І Н Т Р О С К О

І Н Т Р О С К О П И Основною функцією інтроскопії є спостереження візуальної інформації (зображення) про об'єкти і процеси в оптично непрозорих тілах і середовищах, а також в умовах поганої видимості. У неруйнівному контролі за допомогою інтроскопів виконується виявлення і ідентифікація різних відхилень від заданих характеристик виробів, тіл і середовищ, спостереження з метою контролю і діагностування процесів, що відбуваються в напівпрозорих і непрозорих механізмах і середовищах. Розрізняють контактний і безконтактний методи контролю. У схемі контактного контролю для відображення інформації чутливому елементу необхідний механічний контакт з елементами об'єкту. При безконтактному контролі здійснюється дистанційне сприйняття інформації з доставкою її споживачеві. Контактні засоби інтроскопіювання і дефектації прості по конструкції, проте мають обмежене поле огляду. У зв'язку з цим вони застосовуються переважно для контролю дискретних дефектів із заздалегідь відомим просторовим розташуванням. Пошук дефекту за допомогою контактних засобів скрутний і не виключає випадків його пропуску.

При використанні безконтактних засобів інтроскопіювання і дефектації певну складність представляють процеси виявлення джерела інформації, формування повідомлення і захисту технологічної інформації від різних перешкод, які виявляються в дистальній області інтроскопа більшою мірою, чим в процесі перетворення і передачі зображення об'єкту. Інформація, втрачена на першому етапі, надалі технічними засобами інтроскопії не відновлюється. Ця обставина особливо виявляється в умовах агресивних середовищ; у запилених і задимлених зонах; при інтроскопіюванні вибухонебезпечних і радіоактивних об'єктів, що функціонують у високотемпературних режимах і в польових умовах . При цьому застосовуються схеми з розташуванням джерела випромінювання безпосередньо в зоні огляду або з дистанційною передачею випромінювання від джерела в зону, що оглядається.

У загальному вигляді інтроскопом є сукупність взаємозв'язаних жорсткою А, напівжорсткою Б і гнучкою В частин і корпусу К. З гнучкою частиною пов'язаний дистальний кінець, в якому розташований первинний приймач 6 випромінювань, параметри якого регулюються ручкою 5; управління просторовим положенням дистального кінця здійснюється рукояткою 4. Для виведення зображення передбачається пристрій відображення 3. Освітлювач 1 волоконно-оптичного зв'язку 2 передає світловий потік в зону огляду.

Жорсткість волоконного тракту інтроскопів. Залежно від переважання тієї або іншої частини розрізняють жорсткі, напівжорсткі, гнучкі і комбіновані волоконні інтроскопи. Комбінований інтроскоп є універсальним оптичним засобом, що забезпечує практично будь-який вид оптичного інтроскопіювання і дефектації. Спеціальні інтроскопи будуються з орієнтацією на певні види випромінювання, контролю або об'єктів. Жорсткі інтроскопи Грунтуються на лінзових, волоконно-оптичних або інших оптичних системах передачі зображення, що розміщуються в жорстких захисних оболонках.

Схема огляду циліндра двигуна : 1 - поле підсвічування; 2 -об‘єктивна частина; 3-поле зору; 4 - лінія візування; 5 - телескопічна труба. Інтроскоп з гнучким механічним і оптичним зв'язком 2 дистального приймача 1 з жорсткою частиною 4. Регулятор різкості 6 суміщений з ручкою управління 5. З корпусом зв'язані освітлювальний джгут 8 і окуляр 7. За рахунок великого кута вигину дистального кінця 2 забезпечується, наприклад, можливість огляду горловини балона 3.

Комбінований інтроскоп За рахунок напівжорсткої частини 3 дистальний кінець з гнучкою частиною 2 орієнтується по заданому напряму до введення в контрольований простір об'єкту. Жорстка частина 4 інтроскопа забезпечує фіксацію його в спеціальних оглядових лючках. Ручкою управління 5 здійснюється сканування контрольованої поверхні в одній або двох площинах. Для зв'язку з освітлювачем 9 передбачається джгут 8, а зображення розглядається через окуляр 7.

Конструкції і характеристики волоконних інтроскопів Інтроскоп з об'єднанням оптичних каналів передачі світла I і зображення ll. Освітлювальний канал I включає джерело світла 1, волоконно-оптичний джгут 3, світловий потік на виході якого освітлює об'єкт 5.Інформаційний канал II об'єднує об'єктив 4, що формує і масштабує зображення відповідно до параметрів когерентного волоконно-оптичного джгута 6, окуляра 2.

На перетворенні координати світлового штриха на об'єкті в координату його зображення на відліковій шкалі пристрою відображення будується комбінований вимірник глибини залягання різних дефектів . У такій конструкції додатково до основного освітлювального каналу 1 вбудовується канал 3, що формує на об'єкті 6 світловий штрих 7. Зображення контрольованої зони сприймається граданом 5 і контактно проектується на вхідний торець фокону 4, вихід якого сполучений з волоконним джгутом 8. За рахунок застосування граданів, в якості об'єктивів, зменшуються габаритні розміри інтроскопа і створюється можливість проникнення його в порожнини малих поперечних розмірів. Залежно від глибини дефекту світловий штрих змінює своє положення на штриховій шкалі елементу 9, яке прочитується через окуляр 2 спостерігачем.

