一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置，属于天体研究设备技术领域。解决了针对地外天体进行不同深度星壤水冰预判探测任务的问题。它包括滑环、钻具和敏感前端，所述钻具上端与滑环相连，所述钻具由上至下依次为杆部、第一螺旋翼、第二螺旋翼和钻头，所述第二螺旋翼的单侧在一个导程长度内的厚度比第一螺旋翼薄，所述敏感前端设置在第二螺旋翼上，所述钻具内部中空，所述敏感前端与第一引线相连，第一引线穿过钻具内部与滑环相连，所述控制与读取单元设置在滑环的外侧，所述控制与读取单元通过第二引线与滑环相连。它主要用于星球物性随钻测量及水冰预判传感。它主要用于星球物性随钻测量及水冰预判传感。它主要用于星球物性随钻测量及水冰预判传感。

【技术实现步骤摘要】
一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置


[0001]本专利技术属于天体研究设备
，特别是涉及一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置。

技术介绍

[0002]经过几十年的探索，陆续有科学家利用地基雷达、遥感卫星等手段，针对月球高纬度地区的表层及次表层进行探测，发现月球并不是和沙漠一样全是干壤，在月球高纬度地区特别是月球极区永久阴影坑内可能存在水冰，因此实现月壤水冰的原位证认和探测月壤水冰的含量对于之后载人登月以及建设月球科研站具有非常重要的意义，这就需要一种针对星体极区星壤水冰原位预判的工具。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置，以解决针对地外天体进行不同深度星壤水冰预判探测任务的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置，它包括滑环、钻具和敏感前端，所述钻具上端与滑环相连，所述钻具由上至下依次为杆部、第一螺旋翼、第二螺旋翼和钻头，所述第二螺旋翼的单侧在一个导程长度内的厚度比第一螺旋翼薄，所述敏感前端设置在第二螺旋翼上，所述钻具内部中空，所述敏感前端与第一引线相连，第一引线穿过钻具内部与滑环相连，所述控制与读取单元设置在滑环的外侧，所述控制与读取单元通过第二引线与滑环相连。
[0005]更进一步的，所述敏感前端包括绝缘层、第二温度传感器、辅助加热片和介电传感器，所述绝缘层贴装在第二螺旋翼上，所述第二温度传感器镶嵌在绝缘层内，所述辅助加热片贴装在绝缘层的上方，所述介电传感器贴装在辅助加热片的上方，所述第二温度传感器、辅助加热片和介电传感器均分别通过第一引线与滑环相连。
[0006]更进一步的，所述介电传感器上方贴装有保护层。
[0007]更进一步的，所述辅助加热片和介电传感器均带有绝缘薄层。
[0008]更进一步的，所述介电传感器的敏感元件为叉指构型电极。
[0009]更进一步的，所述钻头的内部设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器通过第一引线与滑环相连。
[0010]更进一步的，所述第一温度传感器和第二温度传感器均为热电偶。
[0011]更进一步的，所述控制与读取单元包括信号处理电路和金属外壳，所述信号处理电路设置在金属外壳内部，所述金属外壳与滑环相连。
[0012]更进一步的，所述第二螺旋翼的单侧在一个导程长度内的厚度较第一螺旋翼减薄2/3。
[0013]更进一步的，所述第二螺旋翼的外侧设置有金属护边。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术体积小、结构精巧，设计合理，传感
器与钻具共体设计，可随钻具进行不同深度、不同位置的实时测量，且耐极端低温环境，工作过程平稳有序，专门为星体含水星壤探测设计使用。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0016]图1为本专利技术所述的一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置结构示意图；
[0017]图2为本专利技术所述的敏感前端侧视结构示意图；
[0018]图3为本专利技术所述的敏感前端立体结构示意图。
[0019]1‑
滑环，2
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钻具，3
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第一引线，4
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敏感前端，5
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第一温度传感器，6
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钻头， 7
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控制与读取单元，8
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第二螺旋翼，9
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绝缘层，10
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第二温度传感器，11
