激光导向仪

以激光束作为准直线，控制施工机械前进方向的仪器

激光导向仪（laser guide instrument）是以激光束作为准直线，控制施工机械（如掘进机）前进方向的仪器。在应用愈来愈广泛的隧道掘进机（TBM）上，用于控制其掘进方向的即由激光导向仪、测定掘进机机头姿态的测倾仪和超声波测距仪、靶盘、控制装置、屏幕监视器以及计算机和打印机等组成的掘进机导向系统。

设备介绍

激光导向仪，包括烟雾报警器，用于感应烟雾，并产生控制信号；激光发生电路，用于产生激光束；电源，用于向激光发生电路提供工作电源；继电器，与烟雾报警器相连，并受烟雾报警器的控制信号控制，继电器的触点串接在电源与激光发生电路之间。本实用新型的激光导向仪，利用激光在任何情况下仍具有的良好穿透性能，在事故现场为逃生的人导引出口或安全的方向，起到帮助获救的作用。

工作原理

由电源部分送出调制频率为500赫的交流高压（1840伏）点燃氦一氖激光管，由激光管发射出来的红色激光束作为直线基准，经棱镜反射后，小目镜会聚，半透反射镜转折后，再经内凋焦镜调节可从物镜发射出对不同距离目标聚焦的光束，被安装在工作机械上的光电接收器（由九块光电池组成）接收，转换成电信号，再经选频和放大，点亮与九块光电池一一对应的指示灯指示出机头的方位。

若激光束照于光电池中央，则正中间的指示灯发亮。表明机器方位准确，此时不给自动控制线路发送信号。如果光束照射在旁边任一光电池上，则送出信号给指示灯及自动控制线路，驱使自动控制系统进行工作，直到机器回复在正确方位时为止。

结构

激光导向仪多数是串联式光路的。在地下工程中，射程是主要技术指标。为了在粉尘密度高的环境中获得最大射程，就要在发射光学系统中尽量减少光能损失，减少光学器件。串联式光路的器件最少，因而应用较广泛。

下图仪器是一种国外的串联式光路激光导向仪。

为了适应地下作业湿度大、粉尘浓、振动冲击大、井下瓦斯易爆炸的恶劣环境，要求仪器结构坚固、防潮、防尘、防爆、防冲击。另外，加之仪器的射程大，要求激光管的功率也大。因此，仪器的体积、重量较大。考虑到地下掘进速度不高，激光射程大，仪器不需频繁转站，故体积大、重量大的缺点是无关紧要的。

激光电源通常与激光管一并设计在防爆、防潮、防尘的密闭外壳内，使设备整体性更好，维护、使用更方便。为了安全，多数掘进用导向仪激光电源都由低压电网供电。电源输入交流电压为127伏，直流供电可用12伏蓄电池组。也有交流，直流两用的。输入交流电压为220伏或380伏的极少。

掘进定向时，仪器一般固定在不易被触及的峒壁上，也免得妨碍施工。由于锚固在峒壁的基座，往往不能精确定位。所以，安装于基座上的仪器还需要能升降及平移的微调机构。有的平移幅度达100毫米，升降高度20毫米。为了满足弯道、坡边工程导向要求，激光导向仪还需要在一定范围内调节俯仰角及方位角的机构。有的调节范围为±4°~±40°。

射程

激光导向仪工作距离有300米、500米、1000米、4000米的多种，可根据工程需要选用。

短程激光导向仪通常在常规光学水准仪或光学经纬仪上加激光器构成。激光束或是通过全反射棱镜转向系统进入发射光学系统，或用光缆传输进入发射光学系统。光路图如下图1：

使用方法

1、当仪器安置后，先接输出线，将插头插入仪器插座，导线另端插入电源箱高压输出极，注意不要接反，然后再接电源输入线。开启激光电源，待激光器正常起辉后，工作电流已稳定，并调至5毫安后方可操纵仪器，以防在起辉过程中出现高压漏电造成电击。工作电流调好后，即可正常使用仪器。

仪器使用结束后，先关闭激光龟源。为避免电击，可拔下仪器上的电源插头，将正负两端在仪器金属部件处短路一下，使电源箱贮能元件的剩电放完。放电时，人体勿接触插头或其它金属零件。 ·

2、仪器照准操作中，应先进行目镜对光和调焦，一般是使激光束光斑最小，也可根据使用的需要，选择光斑的形状。如在几十米范围内使用时，可在仪器望远镜前安置波带片，以使在目标处形成十字亮线。使用波带片时可利用望远镜物镜座上的定位装置，以确保每次按装波带片时波带片的十字亮线与分划板十字丝一致。若目标在几百米至数公里时，可不加波带片，直接采用聚光斑。当需用望远镜观察目标时，可利用遮光开关遮住激光器的激光束，即可用眼直接观察目标，而不必关闭电源。

定向时，将仪器安置在通道中线上，用激光束照准中线方向桩拧住水平制动螺旋后，竖直转动望远镜时激光束扫出的竖直面，即为含申线的竖直面，用以定向。当望远镜水平时激光器能保持平衡，松制动螺旋后，仪器可作水平转动，当望远镜俯仰照准时，需以手扶激光器护亮，以避免激光器失去平衡而发生仪器震毁事故。为此，可在望远镜概略照准目标后，先拧住竖直制动螺旋后松手，再用相应的微动螺旋精确照准目标

3、激光电源箱操作方法，使用时先接高压输出端，需注意激光电源高压输出线与仪器部分连接的极性，正负极勿接反。后接输入端（220伏交流或15伏直流）。

打开电源开关前，先将电位器旋钮旋至最大位置，开启电源开关，待激光器正常起辉后，再逆时针方向转动电位器旋纽，至毫安表指示电流为5毫安为止。激光器不能正常起辉时（激光器发生间断闪光，电流表指针也剧烈抖动），应关闭电源。检查有否漏电或电压过低、过高的现象。

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