Основні характеристики технічних інтроскопів Загальний вид суміщеного ендоскопа для огляду труднодоступних порожнин людини (а) і окулярна частина (б) ендоскопа: 1 - освітлювач; 2 - освітлювальні джгути; 3 - окуляр; 4 - інформаційні джгути; 5 - контрольовані порожнини; 6 - роз‘єм оптичний; 7 - оболонка; 8 - призма

З погляду практичного застосування більш загальною характеристикою є приналежність інтроскопа до конкретного об'єкту, наприклад інтроскоп для контролю двигунів і корпусних виробів, інтроскоп камери згорання і так далі. Всі технічні характеристики таких інтроскопів визначаються вимогами технологічного контроля. Якщо на вхідний торець щільно і паралельно укладеного пучка світлопроводів спроектувати зображення, яскравість і колір якого міняються безперервно, то на вихідному торці (через усереднювання цих параметрів зображення по перетину кожної елементарної жили) отримаємо мозаїчну картину, що складається з дискретних крапок. Відзначимо, що подібна дискретизація зображення має місце і в сітківці ока людини. Форма крапок зазвичай повторює форму перетину елементарного волокна на його вході, але може і відрізнятися від неї . Зазвичай на кінцях джгута волокна проклеєні, тому його вигин не порушує додатково структуру, що передає зображення. Такі джгути застосовуються, наприклад, в інтроскопах і ендоскопах - приладах для огляду труднодоступних порожнин. У жорстких волоконних деталях (фоконах, лінзах, планшайбах) структура зображення також строго фіксована. Ці деталі дозволяють виводити на зовнішню поверхню кінескопа зображення, сформоване електронним променем; здійснювати його контактну фотореєстрацію; сполучати в контакт модулі електронно-оптичних перетворювачів; виправляти дисторсію і кривизну зображення в світлосильних об'єктивах.

Здатність пучка волокон передавати без спотворення інформацію про просторовий і спектральний розподіл яскравості у вхідному зображенні оцінюється за допомогою роздільної здатності і кривої спектрального світлопропускання. Якість передачі зображення оцінюють також за допомогою частотно-контрастної характеристики. Передача зображення здійснюється тільки світловедущими жилами волокон. При цьому, якщо два елементи зображення потраплять в межі перетину однієї жили, то на вихідному торці ми не отримаємо їх роздільного зображення, а тільки рівномірне освітлення перетину. Площа, зайнята порожнечами і оболонками волокон, безпосередньо в передачі зображення не бере участь. Важливою характеристикою інтроскопа є роздільна здатність, яку прийнято вимірювати числом чорних штрихів (чорно-білих пар), що доводяться на 1 мм і ще помітних в зображенні. Дефекти укладання волокон, облом і сколи волокон, нерівномірність їх пропускання, просочування світла в сусідні волокна знижують роздільну здатність джгута. Підвищення роздільної здатності і зменшення видимості мозаїчної структури зображення може бути досягнуте шляхом сканування торця джгута щодо зображення, оскільки при цьому жили захоплюватимуть ті частини зображення, які при статичній передачі співпадали з неробочими ділянками торця джгута.

Переміщення джгута повинне бути рівне приблизно п'яти діаметрам волокна, а частота сканування - вище за критичну частоту миготіння, помітну оком людини. Рухи торців джгута можуть бути періодичними або безладними, але обов'язково строго однаковими і синфазними. Замість коливань джгутів зручніше зміщувати зображення на вході і виході джгута. Для цього, наприклад, застосовують оптичні клини, що обертаються, розташовані перед об'єктивом ендоскопа і його окуляром . На роздільну здатність регулярного джгута впливає просочування світла між окремими волокнами, а також випромінювання, що проходить по їх оболонках. Це приводить до паразитного засвічення зображення.

Різновиди вимірювальних інтроскопів Схема інтроскопа з фотоприставкою: / - об'єкт; 2 - окуляр; 3 - фотоприставка; 4 - джерело світла; 5 –джгут освітлювальний; 6 - захисна оболонка; 7 - кільце; 8 - когерентний джгут; 9 - об'єктив; 10 - призма

Схема диференціального волоконно-оптичного зонда

Схема датчика прозорості Випромінювання джерела 1 формується лінзою 2 і по джгуту світлопроводів 3 передається на вихід 4, де направлене оптичне поле 5 взаємодіє з контрольованим середовищем 6 і потрапляє в приймач випромінювання 7, пов'язаний з джгутом світлопроводів 8, на виході якого встановлений фотоприймач 9. Таким чином, без одержання проби відображається інформація про прозорість середовища 6. За рахунок використання оптичних елементів підвищується перешкодозахищеність і знижується вплив коливань температури. 5 6 7

Схема огляду фільєри інтроскопом Для профілактичного огляду стану фільєр 1, призначених для витяжки волокон 5, використовується волоконно-оптичний інтроскоп, занурений в агресивне середовище 7 . Індивідуальне джерело 2 освітлює фільєру, а її зображення сприймається об'єктивом 5, передається по джгуту 4 і відображається в окулярі 6. Фіксація інтроскопа щодо судини здійснюється за допомогою упору 5. Без зупинки процесу формування волокон оператор за допомогою інтроскопа встановлює факт засмічення фільєр або інші відхилення в ході витяжки.