【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热物性参数测量，尤其涉及一种月壤岩热物性参数测量系统及方法。
技术介绍
1、月球探测是人类进行太阳系空间探测的历史性开端，大大促进了人类对月球、地球和太阳系的认识，带动了一系列基础科学的创新。完成月球探测“绕落回”三步走后，我国将开展月球极地探测，搭建月球科研开发基础设施，实现长期的无人月球探测以及载人登月探测，在月球上实现有人驻留式探测。
2、相对月球的地质地貌、物质成份、电磁、力学等其他特性的研究而言，我国对月球热环境尚没有开展详细的探测研究。绕月卫星可遥感探测一些热流数据与亮度、温度，但一方面这些数据具有较大的时空平均效应，另一方面，绕月卫星遥感探测不能获取月壤的热物性参数与月表的真实温度，因此，登月原位测量是获取月面热物性参数与热辐射环境特性参数的必要途径。
3、目前国外已经完成一些对地外环境热流探测的实例，例如apollo 15、apollo 17载人登月计划中完成的月壤热探测实验；rosetta任务philae着陆器搭载的mupus pen探针用于测量彗星月壤的热物性参数；phoenix搭载的tecp探针对火星风化层的热物性参数测量以及insight任务中的hp3mole探针测量火星内部的热流以及温度梯度。在已经成功的地外环境热流探测实验中，都是基于热线法的热流探针来测量地外环境的热物性参数。
4、然而，hp3 mole探针具有以下缺点：
5、缺点一：温度测量的精度低导致热导率测量结果不准确。hp3 mole的探头主体部分是通过加热附着在表面上的铜箔并测量
6、缺点二：hp3 mole探针的测量对象单一。探针采用瞬态热线法测量火星内部土壤的热导率，但火星内部除了土壤外还有大量的岩石块，应同时考虑测量土壤和岩石的热导率，且mole探针钻进的路径会受到岩石的阻碍导致地下路径可能会偏离垂直，若不考虑在钻进过程中的岩石，则会导致热导率和温度梯度测量结果的不准确性。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种月壤岩热物性参数测量系统及方法。
2、第一方面，本专利技术提供一种月壤岩热物性参数测量系统，该系统的技术方案如下：
3、包括：数据采集装置以及设置在钻杆内部的热探针；所述数据采集装置用于：
4、当所述钻杆将所述热探针推出至待测月壤层中的相对最大深度时，控制所述热探针对接触的目标月壤岩区域进行加热；
5、采集并根据所述目标月壤岩区域的温升变化曲线，确定所述目标月壤岩区域的热物性参数的测量值。
6、本专利技术的一种月壤岩热物性参数测量系统的有益效果如下：
7、本专利技术的系统能够同时实现月壤和月岩热物性参数的测量，相对之前的热探针，本专利技术面向更多的测量对象，且测量精度更高，对未来探索月球生热元素以及建立月球基地有重要意义。
8、在上述方案的基础上，本专利技术的一种月壤岩热物性参数测量系统还可以做如下改进。
9、在一种可选的方式中，所述目标月壤岩区域为：目标月壤区域或目标月岩区域；所述数据采集装置具体用于：
10、当所述热探针在所述待测月壤层中未被完全推出且无法继续向下推进时，控制所述热探针对所述相对最大深度处接触的所述目标月岩区域进行加热；
11、当所述热探针在所述待测月壤层中被完全推出时，控制所述热探针对所述相对最大深度处接触的所述目标月壤区域进行加热。
12、在一种可选的方式中，所述钻杆上设置有探针推出结构，所述探针推出结构用于将所述热探针从所述钻杆内部推出。
13、在一种可选的方式中，所述探针推出结构上设置有力传感器，所述力传感器用于：当所述探针推出结构将所述热探针推出至所述待测月壤层中的相对最大深度时，根据当前力传感值的大小判定所述热探针在所述相对最大深度处接触的区域为所述目标月壤区域或所述目标月岩区域。
14、在一种可选的方式中，所述热探针包括：探针外管、探针锥头、探针中心轴、探针后法兰座、加热元件和多个rtd传感器；所述探针中心轴分别连接所述探针后法兰座和所述探针锥头，所述加热元件设置在所述探针锥头内部，所述探针外管设置在所述探针锥头与所述探针中心轴的外部，所述多个rtd传感器分布设置在所述探针外管和所述探针锥头内部。
15、在一种可选的方式中，所述探针中心轴为加热丝绕线管。
16、在一种可选的方式中，所述多个rtd传感器的数量为三个，三个rtd传感器分布设置在所述探针锥头内部、所述探针外管的中段内部和所述探针外管的尾段内部。
17、在一种可选的方式中，所述数据采集装置包括：fpga主控制模块、串口通讯模块和adc数采模块；
18、所述adc数采模块用于接收所述目标月壤岩区域的温升变化曲线并发送至所述fpga主控制模块；
19、所述fpga主控制模块用于：利用非启发式反演法，对所述目标月壤岩区域的温升变化曲线进行处理，得到所述目标月壤岩区域的热物性参数的测量值并通过串口通讯模块进行传输。
20、在一种可选的方式中，所述数据采集装置还包括：恒流源模块；
21、所述恒流源模块用于：控制所述热探针对接触的目标月壤岩区域进行加热。
