光纤内窥镜
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光纤传感技术在医学诊断中的应用引言:光纤传感技术是一种基于光学原理的传感技术,已经广泛应用于医学诊断领域。
它能够实时监测体内的各种生理参数,提供了非侵入式和高精度的诊断手段。
本文将重点探讨光纤传感技术在医学诊断中的应用,包括在光纤内窥镜、生物成像和生物体力学测量等方面的应用。
光纤内窥镜应用:光纤内窥镜是目前医学诊断中最常见的光纤传感技术应用之一。
光纤内窥镜通过将光纤引入体内,结合显微成像技术,可以直接观察人体内部器官的情况,如胃镜、肠镜和膀胱镜等。
光纤内窥镜不仅能够提供清晰的影像,还能进行活检和病变切除等操作。
此外,光纤内窥镜具有无创、无辐射的特点,能够减少患者的痛苦和恢复时间。
生物成像应用:光纤传感技术在生物成像领域的应用主要包括光纤光谱学和光纤造影技术。
光纤光谱学通过光纤传输和分析样本反射或散射的光信号,可以获取生物组织的光谱信息。
该技术可以用于早期癌症的诊断和分析,以及血液中各种生物标志物的监测。
光纤造影技术则是利用光纤传感器对荧光或放射性物质的性质进行测量,从而实现对肿瘤、血管等的非侵入式成像。
这些光纤成像技术具有高分辨率、高灵敏度和实时性的优势,为医生提供了更准确的诊断和治疗指导。
生物体力学测量应用:生物体力学测量是利用光纤传感器对人体内部力学参数进行监测和测量的技术。
光纤传感器可以实时记录和传输人体内部的压力、张力和位移等信息。
这些数据对于理解人体运动机理、评估病理状态和指导康复治疗非常重要。
例如,通过光纤传感器可以实时测量血管内的压力和流速,帮助医生判断血管狭窄和血栓等疾病。
此外,光纤传感技术还可以应用于肌肉力量和关节活动范围等生物体力学测量中,为康复治疗提供指导。
光纤传感技术在医疗领域的未来发展:目前,光纤传感技术在医学诊断中的应用已经取得了令人瞩目的成果,然而,仍有一些挑战和发展方向需要克服。
首先,与传统的医疗设备相比,光纤传感器的制造和操作成本较高,需要进一步降低成本并提高成像质量和信号传输效率。
OLYMPUS FIBERSCOPESStandard RangeOlympus Fiberscopes - Standard range - 6, 8 and 11mm diameter Flexible fiberscopes allow remote visual inspection to be carried out in areas where the route to the area of interest includes negotiating a series of bends or where the length of instrument required is outside the limits of a rigid borescope.The construction of an Olympus fiberscope is a specialized process, requiring a combination of advanced optical and mechanical technologies, resulting in a finished product with many highperformance design features:Interchangeable optical tip adaptors . The focus of the optical system is fixed, however, each inspection has different requirements with regard to depth of field and direction of view. For this reason, all standard model fiberscopes have interchangeable optical tip adaptors to provideversatility and are available in direct or side viewing configuration - just select the tip adaptor most suitable for the application. Separately, a diopter focus compensates for the individual s eyesight.Image size. The Olympus image size is larger than most other fiberscopes. Due to the optical quality, the image of an Olympus fiberscope can be magnifed and maintain a high resolution image.Tapered Flexibility. This feature provides graduated flexibility along the length of the insertion tube, making the insertion tube more flexible towards the distal end.Four layer insertion tube. The construction of the insertion tube (the part of the instrument inserted into the application area) is especially important to ensure reliability and