具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1和图2所示，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5和光学平台1，光学平台1上设置有夹具2，夹具2用于夹持岩石样品，实验腔体5设置在光学平台1上并使岩石样品位于实验腔体5内，激光发生装置包括光纤激光器3以及与光纤激光器3连接的光纤准直聚焦头4，光纤激光器3用于发射不同功率的激光，光纤准直聚焦头4设置在实验腔体5内，光学平台1可控制夹具2上下移动、左右移动及旋转运动，所述光学平台1用于改变光纤准直聚焦头4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5内设置有成像相机6和功率测试探头7，成像相机6用于拍摄岩石样品表面破岩形态，功率测试探头7用于测量岩石样品表面的反射功率；实验过程为：将准备好的岩石样品放置在夹具2上，并通过夹具2对岩石进行夹持，然后将实验腔体5放置在光学平台1上，并使岩石样品位于实验腔体5内，然后通过光学平台1控制夹具移动，调节岩石样品与光纤准直聚焦头4的位置方向，使光纤准直聚焦头4的输出激光正对岩石样品，其次通过光学平台1带动岩石样品上下移动，用于调节光纤准直聚焦头4的离焦量，实现对不同离焦量以及岩样旋转半径及转速的破岩机制的研究，通过光纤激光器3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，最后通过成像相机6对激光的破岩过程进行拍摄，得到岩石样品表面的破岩形态，通过功率测试探头7测量岩石样品的反射功率，从而得到岩石样品的吸收能量，从而得到光纤准直聚焦头4在不同功率下岩石样品的能量吸收情况，从而使实验装置可研究激光的不同参数对破岩的影响，为实际破岩提供实验数据支持，便于实际破岩过程中根据激光的破岩实验参数选择合适参数的激光，保证具有较高的破岩效果。具体实施时，光纤激光器3采用高功率激光器，高功率激光器具备CW/QCW两种工作模式，功率[email protected]模式，≥[email protected]模式；可以实现输出功率、输出时间、脉冲宽度、样品表面光斑大小的控制。吹气装置具有氧气、氮气气体输出功能，与光纤准直聚焦头的激光输出同轴，能够及时清理杂质；实验腔体5底部设有开口，光学平台1包括固定高度平台、电控升降台、电控平移台、电控旋转台以及角位移台，电控升降台设置在固定高度平台上，电控平移台设置在电控升降台上，电控旋转台设置在电控平移台上，角位移台设置在电控旋转台上，夹具2设置在角位移台上，实验腔体5设置在固定高度平台上，具体为，固定高度平台上对称固定有两组T型滑轨，实验腔体5底部开设有与T型滑轨相适配的T型滑槽，安装实验腔体5时，直接将实验腔体5从T型滑轨的一端滑入至固定高度平台上，使实验装置的组装和拆卸变得简单快捷，然后电控升降台升高岩石样品，使岩石样品位于实验腔体5内，通过电控平移台带动岩石样品水平移动，通过电控旋转台带动岩石样品转动，通过角位移台对岩石样品的安装角度进行微调，从而实现不同要求情况下的激光破岩技术的研究。

进一步地，实验腔体5内设置有玻璃板8，玻璃板8将实验腔体5从上至下分隔为检测腔9和实验腔10，成像相机6设置在检测腔9内，功率测试探头7设置在实验腔10内，玻璃板8上开设有供激光穿过的通孔11，光纤准直聚焦头4发发射的激光从通孔11穿过作用在岩石样品上，检测腔9内设置有距离传感器12，距离传感器12用于检测岩石样品与光纤准直聚焦头4之间的破岩间距，通过距离传感器12用于检测岩石样品与光纤准直聚焦头4之间的破岩间距，在破岩的过程中，将距离传感器12固定在光纤准直聚焦头4上，通过距离传感器12的反馈使光学平台1向上移动，具体为，当光纤准直聚焦头4的离焦量确定后，通过距离传感器12检测此离焦量下光纤准直聚焦头4与岩石样品的距离，当激光破岩实验开始后，随着激光破岩会使光纤准直聚焦头4与岩石样品的距离增大，此时距离传感器12反馈此变化使电控升降台动作带动岩石样品上升，保证在破岩的过程中破岩间距保持不变，进而使光纤准直聚焦头4保持不变的离焦量对岩石样品进行破岩实验，研究光纤准直聚焦头4保持离焦量不变的情况下对破岩机制的研究；检测腔9内设置有红外测温仪13和两组红外成像仪14，成像相机6、红外测温仪13和两组红外成像仪14呈圆周均布；通过玻璃板8对实验腔体5进行分隔，将成像相机6、红外测温仪13和红外成像仪14设置在检测腔9内，防止实验过程中产生的水蒸气进入到设备内对实验仪器和测量结果造成影响。

进一步地，吹气装置包括气体罐15和吹气管16，吹气管16的一端与气体罐15连接，另一端与光纤准直聚焦头4连接，实验腔体5上设置有排气管17，排气管17与实验腔10连通。气体罐15上设有压力阀和流量阀，可调节吹出气体的气压和吹气量，吹气管16可通过绑丝固定在光纤准直聚焦头4上，排气管16可及时排出气体，避免气体完成激光破岩后对实验腔体环境造成影响。

进一步地，激光发生装置还包括激光器水冷机18，激光器水冷机18与光纤激光器3连接用于对光纤激光器3进行冷却。

综上所述，本发明的实验装置可以观察到光纤激光器3在不同功率模式下产生的激光对激光破岩效果的影响、研究不同离焦量以及岩样旋转半径及转速对激光破岩效果的影响、研究光纤准直聚焦头4保持离焦量不变的情况下对破岩机制的研究和研究岩石样品与光纤准直聚焦头4不同位置关系下对激光破岩效果的影响，因此，能够在室内模拟激光破岩过程,可以观察到不同条件下的激光破岩效果，具有功能性强和使用安全的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。