[发明专利]一种用于研究激光破岩技术的室内实验装置

说明书

本发明公开了一种用于研究激光破岩技术的室内实验装置，包括激光发生装置、吹气装置、实验腔体和光学平台，光学平台上设置有夹具，夹具用于夹持岩石样品，实验腔体设置在光学平台上且岩石样品位于实验腔体内，激光发生装置包括光纤激光器以及与光纤激光器连接的光纤准直聚焦头，光纤激光器用于发射不同功率的激光，光纤准直聚焦头设置在实验腔体内，光学平台可控制夹具上下移动、左右移动及旋转运动用于改变光纤准直聚焦头的离焦量，吹气装置用于破岩的过程中进行杂质清理，实验腔体内设置有成像相机和功率测试探头。研究激光在不同重复频率、不同脉冲宽度、不同功率作用下的破岩过程和机制，观察不同条件下的激光破岩效果，增强了实验测试范围。

技术领域

本发明涉及激光破岩技术领域，具体为一种用于研究激光破岩技术的室内实验装置。

背景技术

地下储藏的油气资源十分丰富，然而随着长时间的开采，对地下矿产资源的开发逐渐走向深部化，面对深部地层高地应力、岩石高硬度、地层复杂等特点，传统的钻探技术难以有效解决深部复杂地层的钻探问题。激光破岩技术也因其低成本、高效率、高可靠性等的优势在深部资源开采中展现了良好的应用前景，成为近年来研究的热点。此外，激光作为一种高能量密度的破岩利器，不同的参数如功率、功率密度等对于不同岩石样品的破坏机理均不相同，而现有技术并没有一套完整的用于研究不同激光参数下岩石样品破坏机理的实验装置，导致不能对实际激光破岩上提供理论与数据支持，从而影响激光破岩技术的发展，因此，建立一套可以用来研究不同参数和条件下激光破岩过程和效果的激光破岩装置，对后期的工程化应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于研究激光破岩技术的室内实验装置，研究激光在不同重复频率、不同脉冲宽度、不同功率作用下的破岩过程和机制，观察不同条件下的激光破岩效果，具有功能性强和使用安全的特性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于研究激光破岩技术的室内实验装置，包括激光发生装置、吹气装置、实验腔体和光学平台，所述光学平台上设置有夹具，所述夹具用于夹持岩石样品，所述实验腔体设置在所述光学平台上并使岩石样品位于实验腔体内，所述激光发生装置包括光纤激光器以及与光纤激光器连接的光纤准直聚焦头，所述光纤激光器用于发射不同功率的激光，所述光纤准直聚焦头设置在所述实验腔体内，所述光学平台可控制夹具上下移动、左右移动及旋转运动，所述光学平台用于改变光纤准直聚焦头的离焦量，所述吹气装置用于破岩的过程中进行杂质清理，所述实验腔体内设置有成像相机和功率测试探头，所述成像相机用于拍摄岩石样品表面破岩形态，所述功率测试探头用于测量岩石样品表面的反射功率。

进一步地，所述实验腔体内设置有玻璃板，所述玻璃板将所述实验腔体从上至下分隔为检测腔和实验腔，所述成像相机设置在所述检测腔内，所述功率测试探头设置在所述实验腔内，所述玻璃板上开设有供激光穿过的通孔。

进一步地，所述检测腔内设置有距离传感器，所述距离传感器用于检测岩石样品与光纤准直聚焦头之间的破岩间距。

进一步地，所述检测腔内设置有红外测温仪和两组红外成像仪，所述成像相机、红外测温仪和两组红外成像仪呈圆周均布。

进一步地，所述吹气装置包括气体罐和吹气管，所述吹气管的一端与所述气体罐连接，另一端与所述光纤准直聚焦头连接。

进一步地，所述实验腔体上设置有排气管，所述排气管与所述实验腔连通。

进一步地，所述激光发生装置还包括激光器水冷机，所述激光器水冷机与所述光纤激光器连接用于对所述光纤激光器进行冷却。

本发明的有益效果是：

1、一种用于研究激光破岩技术的室内实验装置，通过光纤激光器改变光纤准直聚焦头的输出频率、脉冲宽度和输出功率，从而研究不同重复频率、不同脉冲宽度、不同功率作用下的激光破岩过程和机制，为激光破岩提供数据支持。