durability, but without compromising flexibility. Olympus have excelled in this area, creating a design of four individual layers which together protect the internal components and provide fluid resistance.Four-way angulation. All models feature four-way angulation of the distal end, which aids insertion and maneuverability and helps to steer the tip towards the inspection area.The Series 5 range of industrial fiberscopes is available in a variety of diameters and workinglengths. All instruments feature an eyepiece which allows compatibility with a range of CCTV and Photographic adaptors so that the image normally seen through the eyepiece can be recorded for future reference and reporting./Olympus-IF2D5-12-Borescope.aspxTo buy, sell, rent or trade-in this product please click on the link below:Temperature:Insertion tube (in air): -10 to 80°C (14 to 176°F)Complete instrument (in air): -10 to 50°C (14 to 122°F)Pressure:Insertion tube at 10 to 30°C: 1 to 1.3 bar absoluteFluid resistance:The insertion tube can be immersed for short periods, and control body wiped with, the following chemicals: Water, 5% salt water, machine oil and light oilSmall DiameterOlympus Fiberscopes - Small diameter - 0.6, 2.4 and 4.1mm diameterIn some applications, the entry port size to the area of interest can be restricted and inserting a scope can be extremely difficult. This will often necessitate using an instrument of smaller diameter than conventional models.The Olympus range of small diameter fiberscopes is designed for these applications and are available in diameters 0.6, 2.4 and 4.1mm (0.02, 0.09 and 0.16") and lengths of up to 1.5m (4.9 ). All instruments feature a high resolution coherent fiberoptic bundle for image transmission and a separate channel of non-coherent fibers for illuminating the inspection area. To aid insertion and maneuverability once inside the entry port, all instruments feature a strong, reliable insertion tube construction and in the case of the 2.4mm and 4.1mm, two-way angulation helps steer the tip towards the target area. Additionally, 4.1mm diameter models have the Olympus Tapered Flexibility insertion tube design, which means that the insertion tube becomes gradually more flexible towards the distal end - a feature not normally associated with small diameter instruments. All instruments have ocular focus to ensure that the individual operator s eyesight is accommodated and can be attached to CCTV and photographic equipment to