22、第二方面，本专利技术提供一种月壤岩热物性参数测量方法，该方法的技术方案如下：
23、当钻杆将热探针推出至待测月壤层中的相对最大深度时，控制所述热探针对接触的目标月壤岩区域进行加热；
24、采集并根据所述目标月壤岩区域的温升变化曲线，确定所述目标月壤岩区域的热物性参数的测量值。
25、本专利技术的一种月壤岩热物性参数测量方法的有益效果如下：
26、本专利技术的方法能够同时实现月壤和月岩热物性参数的测量，相对之前的热探针，本专利技术面向更多的测量对象，且测量精度更高，对未来探索月球生热元素以及建立月球基地有重要意义。
27、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
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1.一种月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，包括：数据采集装置以及设置在钻杆内部的热探针；所述数据采集装置用于：
2.根据权利要求1所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述目标月壤岩区域为：目标月壤区域或目标月岩区域；所述数据采集装置具体用于：
3.根据权利要求2所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述钻杆上设置有探针推出结构，所述探针推出结构用于将所述热探针从所述钻杆内部推出。
4.根据权利要求3所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述探针推出结构上设置有力传感器，所述力传感器用于：当所述探针推出结构将所述热探针推出至所述待测月壤层中的相对最大深度时，根据当前力传感值的大小判定所述热探针在所述相对最大深度处接触的区域为所述目标月壤区域或所述目标月岩区域。
5.根据权利要求1至4任一项所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述热探针包括：探针外管、探针锥头、探针中心轴、探针后法兰座、加热元件和多个RTD传感器；所述探针中心轴分别连接所述探针后法兰座和所述探针锥头，所述加热元件设置在所述探针锥头内部，所
6.根据权利要求5所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述探针中心轴为加热丝绕线管。
7.根据权利要求5所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述多个RTD传感器的数量为三个，三个RTD传感器分布设置在所述探针锥头内部、所述探针外管的中段内部和所述探针外管的尾段内部。
8.根据权利要求1所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述数据采集装置包括：FPGA主控制模块、串口通讯模块和ADC数采模块；
9.根据权利要求8所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述数据采集装置还包括：恒流源模块；
10.一种月壤岩热物性参数测量方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，包括：数据采集装置以及设置在钻杆内部的热探针；所述数据采集装置用于：
2.根据权利要求1所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述目标月壤岩区域为：目标月壤区域或目标月岩区域；所述数据采集装置具体用于：
3.根据权利要求2所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述钻杆上设置有探针推出结构，所述探针推出结构用于将所述热探针从所述钻杆内部推出。
4.根据权利要求3所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述探针推出结构上设置有力传感器，所述力传感器用于：当所述探针推出结构将所述热探针推出至所述待测月壤层中的相对最大深度时，根据当前力传感值的大小判定所述热探针在所述相对最大深度处接触的区域为所述目标月壤区域或所述目标月岩区域。
5.根据权利要求1至4任一项所述的月壤岩热物性参数测量系统，其特征在于，所述热探针包括：探针外管、探针锥头、探针中心轴、探针后法兰座...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵海峰，唐铭慧，张飞，郭林，徐钊，王泽，王志强，韩如锦，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：
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