[发明专利]一种超声波冰层钻进能量的测试方法

摘要

一种超声波冰层钻进能量的测试装置及测试方法，涉及地质工程中的寒冷环境冰层钻进领域，该测试装置包括试验箱和数据采集系统，试验箱上部设有三个控制面板，对应控制试验箱内温度与湿度、液压缸的升降和超声波振动装置的工具头输出的幅度与频率；在试验箱之外设有数据采集系统，连接超声波振动装置，实时记录压电陶瓷的工作时间与瞬时输入功率。本发明能够模拟寒冷环境，测试超声波冰层钻进过程中消耗热能与机械能的理论值，并可以进行不同振幅、频率、压力条件下的耦合试验，测试结果能够得到冰层破碎的能量分布情况，对超声波冰层钻进方法的应用价值与前景具有深刻的借鉴意义，有助于探究钻进能量的变化规律，为相关钻具的研制打下理论基础。

主权项

1.一种超声波冰层钻进能量的测试装置，其特征在于，包括：试验箱(1)和数据采集系统(16)，所述试验箱(1)的前门上镶嵌有隔热玻璃板(6)，试验箱(1)的上部设有驱动电源互相独立的第一控制面板(10)、第二控制面板(11)及第三控制面板(12)，第一控制面板(10)用于控制试验箱(1)内部的温度与湿度，第二控制面板(11)用于控制液压缸(3)的升降，第三控制面板(12)用于控制工具头(5)的输出振幅和频率；试验箱(1)的内部设置有液压缸(3)、超声波振动装置、样品台(7)、定位底板(8)和底座(9)，所述液压缸(3)的顶部与试验箱(1)的内顶部连接，液压缸(3)的输入端与第二控制面板(11)连接，液压缸(3)的输出端与连接板(4)固定连接，液压缸(3)用于驱动连接板(4)与其同步运动；所述超声波振动装置包括压电陶瓷(13)、连接板(4)、变幅杆(14)和工具头(5)，其中压电陶瓷(13)和连接板(4)通过预紧螺栓(2)固定在一起；变幅杆(14)的上端与压电陶瓷(13)连接，同时变幅杆(14)与连接板(4)过盈配合；工具头(5)连接于变幅杆(14)的下端，工具头(5)的底面中心与定位底板(8)及底座(9)的中心位于同一轴线上；所述样品台(7)、定位底板(8)和底座(9)安装在试验箱(1)的内底部；所述数据采集系统(16)安装在试验箱(1)外部，数据采集系统(16)与第三控制面板(12)之间相互通信连接，数据采集系统(16)实时记录压电陶瓷(13)的工作时间与瞬时输入功率。