矿井日光浴光导装置

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  在煤矿里,由于工作时间长、劳动强度大、没有阳光照射,煤矿工人常常处于亚健康状态,易骨质疏松。矿山职业病防治专家认为,矿工应多参加户外活动,接受适当日光照射,有职业病的可定期进行日光浴康复治疗。但是矿工长期在井底作业,根本没有时间和条件去专门进行日光浴康复治疗。
  我想解决这个问题,但一时无计可施。有一天,当我看见一缕阳光通过玻璃窗投射到屋内时,一个灵感浮现在脑海里:能否设计一种光导装置,将阳光引到井下,创造一种局部日光浴的环境,让矿工在矿井里也可以享受日光的保健功效呢?后来,经过反复的研究和实验,我发明了矿井日光浴光导装置。
  这个装置包括聚光面、二次聚光器、菲涅尔透镜、导光光纤、散射板、日光浴室(如图)。用镜面不锈钢做成的正反组合型双抛物聚光面,无论哪种角度、哪个时段的日光,都能被反射聚集到菲涅尔透镜上,再经二次聚光器导入导光光纤。
  二次聚光器由1块小凸透镜、1个抛物型聚光杯和光纤组成。经菲涅尔透镜会聚的日光射到下方的小凸透镜上,经小凸透镜再一次会聚到光纤入口。而抛物型聚光杯则将没有会聚到光纤上的光再一次反射到光纤入口。通过二次聚光,校正了光导方向,使光线射入光纤的入射角大于其临界角,减少了光线传导过程中的物理损失,具有提升聚光效果、增加日光输入量的效果。
  日光传输到矿山井底的日光浴室内,由散射板漫反射,为使用者提供温和的日光照射。
  按照这个设计,我制作出了装置的模型,并用紫外线强度计测量模型中日光浴室内的紫外线强度,结果符合日光浴的光照和紫外线强度的要求。
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