[发明专利]一种内嵌式地外天体钻取温度探针及其测量方法

说明书

本发明涉及地外天体温度探测器，特别涉及一种内嵌式地外天体钻取温度探针及其测量方法。钻取温度探针包括均为中空结构的钻套、钻杆、衬管及钻头，其中衬管、钻杆及钻套由内到外同轴安装，钻头连接在钻杆的下端，且露于钻套的外侧；钻套的外壁上设有至少一个测温模块；每个测温模块包括沿钻套的轴向依次串联的多组传感器组件，多组传感器组件用于获取钻套内外侧附近不同深度的温度信息。本发明可在对地外天体钻取采样过程中，通过系列嵌入式温度传感器组件对钻具及其附近温度场进行监测，并通过测量信息对钻具进行控制，以便使钻取进程可靠进行。

技术领域

本发明涉及地外天体温度探测器，特别涉及一种内嵌式地外天体钻取温度探针及其测量方法。

背景技术

深空探测是当今高新技术领域中极具挑战性、创新性的重大活动，地外天体取样是深空探测活动的主要内容之一，钻进取样作为取样活动的重要手段已在不同地外天体勘探任务中发挥重要。由于取样深度通常较深，钻进过程中无法通过液冷等其他形式辅助散热，此外地外天体的高真空、极差的导热特性和较大的温差以及辐射等恶劣环境，使得钻取采样过程中钻具可能会达到极高温度，使钻具结构破坏甚至烧损，影响采样任务的可靠进行。另外，过高的温度亦会对样品成分与品质产生影响。因此，在钻取过程中根据实际工况对钻具钻进进程进行干预控制，以保证其温度在安全范围内是必要的，监测钻具在钻进过程中的实时温度场数据以及钻具附近钻进对象的温度场数据是重要的。然而由于技术限制和工程约束，在钻具附近携带相应的温度传感器以对钻取采样装置进行实时温度测量十分困难。因此，急需一种新型的内嵌式地外天体钻取温度探针，以在对地外天体钻取采样过程中对钻具及其附近温度场进行监测，并通过测量信息对钻具进行控制，以便使钻取进程可靠进行。

发明内容

为解决地外天体钻取采样过程中对其内部及附近温度场监测问题，本发明的目的在于提供一种内嵌式地外天体钻取温度探针及其测量方法，可在对地外天体钻取采样过程中，通过系列嵌入式温度传感器组件对钻具及其附近温度场进行监测，并通过测量信息对钻具进行控制，以便使钻取进程可靠进行。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一实施例提供一种内嵌式地外天体钻取温度探针，包括均为中空结构的钻套、钻杆、衬管及钻头，其中衬管、钻杆及钻套由内到外依次同轴安装，钻头连接在钻杆的下端，且露于钻套的外侧；钻套的外壁上设有至少一个测温模块；

测温模块包括沿钻套的轴向依次串联的多组传感器组件，多组传感器组件用于获取钻套内外侧不同深度的温度信息。

所述传感器组件包括柔性电路板及设置于柔性电路板上的热传感器单元。

所述柔性电路板的两端分别设有Type-C母口和Type-C公口，相邻两个所述柔性电路板之间通过Type-C母口和Type-C公口对接。

所述钻套的外壁上沿轴向设有至少一个安装槽，所述测温模块嵌设于该安装槽内。

所述钻套包括上部钻套和下部钻套，其中上部钻套的下部两侧设有卡扣，下部钻套的上部两侧设有卡槽，上部钻套的下部和下部钻套的上部对接，且通过卡扣和卡槽配合固定。

所述钻杆包括上部钻杆和下部钻杆，其中上部钻杆的下端和下部钻杆的上端通过螺纹连接装配为一体。

所述衬管包括取芯管、卡箍及卡簧，其中取芯管为剖分结构，包括左半部取芯管和右半部取芯管，左半部取芯管和右半部取芯管扣合后通过卡箍固定；卡簧紧固于左半部取芯管和右半部取芯管的端部，且卡簧与所述钻杆的内壁紧配合。

所述钻头的内壁上设有內止口，所述衬管的下端与该內止口抵接。

所述测温模块与信号处理与电源控制单元连接；所述测温模块将获取的温度信息发送给信号处理与电源控制单元，信号处理与电源控制单元接收所述测温模块发送的温度信息，并根据该温度信息控制所述钻杆的转速。