allow the images to be permanently recorded. To illuminate the inspection area, any one of the Olympus light sources can be used.The tables below show the models available and their specifications:Model Name Diameter Length TaperedFlexibilityAngulationDirection ofViewField ofViewDepth of Field Eyepiece styleIF6PD4-60.64mm(0.02")490mm(19.3")No No Direct58°1-50mm (0.03-2.0")32mmIF6PD4-110.64mm(0.02")990mm(39.0")No No Direct58°1-50mm (0.03-2.0")32mmIF2D5-6 2.4mm(0.09")600mm(23.6")No120° Up/Down Direct75°2-50mm (0.08-2.0")32mmIF2D5-12 2.4mm(0.09")1170mm(46.06")No120° Up/Down Direct75°2-50mm (0.08-2.0")32mmIF4D5-7 4.1mm(0.16")700mm(27.6")Yes120° Up/Down Direct65°5-60mm (0.2-2.4")OES StyleIF4D5-15 4.1mm(0.16")1500mm(59.0")Yes120° Up/Down Direct65°5-60mm (0.2-2.4")OES StyleIF4S5-7 4.1mm(0.16")700mm(27.6")Yes120° Up/Down Side (90°)60°4-40mm (0.16-1.6")OES StyleIF4S5-15 4.1mm(0.16")1500mm(59.0")Yes120° Up/Down Side (90°)60°4-40mm (0.16-1.6")OES StyleEnvironmental Specification:IF6PD4IF2D5IF4D5 / IF4S5 Temperature:Insertion tube (in air) Complete Instrument (in air)0 to 40°C(32 to 104°F)10 to 30°C(32 to 86°F)-10 to 80°C(14 to 176°F)-10 to 50°C(14 to 122°F)-10 to 80°C(14 to 176°F)-10 to 50°C(14 to 122°F)Pressure:Insertion tube at10-30°C1 to 1.3 bar absolute 1 to 1.3 bar absolute 1 to 1.3 bar absolute Fluid Resistance:The insertion tube can be immersed for short periods, and control body wiped with:Water Water Water5% salt watermachine oillight oilSpecial Feature FiberscopesThere are some RVI applications that cannot be satisfied by a standardmodel fiberscope. Olympus has always been at the forefront ofapplication solutions, and when a situation arises where a standardinstrument will not provide the desired results, then Olympus hasresponded with advice on optimal instrument use in that application.This occasionally results in the introduction of a special instrumentdesigned to meet that specific requirement - these are therefore knownas special feature fiberscopes. This is not to say, however, that theycannot be used in other applications. The information below describeseach model, together with its design application, but the specificationmay well suit a particular inspection you need to undertake.IF5D4X1-14:At 5.0mm (0.19") diameter and 1200mm (47") working length, thisinstrument was initially developed and approved for the Pratt &Whitney PT6 engine, but has since become used for the inspection ofmany small engines and fine diameter pipework. It