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辅助加热片，12
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金属护边，13
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介电传感器，14
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保护层，15
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星壤碎屑，16
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星壤，17
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水冰。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0021]参见图1
‑
3说明本实施方式，一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置，它包括滑环1、钻具2和敏感前端4，钻具2上端与滑环1相连，钻具 2由上至下依次为杆部、第一螺旋翼、第二螺旋翼8和钻头6，第二螺旋翼8 的单侧在一个导程长度内的厚度比第一螺旋翼薄，敏感前端4设置在第二螺旋翼8上，钻具2内部中空，敏感前端4与第一引线3相连，第一引线3穿过钻具2内部与滑环1相连，控制与读取单元7设置在滑环1的外侧，控制与读取单元7通过第二引线与滑环1相连。
[0022]钻具2物性传感敏感前端4的安装基座，敏感前端4包括绝缘层9、第二温度传感器10、辅助加热片11和介电传感器13，绝缘层9贴装在第二螺旋翼8 上，第二温度传感器10镶嵌在绝缘层9内，第二温度传感器10位于辅助加热片11下方，辅助加热片11贴装在绝缘层9的上方，介电传感器13贴装在辅助加热片11的上方，第二温度传感器10、辅助加热片11和介电传感器13均分别通过第一引线3与滑环1相连，介电传感器13上方贴装有保护层14，用于保护敏感前端4的上表面。辅助加热片11和介电传感器13均带有绝缘薄层。介电传感器13的敏感元件优选为叉指构型电极。钻头6的内部设置有第一温度传感器5，第一温度传感器5通过第一引线3与滑环1相连，第一温度传感器5 胶结于钻头6内部前端，用于测量钻进过程钻头6温升。敏感前端4所在位置开有两个过线孔，第一引线3通过过线孔穿过钻具2内部与滑环1连接，并在钻头6处开一个过线孔，钻头6位置处的第一温度传感器5通过该过线孔与滑环1连接。第一温度传感器5和第二温度传感器10均为热电偶，体积小，可在
‑
200℃的环境下正常测量。
[0023]随着钻具钻进，敏感前端4可以实现不同深度，不同位置的信号测量。第二螺旋翼8的单侧在一个导程长度内的厚度较第一螺旋翼减薄2/3，第二螺旋翼8的外侧设置有金属护边12，金属护边12保护敏感前端4的侧表面。滑环1 位于钻具2顶部，与钻具2通过螺栓螺母
连接，是第一引线3和控制与读取单元7第二引线的连接部位，通过滑环1可实现敏感前端4与控制与读取单元7 的信号交换，保障信号有效传递。
[0024]控制与读取单元7包括信号处理电路和金属外壳，信号处理电路设置在金属外壳内部，金属外壳与滑环1相连。信号处理电路可以对介电传感器13测量频率，对辅助加热片11的加热功率进行控制，同时可以采集介电传感器13反馈的电容信息，采集第一温度传感器5和第二温度传感器10的第二螺旋翼8 处和钻头6处温度信息，并通过电容与温度信息预判所在区域是否含水。
[0025]钻具2在地外天体开始钻进，此时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置，其特征在于：它包括滑环(1)、钻具(2)和敏感前端(4)，所述钻具(2)上端与滑环(1)相连，所述钻具(2)由上至下依次为杆部、第一螺旋翼、第二螺旋翼(8)和钻头(6)，所述第二螺旋翼(8)的单侧在一个导程长度内的厚度比第一螺旋翼薄，所述敏感前端(4)设置在第二螺旋翼(8)上，所述钻具(2)内部中空，所述敏感前端(4)与第一引线(3)相连，第一引线(3)穿过钻具(2)内部与滑环(1)相连，所述控制与读取单元(7)设置在滑环(1)的外侧，所述控制与读取单元(7)通过第二引线与滑环(1)相连。2.根据权利要求1所述的一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置，其特征在于：所述敏感前端(4)包括绝缘层(9)、第二温度传感器(10)、辅助加热片(11)和介电传感器(13)，所述绝缘层(9)贴装在第二螺旋翼(8)上，所述第二温度传感器(10)镶嵌在绝缘层(9)内，所述辅助加热片(11)贴装在绝缘层(9)的上方，所述介电传感器(13)贴装在辅助加热片(11)的上方，所述第二温度传感器(10)、辅助加热片(11)和介电传感器(13)均分别通过第一引线(3)与滑环(1)相连。3.根据权利要求2所述的一种用于星球物性随钻测量及水冰预判传感的装置，其特征在于：所述介电传感器(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟伟，卢孜筱，姜生元，马如奇，姚睿杰，唐钧跃，陈磊，李红浪，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：