[科普中國]-激光導(dǎo)向儀

簡(jiǎn)介

激光導(dǎo)向儀，包括煙霧報(bào)警器，用于感應(yīng)煙霧，并產(chǎn)生控制信號(hào)；激光發(fā)生電路，用于產(chǎn)生激光束；電源，用于向激光發(fā)生電路提供工作電源；繼電器，與煙霧報(bào)警器相連，并受煙霧報(bào)警器的控制信號(hào)控制，繼電器的觸點(diǎn)串接在電源與激光發(fā)生電路之間。本實(shí)用新型的激光導(dǎo)向儀，利用激光在任何情況下仍具有的良好穿透性能，在事故現(xiàn)場(chǎng)為逃生的人導(dǎo)引出口或安全的方向，起到幫助獲救的作用。

激光導(dǎo)向儀工作原理由電源部分送出調(diào)制頻率為500赫的交流高壓（1840伏）點(diǎn)燃氦一氖激光管，由激光管發(fā)射出來的紅色激光束作為直線基準(zhǔn)，經(jīng)棱鏡反射后，小目鏡會(huì)聚，半透反射鏡轉(zhuǎn)折后，再經(jīng)內(nèi)凋焦鏡調(diào)節(jié)可從物鏡發(fā)射出對(duì)不同距離目標(biāo)聚焦的光束，被安裝在工作機(jī)械上的光電接收器（由九塊光電池組成）接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)選頻和放大，點(diǎn)亮與九塊光電池一一對(duì)應(yīng)的指示燈指示出機(jī)頭的方位。

若激光束照于光電池中央，則正中間的指示燈發(fā)亮。表明機(jī)器方位準(zhǔn)確，此時(shí)不給自動(dòng)控制線路發(fā)送信號(hào)。如果光束照射在旁邊任一光電池上，則送出信號(hào)給指示燈及自動(dòng)控制線路，驅(qū)使自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行工作，直到機(jī)器回復(fù)在正確方位時(shí)為止。1

激光導(dǎo)向儀結(jié)構(gòu)激光導(dǎo)向儀多數(shù)是串聯(lián)式光路的。在地下工程中，射程是主要技術(shù)指標(biāo)。為了在粉塵密度高的環(huán)境中獲得最大射程，就要在發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)中盡量減少光能損失，減少光學(xué)器件。串聯(lián)式光路的器件最少，因而應(yīng)用較廣泛。

下圖儀器是一種國外的串聯(lián)式光路激光導(dǎo)向儀。

為了適應(yīng)地下作業(yè)濕度大、粉塵濃、振動(dòng)沖擊大、井下瓦斯易爆炸的惡劣環(huán)境，要求儀器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、防潮、防塵、防爆、防沖擊。另外，加之儀器的射程大，要求激光管的功率也大。因此，儀器的體積、重量較大。考慮到地下掘進(jìn)速度不高，激光射程大，儀器不需頻繁轉(zhuǎn)站，故體積大、重量大的缺點(diǎn)是無關(guān)緊要的。

激光電源通常與激光管一并設(shè)計(jì)在防爆、防潮、防塵的密閉外殼內(nèi)，使設(shè)備整體性更好，維護(hù)、使用更方便。為了安全，多數(shù)掘進(jìn)用導(dǎo)向儀激光電源都由低壓電網(wǎng)供電。電源輸入交流電壓為127伏，直流供電可用12伏蓄電池組。也有交流，直流兩用的。輸入交流電壓為220伏或380伏的極少。

掘進(jìn)定向時(shí)，儀器一般固定在不易被觸及的峒壁上，也免得妨礙施工。由于錨固在峒壁的基座，往往不能精確定位。所以，安裝于基座上的儀器還需要能升降及平移的微調(diào)機(jī)構(gòu)。有的平移幅度達(dá)100毫米，升降高度20毫米。為了滿足彎道、坡邊工程導(dǎo)向要求，激光導(dǎo)向儀還需要在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)俯仰角及方位角的機(jī)構(gòu)。有的調(diào)節(jié)范圍為±4°~±40°。2

激光導(dǎo)向儀的射程激光導(dǎo)向儀工作距離有300米、500米、1000米、4000米的多種，可根據(jù)工程需要選用。

短程激光導(dǎo)向儀通常在常規(guī)光學(xué)水準(zhǔn)儀或光學(xué)經(jīng)緯儀上加激光器構(gòu)成。激光束或是通過全反射棱鏡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)，或用光纜傳輸進(jìn)入發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)。光路圖如下圖：

激光導(dǎo)向儀使用方法1、 當(dāng)儀器安置后，先接輸出線，將插頭插入儀器插座，導(dǎo)線另端插入電源箱高壓輸出極，注意不要接反，然后再接電源輸入線。開啟激光電源，待激光器正常起輝后，工作電流已穩(wěn)定，并調(diào)至5毫安后方可操縱儀器，以防在起輝過程中出現(xiàn)高壓漏電造成電擊。工作電流調(diào)好后，即可正常使用儀器。

儀器使用結(jié)束后，先關(guān)閉激光龜源。為避免電擊，可拔下儀器上的電源插頭，將正負(fù)兩端在儀器金屬部件處短路一下，使電源箱貯能元件的剩電放完。放電時(shí)，人體勿接觸插頭或其它金屬零件。 ·

2、儀器照準(zhǔn)操作中，應(yīng)先進(jìn)行目鏡對(duì)光和調(diào)焦，一般是使激光束光斑最小，也可根據(jù)使用的需要，選擇光斑的形狀。如在幾十米范圍內(nèi)使用時(shí)，可在儀器望遠(yuǎn)鏡前安置波帶片，以使在目標(biāo)處形成十字亮線。使用波帶片時(shí)可利用望遠(yuǎn)鏡物鏡座上的定位裝置，以確保每次按裝波帶片時(shí)波帶片的十字亮線與分劃板十字絲一致。若目標(biāo)在幾百米至數(shù)公里時(shí)，可不加波帶片，直接采用聚光斑。當(dāng)需用望遠(yuǎn)鏡觀察目標(biāo)時(shí)，可利用遮光開關(guān)遮住激光器的激光束，即可用眼直接觀察目標(biāo)，而不必關(guān)閉電源。

定向時(shí)，將儀器安置在通道中線上，用激光束照準(zhǔn)中線方向樁擰住水平制動(dòng)螺旋后，豎直轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡時(shí)激光束掃出的豎直面，即為含申線的豎直面，用以定向。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡水平時(shí)激光器能保持平衡，松制動(dòng)螺旋后，儀器可作水平轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡俯仰照準(zhǔn)時(shí)，需以手扶激光器護(hù)亮，以避免激光器失去平衡而發(fā)生儀器震毀事故。為此，可在望遠(yuǎn)鏡概略照準(zhǔn)目標(biāo)后，先擰住豎直制動(dòng)螺旋后松手，再用相應(yīng)的微動(dòng)螺旋精確照準(zhǔn)目標(biāo)

3、激光電源箱操作方法，使用時(shí)先接高壓輸出端，需注意激光電源高 壓輸出線與儀器部分連接的極性，正負(fù)極勿接反。后接輸入端（220伏交流或15伏直流）。

打開電源開關(guān)前，先將電位器旋鈕旋至最大位置，開啟電源開關(guān)，待激光器正常起輝后，再逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)電位器旋紐，至毫安表指示電流為5毫安為止。激光器不能正常起輝時(shí)（激光器發(fā)生間斷閃光，電流表指針也劇烈抖動(dòng)），應(yīng)關(guān)閉電源。檢查有否漏電或電壓過低、過高的現(xiàn)象。3