generalmente con la misma especificación que la fibra óptica emisora, utilizando el método de disposición circular o concéntrica, la disposición circular es propicia para mejorar la eficiencia de la recepción, mientras que la disposición concéntrica puede reducir los puntos ciegos de detección.
La carcasa de la sonda debe cumplir con los requisitos de protección mecánica y adaptación óptica, seleccionar aleación de aluminio o plástico de ingeniería, y la superficie debe ser anodizada o aislada para evitar interferencias electromagnéticas; La parte delantera de la carcasa debe reservar una interfaz de instalación de lente para garantizar que el error de coaxalidad entre la lente y la cara final de la fibra óptica no supere los 0,1 mm. la lente óptica, como componente clave del enfoque y recepción de la señal óptica, da prioridad al material de cuarzo para reducir la pérdida de luz. la distancia focal debe coincidir de acuerdo con la distancia de detección. la detección de corta distancia (1 - 5 mm) debe seleccionar una lente convexa con una distancia focal de 2 - 5 mm, y la detección de larga distancia (5 - 50 mm) puede combinarse con una lente de índice de refracción degradado para reducir la difusión del
2. estrategias clave de optimización del rendimiento
(1) mejorar la precisión de la detección
La precisión de la detección se ve afectada principalmente por el tamaño del punto de luz y la relación señal - ruido de la señal óptica. Optimizar el método de disposición de la fibra óptica, utilizando la estructura combinada de "transmisión central + recepción circular", puede hacer que la luz reflejada se centre en el Centro de la cara final de la fibra óptica receptora y reducir la interferencia de luz Miscelánea de borde; Recubrir una película antirreflectante en la superficie de la lente y optimizar los parámetros de la película para la longitud de onda de trabajo (como 400 - 760 nm de luz visible y 760 - 1100 nm de infrarrojo cercano), la tasa de transmisión de luz puede aumentar a más del 95% y reducir la pérdida de luz. Al mismo tiempo, se controla la rugosidad de la superficie final de la fibra óptica ra ≤ 0,1 micras para evitar la atenuación de la señal causada por la dispersión de la superficie final.
(2) ampliar el alcance de las pruebas
Para diferentes necesidades de distancia de detección, se optimizan los parámetros de apertura numérica de fibra óptica (na) y lente. En la detección de corta distancia, se selecciona una fibra óptica NA = 0,2 - 0,3 con una pequeña lente focal para controlar el diámetro del punto de luz en 0,1 - 0,5 mm y mejorar la resolución de proximidad; En la detección de larga distancia, se utiliza una fibra óptica NA = 0,4 - 0,5 para aumentar el ángulo de recepción de luz y reducir la difusión del punto de luz en combinación con una lente teleobjetivo, lo que puede ampliar la distancia de detección efectiva a más de 50 mm. Además, al ajustar la proporción de cantidad de fibra óptica transmitida y recibida, se puede equilibrar el alcance de la detección y la intensidad de la señal.
(3) mejorar la adaptabilidad ambiental
En aplicaciones ambientales adversas, es necesario fortalecer el sellado de la sonda y el diseño antiinterferencia. Adoptar una estructura de sellado de nivel ip67, a través de la doble protección del anillo o y el pegamento de sellado, para evitar la invasión de polvo y líquido; La carcasa utiliza materiales de blindaje electromagnético para reducir la interferencia de la radiación electromagnética externa en las señales ópticas. Al mismo tiempo, se seleccionan componentes de fibra óptica y lente resistentes a altas temperaturas para que el rango de temperatura de trabajo de la sonda cubra - 40 ℃ - 120 ℃, cumpliendo con los estrictos requisitos de la escena industrial.