La sonde à fibre optique réfléchissante, en tant que composant central du système de détection photoélectrique, est largement utilisée dans la détection de distance, l'identification des défauts de surface, l'analyse de concentration et d'autres domaines, grâce aux avantages de la mesure sans contact, de la vitesse de réponse rapide et de la forte capacité anti - interférence. La rationalité de la conception structurelle et l'efficacité de l'optimisation des performances déterminent directement la précision de détection et la stabilité du système, qui sont détaillées ci - dessous à partir de la conception structurelle de base et de l'optimisation des performances clés.
I. principaux points de conception structurelle
La structure de base de la sonde à fibre réfléchissante est composée de quatre parties: fibre d'émission, fibre de réception, boîtier de la sonde et Lentille optique, la conception des composants doit tenir compte de la mise en œuvre fonctionnelle et de l'adaptation. La fibre d'émission est responsable de la transmission du signal optique d'excitation, il est nécessaire de choisir le diamètre du noyau en fonction des besoins de détection, la spécification commune est de 50 μm - 200 μm, le noyau trop mince entraînera un déficit de puissance optique, trop grossier affecte la précision de focalisation du spot; La fibre de réception est utilisée pour collecter la lumière réfléchie, généralement avec la fibre d'émission en utilisant le même noyau de spécification, en utilisant le mode de distribution annulaire ou coaxiale, la distribution annulaire favorise l'efficacité de la réception, la distribution coaxiale peut réduire la zone aveugle de détection.
Le boîtier de la sonde doit répondre aux exigences de protection mécanique et d'adaptation optique, choisir un alliage d'aluminium ou un matériau plastique d'ingénierie, la surface est anodisée ou isolée pour empêcher les interférences électromagnétiques; L'interface de montage de la lentille doit être réservée à l'extrémité avant du boîtier, afin de garantir que l'erreur de coaxialité de la lentille avec la surface d'extrémité de la fibre optique ne dépasse pas 0,1 mm. La lentille optique en tant que composant clé de la focalisation et de la réception du signal optique, le matériau de quartz est préféré pour réduire les pertes optiques, la distance focale doit être adaptée en fonction de la distance de détection, la détection à courte distance (1 - 5 mm) Sélectionne une lentille convexe avec une distance focale de 2 à 5 mm, la détection à longue distance (5 - 50 mm) peut être associée à une lentille à indice
II. Stratégies clés d'optimisation des performances
(i) Améliorer la précision de détection
La précision de détection est principalement influencée par la taille du spot par le rapport signal sur bruit du signal optique. Optimiser le mode de distribution de la fibre, en utilisant la structure combinée "émission centrale + réception annulaire", peut faire la lumière réfléchie se concentrer sur le Centre de la surface d'extrémité de la fibre de réception, réduire les interférences lumineuses parasites de bord; Sur la surface de la lentille est plaqué un film opacifiant, optimisant les paramètres du système de film pour les longueurs d'onde de travail (par exemple, visible 400 - 760nm, proche infrarouge 760 - 1100nm), la transmission de la lumière peut être augmentée à plus de 95%, réduisant les pertes de lumière. Dans le même temps, contrôler la rugosité ra ≤ 0,1 μm de la surface d'extrémité de la fibre, éviter l'atténuation du signal causée par la diffusion de la surface d'extrémité.
(II) Étendre la portée de la détection
Optimisez l'ouverture numérique de la fibre (Na) par rapport aux paramètres de la lentille pour différents besoins de distance de détection. Lors de la détection à courte distance, choisissez la fibre optique NA = 0,2 - 0,3, avec une petite lentille de mise au point, de sorte que le diamètre du spot est contrôlé à 0,1 - 0,5 mm, améliorant la résolution de proximité; Lors de la détection à longue distance, l'utilisation de la fibre optique NA = 0,4 - 0,5, l'augmentation de l'angle de réception de la lumière, combinée à la lentille téléfocale pour réduire la diffusion du spot, peut étendre la distance de détection efficace à plus de 50 mm. De plus, la plage de détection peut être équilibrée avec l'intensité du signal en ajustant le nombre de fibres optiques d'émission et de réception.
Iii) Amélioration de l'adaptabilité environnementale
Dans les applications environnementales difficiles, il est nécessaire de renforcer l'étanchéité de la sonde et la conception anti - interférence. Avec la structure d'étanchéité de classe IP67, double protection par joint torique et colle d'étanchéité pour empêcher l'intrusion de poussière et de liquide; Le boîtier utilise un matériau de blindage électromagnétique pour réduire les interférences du rayonnement électromagnétique extérieur avec le signal lumineux. Dans le même temps, la fibre résistante à haute température et l'ensemble de lentille sont choisis, de sorte que la plage de température de fonctionnement de la sonde couvre - 40 ℃ - 120 ℃, pour répondre aux exigences strictes de la scène industrielle.