features two-wayangulation, and interchangeable optical tip adaptors, allowing direct orside view, both supplied as standard with the instrument.IF7D3X3-26 / IF7D3X3-32:This 7.3mm (0.29") diameter instrument has been approved for use onthe F100 and JT-9D aircraft engines and features an internal channelfor introducing a working tool or guide hook into the inspection areato aid navigation around the engine. It features four-way angulation(130° up, down, left and right) and the optical system is set to a 66°field of view, fixed focus (depth of field 8mm to infinity).IF8D3X2-23:The JT-8D engine inspection can be particularly difficult and is mosteffectively undertaken using an instrument in conjunction with a guidetube. TheIF8D3X2-23 fiberscope has been designed for this inspection and has been specified with an 80° field of view and a unique angulation range - 185°up, 105° down, left and right. This is then used with the MD-999 guide tube to achieve angulation in eight different directions.Visit the Guide Tube section of the product information to see details of theMD-999.IF8D4X2-10:This instrument has been purpose-designed for use within the automotive industry, with an 8.5mm (0.33") diameter and 770mm (30") working length. It is a general diagnostic tool for trouble-shooting as well as analysis of specific problems. Typical areas of use include intake and exhaust valves, cylinders, transmission systems and areas within the chassis. Unlike other fiberscopes of this diameter, the IF8D4X2-10 has a 32mm diameter eyepiece, which allows it to be connected to the standard range of accessories associated with rigid borescopes.IF13D3-60:At 6050mm (19 ) length, the IF13D3-60 is the longest industrial fiberscope in production today. It is specifically designed for the visual inspection of plant such as pipes, boilers and heat exchangers, where the area of interest is some distance from the access point. It has four-way angulation of the distal end and is compatible with a wide range of 11mm diameter interchangeable optical tipadaptors, providing the user with a variety of fields of view and depth of field characteristics.Visit the Ultra-Long Videoscopes section for information on alternative long instruments.UV (Ultra Violet) FiberscopeGlass fibers used in borescopes and standard specification fiberscopes attenuate UV light and can only therefore be used to view the fluorescing images, not to transmit UV illumination. In order to transmit ultra-violet