[发明专利]一种基于激光多普勒效应的煤矿瓦斯钻机钻杆进给深度测量系统

权利要求书

1.一种基于激光多普勒效应的煤矿瓦斯钻机钻杆进给深度测量系统，其特征在于：包括光路模块、频移检测处理模块、部件连接模块以及煤岩固定模块；所述光路模块封装于圆柱型外壳内以及设于系统外侧，用于提供两束成固定角度的激光；所述频移检测处理模块封装于圆柱型外壳内以及对准钻杆表面，用于采集激光照射到移动钻杆上产生的散射光，得到抽出钻杆的实时长度；所述部件连接模块连接光路模块外壳和频移检测处理模块外壳，并调节之间角度；所述煤岩固定模块连接光路模块外壳并悬空固定于煤岩外端及钻杆正上方；所述光路模块和频移检测处理模块的外壳为圆柱状；所述通过激光多普勒效应采集激光照射到移动钻杆上产生的散射光，避免了井下复杂光照的影响；所述通过测量激光的多普勒频移，进而自动测量钻杆抽出过程中的实时速度，经过积分等数据处理，计算得到抽出钻杆的实时长度，避免了不规则作业的影响；所述针对煤矿瓦斯钻机退出钻杆过程进行测量，将钻杆退出长度等效为钻杆进给深度，避免了进钻时水流和粉尘等恶劣环境对系统的影响；所述通过基于激光多普勒效应的非接触实时测量，避免了其他因素造成的干扰，提高了测量可靠性和准确性，排除了外界及人为因素造成的错报、误报深度的情况，保障了煤矿开采的安全。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光多普勒效应的煤矿瓦斯钻机钻杆进给深度测量系统，其特征在于，所述光路模块包括半导体激光器、分束镜和反射镜，封装于圆柱型外壳内以及设于系统外侧；所述激光器发射的激光依次通过分束镜和反射镜；所述分束镜与入射激光束成45度，分束镜反射激光束入射到反射镜上；所述反射镜将分束镜反射激光束再次反射，反射光束与分束镜透射激光束成特定角度。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光多普勒效应的煤矿瓦斯钻机钻杆进给深度测量系统，其特征在于：所述频移检测处理模块包括一组透镜、光阑、光电接收器、滤波器、放大器、处理电路和计算机，封装于圆柱型外壳内以及对准钻杆表面；所述透镜采集钻杆的散射光；所述光阑会聚透镜采集的散射光进入光电接收器；所述光电接收器将两束光的多普勒频移光信号转化成电信号；所述滤波器为低通滤波器，消除高频干扰；所述放大器为前置放大器，放大信号；所述处理电路将速度信号积分转换成长度信号；所述计算机进行显示和算法处理。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光多普勒效应的煤矿瓦斯钻机钻杆进给深度测量系统，其特征在于：所述部件连接模块包括光路模块卡环、光路模块卡扣、频移检测处理模块卡环、频移检测处理模块卡扣、蜗轮蜗杆连接件、活动卡环和活动卡环连接杆等；所述光路模块卡环和光路模块卡扣用于固定光路模块外壳；所述频移检测处理模块卡环和频移检测处理模块卡扣用于固定频移检测处理模块外壳；所述蜗轮蜗杆连接件包括蜗轮和蜗杆，其与活动卡环配合用于调节光路模块外壳和频移检测处理模块外壳间的角度。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光多普勒效应的煤矿瓦斯钻机钻杆进给深度测量系统，其特征在于：所述煤岩固定模块包括固定杆、稳定连接件、煤岩固定卡环和煤岩固定卡扣，用于将频移检测处理模块外壳悬空固定于煤岩外端及钻杆正上方；所述固定杆深入煤岩中；所述稳定连接件连接固定杆和煤岩固定卡环；所述煤岩固定卡环和煤岩固定卡扣用于固定频移检测处理模块外壳。