一种空间静力触探取样仪及使用方法技术

本发明专利技术属于岩土工程领域，公开了一种空间静力触探取样仪及使用方法。针对月球原位测试与取样过程中，传统静力触探设备与取样设备分离，导致操作繁琐；月球昼夜温差较大，传统静力触探结果误差大等问题，本发明专利技术基于静力触探原理、光纤传感技术设计了一种空间静力触探取样仪，并改良静力触探的贯入装置，使其具有精度高、抗干扰能力强的特点，同时给出空间静力触探取样仪的使用方法。本发明专利技术主要由静力贯入系统、信号采集系统组成，可以实现月壤原位触探、原位采样、数据传输等功能。整个测试系统测试精度高，操作简便。综上所述，空间静力触探取样仪优于传统静力触探装置，更为适应月球极端环境的原位测试工作。境的原位测试工作。境的原位测试工作。

【技术实现步骤摘要】
一种空间静力触探取样仪及使用方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程领域，尤其涉及一种空间静力触探取样仪及使用方法。

技术介绍

[0002]实现月球原位建造一直是全世界顶尖科学家持续思考的重大科学问题，对我国登月项目有着重要的战略意义和科学价值。月球原位建造的前提，需对表层月壤(表层至0.5米深)的工程性质有充分认识，主要体现为在低重力情况下月壤的物理性质的实验研究和理论分析。
[0003]在地球上，通常应用标准触探实验(SPT)、静力触探试验(CPT)等工程方法进行前期地质勘探。其中，CPT实验应用较为广泛，实验相较严谨，可以沿深度实时测试土体力学性质，土体参数获取方法也较为科学合理。事实上，在1970年，苏联的Lunokhod探月车就搭载了CPT设备并成功进行实验(Slyuta,E.N.2014.Physical and mechanical properties of the lunar soil(a review).Solar System Research,48(5):330
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353)。只是当时由于条件所限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间静力触探取样仪，其特征在于，所述空间静力触探取样仪包括信号采集系统、静力贯入取样系统和动力系统；信号采集系统包括二者相连的上位机(23)和数据采集集成装置盒(27)，数据采集集成装置盒(27)连接静力贯入取样系统的各传感器，用于采集静力贯入取样系统测量结果；所述静力贯入取样系统包括锥尖(1)、阻力台(2)、连接杆(3)、承压台(4)、单向阀片(5)、贯入尖端(6)、竖向杆(7)、顶端承压圆环(8)、可旋转支撑(14)、“Y”型锥尖阻力传递支座(16)、锥尖阻力测量垫块(17)；锥尖(1)、阻力台(2)、连接杆(3)、承压台(4)四者依次相连；门式架(11)截面呈倒U形，其水平梁接触于承压台(4)上，顶端承压圆环(8)布置于门式架(11)水平梁与竖向柱的交界面，与水平梁位于同一平面；可旋转支撑(14)一端搭接于锥尖(1)上，另一端连接“Y”型锥尖阻力传递支座(16)竖直端；“Y”型锥尖阻力传递支座(16)的两分叉内侧开有锥尖阻力键槽(15)；门式架(11)竖向柱内部为空槽，用于安装温度测量垫块(19)；门式架(11)竖向柱内表面安装竖向杆(7)，竖向杆(7)一端连接贯入尖端(6)，另一端连接顶端承压圆环(8)；侧摩圆筒(12)套于门式架(11)竖向柱外侧，侧摩圆筒(12)内侧设有侧摩阻力键槽(13)；门式架(11)竖向柱上依次布置锥尖阻力键牙(9)和侧摩阻力键牙(10)；锥尖阻力键牙(9)于锥尖阻力键槽(15)内产生位移，侧摩阻力键牙(10)于侧摩阻力键槽(13)内产生位移；锥尖阻力测量垫块(17)和侧摩阻力测量垫块(18)均内置光纤应变传感器；锥尖阻力测量垫块(17)位于“Y”型支座(16)内部凹槽内，受门式架(11)竖向柱压缩；侧摩阻力测量垫块(18)位于侧摩阻力键槽(13)内顶部，受移动的侧摩阻力键牙(10)压缩；单向阀片(5)由多瓣弹性片组成，其一端铰接于竖向杆(7)表面，另一端搭接于连接杆(3)表面；所述动力系统，包括推力系统、反力系统和控制系统，用于为静力贯入取样系统提供动力，完成贯入取样工作。2.根据权利要求1所述的空间静力触探取样仪，其特征在于，所述推力系统，包括太阳能电板(20)、电机(21)、竖向运动模组(22)，太阳能电板(20)通过继电器(24)、调节器(25)为电机(21)供电；继电器(24)分别连接上位机(23)和电机(21)；电机(21)连接竖向运动模组(22)驱动其运动；竖向运动模组(22)连接承压台(4)、顶端承压圆环(8)和门式架(11)竖向柱；所述反力系统与推力系统结构一致；所述控制系统，包括上位机(23)、继电器(24)、调节器(25)、制动器(26)，用于控制推力系统、反力系统工作。3.根据权利要求1或2所述的空间静力触探取样仪，其特征在于，应用时获取参数具体如下；在锥尖(1)向下贯入时，通过光纤应变传感器的频率读数获得锥尖阻力大小；通过布设在温度测量垫块中的光纤温度传感器读出CPT探头内部温度变化：式中：ΔT为内部温度变化量；K
T
为光纤温度传感器温度传感灵...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，朱栋梁，杨庆，杨钢，程晓辉，马嘉铭，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：