illumination and view the images with one instrument, a special feature fiberscope is required.The IF11D4-20UV fiberscope is available with or without an internal channel and features a quartz fiber bundle for effective ultra-violet illumination. The 11.3mm (0.44") diameter instrument is available in two lengths - 2.0m or 3.0m (6.6 or 9.8 ) and ,where specified, the internal channel can be used to introduce the dye and processing fluid necessary in this application.Please note that the UV fiberscope is only available as a special production item and is therefore subject to a longer delivery lead time.Olympus offers a special high power UV light source for use with this fiberscope for dye penetrant inspections.。
医疗内窥镜照明光纤法规
医疗内窥镜照明光纤法规主要涉及以下几个方面:
1. 光纤材料安全要求:医疗内窥镜照明光纤应符合国家相关标准,无毒无害,不产生任何有害物质。
2. 光纤阻燃性能要求:医疗内窥镜照明光纤应具备良好的阻燃性能,能够在遇到火灾等突发情况时防止火焰蔓延。
3. 光纤耐热性能要求:医疗内窥镜照明光纤应具备较高的耐热性能,能够在长时间高温环境下正常工作,并不会发生变形或损坏。
4. 光纤导光效果要求:医疗内窥镜照明光纤应具备良好的导光效果,保证光线能够均匀、稳定地传输到目标区域,确保医生能够清晰观察。
5. 光纤清洁和消毒要求:医疗内窥镜照明光纤应易于清洁和消毒,以确保使用过程中无细菌污染,避免交叉感染的发生。
以上是对医疗内窥镜照明光纤法规的一些常见要求,具体的法规标准可能会因地区和国家的不同而有所差异。
医疗行业通常会设立相关的标准和认证来规范和监督光纤的生产和应用。
工业内窥镜种类范文工业内窥镜是一种用于检查和观察工业设备内部情况的工具。
它们通过灵活的、可弯曲的管道或光纤束将显微镜引入被检查对象的内部。
工业内窥镜可以检查各种设备和管道的内部情况,帮助工程师和技术人员快速发现问题,进行维修和维护。
根据不同的应用场景和特定的检查要求,工业内窥镜可以分为多种类型。
以下是一些常见的工业内窥镜种类:1. 刚性内窥镜(Rigid endoscope)刚性内窥镜是一种通过硬质金属或塑料制成的内窥镜。
它们通常用于检查较大直径的管道、容器或设备的内部。
刚性内窥镜可以有不同的形状和长度,以适应不同的应用场合。
它们具有较高的图像质量和耐用性,但由于其刚性设计,仅限于直线或轻微弯曲的检查。
2. 灵活内窥镜(Flexible endoscope)灵活内窥镜是一种使用灵活的管道和光纤束制成的内窥镜。
它们可以弯曲和旋转,适应复杂的管道和设备内部形状。
灵活内窥镜通常较薄且具有较小的直径,因此可以进入较窄和难以到达的位置。
它们用于检查管道、空心设备内部的细小结构,如管道的内壁、连接件等。
3. 光纤内窥镜(Fiberscope)光纤内窥镜是一种使用光纤束传输图像的内窥镜。
它们通常具有较小的直径和灵活的设计,适用于检查狭窄和弯曲的空间。
光纤内窥镜的光纤束可以将图像从被检查对象的内部传递到显微镜的显示器上。
光纤内窥镜可用于检查飞机引擎、机械设备和电子设备等领域。
4. 视频内窥镜(Video borescope)视频内窥镜是一种具有视频摄像功能的内窥镜。
它们通常配备高分辨率的摄像头和显示器,可以实时显示被检查对象的内部图像。
视频内窥镜通常具有灵活的管道和弯曲头,以适应各种应用场合。
视频内窥镜可以记录和保存检查过程中的图像和视频,方便后续分析和报告。
5. 超声内窥镜(Ultrasonic endoscope)超声内窥镜是一种结合超声波技术的内窥镜。
它们可以通过声波的反射来生成被检查对象内部的图像。
超声内窥镜通常用于检查机械设备和管道的内腔,检测表面缺陷、裂纹和腐蚀等问题。
内窥镜照明光纤封装工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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光电技术在医学成像中的应用随着科技的不断进步,光电技术在医学成像方面的应用越来越广泛。
光电技术是指将光和电相结合的技术,可以对人体组织进行非侵入式的成像,从而提供医生更准确的诊断手段。
传统的医学成像技术如CT、X射线、超声波等虽然也能提供医生帮助,但是往往需要暴露患者于较高的放射线剂量,有一定的风险。
而光电技术基于光的特性,避免了辐射的问题,因此成为一种比较理想的医学成像手段。
一、光纤内窥镜技术光纤内窥镜技术是指利用微型镜头和光纤传输图像的技术,可以将图像传输到外界的荧光屏上。
这种技术可以应用于消化道、呼吸道、泌尿生殖系统等部位的检查和治疗。
利用这种技术,医生可以通过光纤内窥镜看到人体内部的情况,对各种病变进行确诊。
并且对一些轻微的病变可以及时采取治疗。
这种技术是一种比较成熟、可靠的医学成像手段。
