新型矿用隔爆激光指向仪的开发研究

摘要

在煤炭开采过程中，传统标定中腰线的方法测量次数多，影响施工进度，同时工程质量也得不到保证，而目前已有的指向类仪器必须在几千伏以上稳定的直流电压下才能发光，满足不了现代煤矿开采对指向仪器的高质量及高效率的要求，同时仪器体积大非常笨重、防爆效果差，不利于在有瓦斯爆炸危险的矿井环境中使用。为了提高指向仪在工程测量中使用精度和施工效率，实现仪器的小型化、便携化，工程实际中急需一种新型矿用隔爆激光指向仪。
　　 本文采用新型的半导体激光器作为准直光源，按照《煤矿安全规程》规定分别对隔爆箱体和激光电源等部分进行机械结构设计，防止由于煤炭、粉尘、瓦斯等气体的入侵产生爆炸，采用新型的矿用蓄电池作为供电系统，并对电源箱及连接导线等进行防爆设计，在满足矿用指向仪的功能要求和经济设计理念下得到最佳方案。由于半导体激光器输出光束有较大的发散角，需要对输出光束进行准直，本文采用高倍率望远系统，利用高斯光束和透镜成像原理设计了激光指向仪准直光路系统，根据激光扩束原理和双透镜准直系统对椭圆形光束进行整形，提高准直精度。考虑使用环境等因素，本文采用了新型的锚杆支护系统对矿用激光指向仪进行安装和固定，不仅提高了安全系数而且延长了使用寿命。
　　 本文研究的新型矿用隔爆激光指向仪根据高斯光学原理和系统要求，利用望远系统和激光扩束原理，对半导体激光器发出的光束进行准直设计，减小光束发散角，使光斑质量满足使用要求。利用Pro/E软件对新型矿用激光指向仪的整体机械结构进行三维设计和安装，通过现场调试与使用表明，该仪器结构合理，外形美观，小型轻便，满足井下巷道使用精度的要求，提高了巷道施工质量和速度。