二、光学相干断层扫描技术光学相干断层扫描技术(OCT)是指利用光学干涉的原理,对眼部疾病进行成像和诊断的一种技术。
这种技术可以在不接触眼球的情况下,对眼部进行高分辨率的成像,对于一些不易发现的眼部疾病具有重要的诊断价值。
OCT可以对眼球各个结构进行成像,如角膜、晶状体、玻璃体、视网膜等。
对于屈光不正、青光眼、白内障等眼部病变,OCT都具有比较好的诊断效果。
因此OCT已经成为了眼科医生必备的诊断手段之一。
三、分子成像技术分子成像技术是指利用特定的荧光物质,对生物分子进行成像和分析的一种技术。
这种技术可以应用于各种生物学研究中,如生物分子的分布、表达及代谢等方面。
在医学上,分子成像技术可以应用于肿瘤的检测和治疗。
利用分子成像技术可以对肿瘤的分子表达、代谢、分布等情况进行分析,从而提供更准确的诊断和治疗方案。
这种技术在肿瘤治疗中有着非常广阔的前景。
四、光学投影成像技术光学投影成像技术是指利用光的特性,对人体进行三维成像和投影的技术。
这种技术可以应用于手术导航、虚拟手术等方面,为手术提供更准确的导航和辅助。
利用光学投影成像技术,医生可以通过投影仪等设备将手术区域的三维图像投射到患者身上,从而为手术提供更准确的定位和操作。
内窥镜的结构设计原理内窥镜(Endoscope)是一种利用光学原理和电子技术的医疗设备,用于在人体内部观察、检查和治疗疾病。
它主要由光纤系统、成像系统、操作系统和附件组成。
内窥镜的结构设计原理如下:1. 光纤系统:内窥镜的光纤系统是实现图像传输的关键部分。
它由光源、光导纤维束和接受器组成。
光源用于产生足够的光线,光导纤维束负责将光线导入人体内部,并将反射的光线传回接受器,接受器将收到的光信号转化为图像信号。
光纤系统的设计需要考虑光的强度、聚焦度和传输效率,以获得清晰的图像。
2. 成像系统:内窥镜的成像系统用于捕捉人体内部的图像。
它包括镜头、图像传感器和信号处理器。
镜头负责将光线聚焦在目标部位,并通过激光反射或增强的光源来提高图像的亮度和对比度。
图像传感器将光线转化为电信号,并发送给信号处理器进行进一步的处理和增强,以获得清晰、真实的图像。
成像系统的设计需要考虑镜头的质量和焦距、图像传感器的灵敏度和分辨率,以及信号处理器的功能和性能。
3. 操作系统:内窥镜的操作系统用于控制和操纵内窥镜的移动和视角。
它包括操纵杆、电动机和控制器。
操纵杆负责通过机械连接将手动操作转化为内窥镜的移动,电动机提供动力,并根据操作者的指令控制内窥镜的方向和角度。
控制器用于接收和处理操作者的指令,并向电动机发送相应的控制信号。
操作系统的设计需要考虑操作的便捷性和精度,以及电动机和控制器的性能和可靠性。
4. 附件:内窥镜的附件包括清洗系统、注射系统和辅助工具。
清洗系统用于清洗内窥镜的镜头和光纤,保持图像的清晰度和亮度。
注射系统用于在内窥镜的末端注入液体,以改善可视性和进行治疗操作。
辅助工具包括夹子、刀具和吸引器等,用于辅助内窥镜的操作和治疗。
附件的设计需要考虑功能的多样性和兼容性,以满足不同的临床需求。
综上所述,内窥镜的结构设计原理主要涉及光纤系统、成像系统、操作系统和附件四个方面。
光纤系统负责图像的传输,成像系统负责图像的捕捉和处理,操作系统负责内窥镜的操作和操纵,附件提供清洗、注射和辅助工具等功能。
工业光纤内窥镜简介工业光纤内窥镜(Industrial Fiberscope)是一种可以实时观察内部情况的检测设备,它通过光学原理将图像传递到检测者的目视器或者数字设备上。
该设备由光纤控制器、内窥镜、光源、图像传递系统和显示器等组成,广泛应用于工业生产、安全防范、维修保养以及医疗等领域。
设备特点明确目标光纤内窥镜采用高清晰度的放大设备,使得利用设备查看的地方,可以更具体、更深入的观察,并且能够更加明确要查看的目标需要在什么位置,需要进行什么样的处理。
准确识别光纤内窥镜通过对内部设备、管道等进行可靠性检测,检测人员可以通过仪器实时看到设备的内部运行状况及相关洁净度等,这有助于保障生产设备的稳定性,增强设备的安全性。
大幅降低检测成本光纤内窥镜相对于传统检测设备,其检测成本更低,且具有高效率的特点,由于该设备本身具有周转性,且能够实时查看内部状况,所以能够实现在少量的资源下完成大量的工具检测试验,同时也能够有效减少产品在运输过程中的损耗率。
无损检测光纤内窥镜的内窥镜本身是由光纤支撑、保护壳及摄像头等元器件组成,通过摄像头可以将内部画面以数字方式实时传到各种显示组件。
结合高分辨率的视频系统,使得不受物质限制的高清晰度的检测成为可行。
应用领域工业领域在工业生产领域,光纤内窥镜可以在生产设备投入使用之前进行可靠性和安全性检测,帮助保证设备的正常运作,从而降低工程出现故障的风险,避免人员安全事故的发生。
安防领域车站、机场、大型体育馆、重要政府机关等安全重点地区,通过光纤内窥镜设备进行地下管道、水利设备、防火防盗系统的监测,是安全专家及相关管理部门必须重视的安保方案。
医疗领域光纤内窥镜同样可以应用在医疗领域,作为诊断工具应用于口腔、肠道、膀胱等内部器官的检测,不仅可以大大缩短病人的诊疗时间,同时也可以减少接受检查的病人的疼痛感。
总结工业光纤内窥镜具有明确目标、准确识别、大幅降低检测成本、无损检测等特点,广泛应用于工业生产、安全防范、维修保养以及医疗等领域。
内窥镜产品用途及构造原理
内窥镜是一种医疗器械,主要用于检查人体内腔或腔道的器官。
它通过引入一根柔性或硬性的管状探头,使医生能够观察和诊断患者内部器官的状况。
内窥镜的构造原理主要包括以下几个方面:
1. 光源系统:内窥镜需要引入光源来照亮检查的器官。
光源系统由一个光源和光传导系统组成,通过光传导光纤将光线传输到探头的末端。
2. 光导系统:光导系统是将光线从光源系统传输到内窥镜探头的组件,通常由光纤组成。
3. 显示系统:内窥镜通过显示系统将探头传回的图像显示给医生。
传统的内窥镜使用光学镜头和目镜,而现在大多数内窥镜采用数字传感器和显示屏来实现图像显示。
4. 控制系统:内窥镜探头通常具有可弯曲的结构,使医生能够在狭窄的腔道中进行导航。
探头的弯曲控制系统由外部操作杆或电子控制器控制。
5. 图像传输系统:内窥镜探头传回的图像需要传输到显示系统。
传统的内窥镜使用光纤传输图像,而现代内窥镜通常通过无线或有线连接将图像传输到显示设备。
内窥镜常用于胃肠道检查、呼吸道检查和膀胱等器官检查。
其
优点是可以直接观察和诊断内部器官的病变,减少患者的痛苦和创伤。
光纤内窥镜的原理
光纤内观镜是一种医疗设备,它利用光纤的特性将光线传递到人
体内部进行检查和诊断。
常用于消化系统、呼吸系统等领域的检查,
对于早期诊断和治疗非常重要。
光纤内观镜的原理和普通光学显微镜原理相似,只不过光线是通
过光纤传递的。
由于内观镜需要大量的光线来照亮相关的器官和组织,光纤的导光能力极强,可以将光线从光源传递到观察端。
光纤内观镜主要由光源、光纤、镜头、图像传输系统等组成。
光
源通常是一种特殊的高亮度光灯,通过光纤将光线传递到观察端。
观
察端的光纤通常具有多层包覆,以保护光纤不受损伤。
镜头则负责聚光,使光线照射到兴趣区域。
通过镜头的对焦、倍率和角度调整,医
师可以观察到不同深度和不同角度的组织和器官。
图像传输系统通过光线的反射、折射和散射来获取所需要的信息。
一般来说,光线经过组织时会发生微小的角度变化,这些变化被光纤
捕捉并传回观察端。
观察端的图像传输系统将这些轻微的变化转化为
图像,让医师能够更清晰地观察所检查的部位。
光纤内观镜的应用范围非常广泛,包括消化道疾病、鼻喉科疾病、肺部疾病等。
它的敏感性和准确性使得医生可以快速、准确地诊断病情,并可以在早期进行治疗,提高治疗效果和预后。
总之,光纤内观镜的原理是通过光纤传递光线,以聚光、传输和
成像等技术来实现对人体内部的检查和诊断。
它已成为现代医学诊疗
中不可缺少的一种技术手段。
光纤内窥镜德国汉能工业内窥镜利用光导纤维的传光、传象原理及其柔软弯曲性能,可以方便地观看到档板后、管道内、发动机内部或者其他无法直接看到的部位,免去了昂贵的毁坏或拆卸工作,极大的节约了成本,提高了工作效率,获得最大的生产利润。
广泛应用于航空、航天、石油、化工、压力容器、电力、船舶、汽车等行业中的机械设备内部状况的检查、维修。
以下是其用途、性能特点、结构组成、工作原理的详细介绍:一、光纤内窥镜的基本结构和原理:光纤工业内窥镜是一种利用纤维光学和光学、精密机械及电子技术结合而成的新型光学仪器,如图1所示,它利用光导纤维的传光、传像原理及其柔软弯曲性能,可以对设备中肉眼不易观察到的隐蔽部位方便地进行直接快速的检查,既不需设备的解体,亦不需另外照明,只要有孔能使窥头插入,内部情况便可一目了然,既可直观,亦可侧视,还可手控窥头对被检查面进行连续上下扫描100°;可目视,亦可照像,还可录像或电视显示。
它与传统的光学成像器件相比,具有柔软、重量轻、使用自由度大、易实现复杂空间结构的图像传递等特点,打破了传统光学系统必须成直线或空间折线的僵直、呆板格局。
由于柔软光纤传像束优良的传像特性和可以弯曲的性能,还能在强电磁干扰、高温有腐蚀的场合工作。
因而使其被广泛地应用于医学、工业检测、科研、军事等多种领域中。
图1、光纤工业内窥镜光纤工业内窥镜的基本结构和成像原理:光纤工业内窥镜如2图所示,由头端部、弯曲部、主软管、操作部、目镜、导光软管、导光插头、冷光源所构成。
图2 光纤内窥镜的基本结构其工作原理是:从光源内发出的强光,经导光束照明被观察物体;图像经透镜聚焦后,会聚到柔性光纤传光束一端,经光纤传光束传输到头端照明被观察物体(或视场)。
为使整个视场照度均匀,光纤传光束照明范围应大于视场角,因此不仅要求传光光纤的直径尽量小,柔软性好,而且要求有较高的数值孔径,才能达到提高视场光照度的要求。
被观察物体的反射光经过物镜汇聚后,成像于光纤传像束的端面上,然后经过个光纤传像束传出,再经过目镜放大后,通过CCD进行光电转换,把光信号转变成电信号,最后显示在计算机或显示器上,进行录像或储存。
由于光在光纤内传输的过程中有损耗,因此光纤工业内窥镜的使用距离受到一定的限制,传像束的长度一般不超过6 m。
光纤工业内窥镜可分为光学系统和机械系统两大部分。
除光源及摄像机外,内窥镜的光学系统由导光束、物镜、传像束及目镜组成,如图3所示。
机械部分由头端部、弯曲部、保护软管、牵引钢丝绳、弯角操作钮组成。
图3光纤内窥镜的光学系统光纤工业内窥镜的光学系统:内窥镜的光学系统由导光束、物镜、传像束及目镜等组成,是内窥镜最重要的组成部分,其质量水平的高低,直接反映光纤内窥镜质量水平。
与其它光学仪器相比,光纤内窥镜光学系统独具特色:大视场、小孔径、景深长、结构小、整机成像分辨率受传像束的分辨率影响大。
在其设计时应综合考虑物镜、导光束、传像束、目镜等因素,使其参数相互匹配。
(1)内窥镜物镜内窥镜物镜的特点是小孔径大视场。
小孔径是针对固定焦点内窥镜仍需较长景深而设计的。
大视场是内窥镜应用所要求的。
在近距离内,能观察到尽可能大的范围,只有靠大视场角保证。
大视场角会引起畸变增大,但一般内窥镜对畸变要求不是很高,30%-40%的畸变还是能够使用的。
(2)内窥镜导光系统内窥镜的照明由导光系统来完成。
光源发出的强光经隔热聚焦后,会聚到导光束一端,经导光束传输到头端照明被观察物体。
为使整个视场照度均匀,导光束照明范围应大于视场角,因此导光窗必须增加发散功能,将导光窗制成平凹透镜。
(3)内窥镜目镜内窥镜传像束传输过来的画面是通过目镜放大而供人观察的。
由于每个操作者的视力不尽相同,在目镜上设计了视度调整装置。
由于纤维单丝直径的限制,目镜的放大倍率不能太高,否则会影响观察效果。
光纤工业内窥镜的机械系统:(1)头端部头端部由观察窗、导光窗等组成,如图4所示。
内窥镜头端部有直视、斜视、侧视部件等,随着弯曲部件制作水平的提高,一般前视头端部即可满足使用要求。
图4内窥镜头端部(2)弯曲部弯曲部是圈状零件多件连结而成,其中串有弯角钢丝绳(四方向4根钢丝绳,二方向2根钢丝绳),钢丝绳的一端被固定在弯曲部的前端。
拉紧其中一根钢丝绳,圈状零件的另一边放开,钢丝绳拉紧侧收缩,这样就成了一定角度的弯曲。
钢丝绳的另一端被连接在操作部的弯角手轮处,转动弯角手轮,弯曲部就作与弯角手轮同一转动方向的弯角。
内窥镜性能的好坏,与弯角部性能有很大关系。
通常要求弯角部的弯曲角度要大,但弯曲半径要小。
但如果弯曲角度过大容易使光纤束断裂,而弯曲半径过小就会使像束会折射到光纤的外包皮层,造成光能的损失,因此对像束和光束都有较高的要求。
(3)插入部(主软管)插入部连接操纵部及弯角部。
不同用途的内窥镜,其软管部长短亦不相同。
若对软管部作一横切面,则由外至内有以下几层组成:不锈钢外编织网管,聚氨酷涂覆层,不锈钢内编织网管及螺旋弹簧管,此四层共同组成软管壁,软管内装有导像束、导光束、牵引钢丝绳等。
(4)操作部(控制部)操作部是内窥镜的主要部件之一,由弯角手轮、弯角锁紧钮等组成。
1)弯角钮转动弯角钮手柄,鼓轮随之转动,拉动牵引钢丝绳,因钢丝绳牵引弯角部的蛇骨管,引起蛇骨管各关节作上下左右四个方向运动,并带动头端部作相应的弯角运动。
2)弯角锁紧钮及锁紧原理使用中有时须将头端部固定于某一特定的位置,故在弯角手轮旁设计了弯角锁紧钮。
弯角锁紧是通过左旋螺纹来压紧手轮来完成的,其结构如图5。
锁紧钮连接左旋螺纹,并装有尼龙和弹性片。
当锁紧钮作顺时针旋转时,尼龙脱离弯角手轮,因此不影响弯角手轮的转动,此时称为“自由”状态。
若将锁紧钮作逆时针旋转时,尼龙压紧弯角手轮,牵引钢丝被“固定”在某一状态,故能使弯角部“固定”在一特定位置。
图5弯角手轮锁紧原理弯角手轮紧锁只是使弯角时产生较大的阻尼,弯角“固定”于某一位置,但此时并非“锁死”。
这是为了防止操作者忘了在锁紧状态下而将内窥镜强行拉出时,造成意外损伤。
(5)导光插头部导光插头部是连接冷光源的装置。
导光插管端面位于冷光源灯炮的聚焦点上,为了得到尽可能高的光亮度,导光束端面应与导光插管端面平齐,以保证其同样位于冷光源灯泡的聚焦点上。
光纤工业内窥镜显像系统:用监视器来显示和记录内窥镜图像叫内窥镜显像系统。
其主要原理是将内窥镜得到的图像,经摄像管接收,控制部处理后,输送到监视器屏幕上。
因而内窥镜显像系统主要由摄像管(CCD),控制部及监视器三部分组成,如图6所示。
图6内窥镜显像系统以前由于摄像管积大,使用不方便,没有普遍应用。
近年来随着固态图像传感器CCD的发展,显像系统也被普遍推广应用。
利用内窥镜显像系统,检查者一面观看监视器屏幕上的图像,一面进行操作,必要时可按固定按钮将图像固定,以便仔细观察。
录像机与监视器相连,可以随时录下电视屏幕上呈现的图像,也可把电视屏幕上己固定的图像,用视频打印机打印出来或由计算机记录下来。
还可用图像处理、分析技术来对被测物体进行测试、定量分析等,使诊断能力得以提高。
二.性能特点:1、现场快速检查,无须拆卸,可大大缩短故障检测时间,提高工作效率,大幅度节约生产、维修成本。
2、采用特封,高分辨率消色差透镜,图像真实,色彩纯正鲜亮。
3、光纤传导内窥镜,在有可燃性气体的孔穴中检测,灯泡发生内爆时,不会引起燃烧;可浸入特定的液体(如水、油等)中,镜头不会形成雾气;温度可达120℃;仪器顶端不产生热量。
4、可对目镜焦距进行无限平稳调控图像清晰明朗。
5、全方位观察,0°40°视场,可装各种套管镜,分别作70°、90°、120°视向观察,旋转管套镜可作360°全方位观察。
6、双层不锈钢结构,制造精密,性能非常可靠,工作寿命长。
三.光纤工业内窥镜的应用:光纤工业内窥镜可用于高温、有毒、核辐射及人眼无法直接观察到的场所的观察,可以方便而且迅速地检查各种机器、设备、组装物体的内部,不需折卸或破坏组装就能进行有效的质量管理,可与照相机、摄像机或电子计算机藕接,可组成照相、摄像和图像处理系统,从而可进行视场目标的监视、记录、贮存和图像分析。
因此,在现代工业的各部门发挥了越来越重要的作用。
汽车:可用于提高发动机、变速箱、消声器、燃料管等部件的质量。
工业机械:不但可以用来检查发动机的伤痕或磨损,还可以用来检查变速箱、液压系统,大大地缩短了停机时间。
石油化学企业:用于工业管路、排水管路、压力(储压)罐、热交换器、锅炉等的定期检查以及紧急检查。
电气、电子工业:用于确认产品的布线状态、检查机器的工作状况等,在研究开发领域,也正日渐发挥出更大的作用。
煤气:帮助检查煤气管内有无生锈、腐蚀和积水,检查排气口里面有无异物。
航空、宇宙:用于涡轮、叶片、燃烧室的定期检查或用于机体的检查,还可以用于火箭发动机的研究开发、制造。
钢铁:除了用于设备维修保养之外,还用于管材产品的质量检查、炉内的燃烧状态的监视等。
公安:可用来检查吸毒药品等走私物品和帮助破案,或者用于因地震造成的房屋倒塌时的抢救。
船舶:用于检查锅炉、汽轮机、柴油发动机、管道。
自来水管和下水道:帮助检查水管里壁的锈蚀和堵塞之类故障部分。
电力:在原子能发电、火力发电、水力发电的各个领域,受到重用。
主要用来检查锅炉的内部,汽轮机的损伤,管道的腐蚀,炉内燃烧状态的监视等,有助于发电设备的高效运转。
特别是由于煤种变化等因素而引起电站锅炉在点火、低负荷燃烧不稳定等工况下易发生炉膛爆炸事故,用光纤内窥镜则可直接探测火焰图像,以判断火焰燃烧状态,从而保证锅炉的稳定燃烧,保证其安全和经济运行。
教育、研究:应用于土壤检查、动植物的生育观察等生物领域。
另外还广泛使用于佛像、古坟的内部检查等历史或考古学领域。
建筑、建设:可以用来检查钢管的锈蚀及污垢、墙壁等内部诊断、钢筋生锈的状况、桥梁接头的裂纹等,还可以把它作为建筑物的维修管理及补修、装修的诊断器具来使用。