[发明专利]可调单脉冲应力波定量产生装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及可调单脉冲应力波定量产生装置及方法，属于实验或工程测量的信号发生的技术领域。 

背景技术

为实现对钻探质量的三维监控，其中一项重要的工作就是及时度量单孔钻探结束时的钻杆长度，需要满足两个关键要素：1)自动测量(规避人为因素)；2)及时(每个钻孔钻探结束时度量)。传统落锤实验装置，通常是落锤从某一实验设定高度释放，沿导杆自由落体冲击标准式样，然后测试式样，取得需要的数据。当这些落锤冲击试样机在落锤冲击实验中，落锤打击试样后，因为落锤和试样的碰撞根据试样的材质不同，有时落锤会产生一定高度的反弹后形成二次冲击甚至是三次冲击。按照这种传统方式，项目试样钻杆为钢材，几乎每次都产生多次冲击，无法实现自动判别；手锤虽然实验效果较为理想，但是不能满足自动测量，避免人为因素的要求。另外钻探深度各不相同，钻杆是由许多短钻杆链接而成，在每一个连接点都会对应力波产生反射，因此需要提供一种或者能够适应钻杆特性，反应钻杆长度的冲击信号来激励，才能实现有效的自动判断杆长的功能。在这种背景下，通过查找各种专利以求解决面临的问题，均没有很好的满足需求。以下是可能使用相关技术的专利查询状况。 

申请号为89101989.8发明的声波发生器，虽然也是采用电磁式驱动产生震动波，但是其无法实现单脉冲。 

申请号为200710015387.8发明的电动冲击工具，是一种冲击钻工具类，不属于信号发生类。控制的参数对象和用途都与本发明各不相同。 

申请号为200910054273.3发明的一种落锤冲击试验机防二次打击装置，该发明采用电磁驱动和机械限位方式实现，其具有以下缺点：1、机械限位装置的动作会造成发生器本省产生震动效应，从而在自身形成干扰信号，因此改装置如果直接安装在试样上，需要足够高的冲击能量以提高信噪比，来满足测试需要；2、冲击的应力波的响应特性调节能力有限，由于缺乏信号的反馈回路，不能做到按需调节；3、机械结构的不同程度磨损会带来不可预期的冲击波形失真。 

申请号为200910061264.7发明的电磁式钻探冲击器，虽然也采用的电磁激励方式，但是他不属于信号发生装置，是钻探过程的一种电磁激励控制。控制的参数对象，方法和用途都与本发明各不相同。 

申请号为201010546911.6发明一种冲击响应谱试验机，虽然提到了特定冲击普特性，但是其使用电机控制，并不是直接电磁激励；对冲击响应并没有闭环修正；发明的原理和应用领域都完全不相同，只是信号的相对精确控制需求相同。 

申请号为201110409501.1发明一种冲击试验装置及方法，该方法带有限位装置，限位装置的噪声影响，不可实现一体装配，或者需要非常大的冲击能量来提高信噪比；由于采用简单的单向调节控制，虽然可以实现产生信号，但是无法对信号的具体特性进行精确控制和修正，只可适用于特定测试对象特定测试，或者根据需要选择不同的 冲击头、以得到所需的激振频率。控制的参数对象、方法都与本发明各不相同。 

申请号为201110437858.0发明一种冲击测试系统。该系统不属于直接电磁激励方式，而是通过电机驱动；该系统是一种通过控制系统实现自动敲击的功能，虽然冲击一致性可以得到保障，但是没有对冲击效果取样分析，不能做到修正冲击信号的目的。系统结构复杂，不利于小型化。控制的参数对象、方法都与本发明各不相同。 

申请号为201110305568.0发明一种冲击试验机，其中使用了电磁铁，但是电磁铁不用于冲击激励，而是固定冲击重锤。控制的参数对象、方法都与本发明各不相同。 

申请号为201110200670.4发明一种机械式双储能冲击机构及冲击方法，其具有以下缺点：1、没有明确确保单次冲击；2、结构复杂，不利于小型化。3、不能对冲击的参数精确控制。该发明控制的参数对象、方法都与本发明各不相同。 

申请号为201210361908.6发明工作台式电子冲击力锤，是一种应力波测试的自动敲击装置，由于采用简单的单向调节控制，虽然可以实现产生信号，但是无法对信号的具体特性进行精确控制和修正，只可适用于特定测试对象特定测试，或者根据需要选择不同的力传感器和冲击头、以得到所需的激振频率。从实现原理和方法有着质的区别。 

申请号为201310120007.2发明了一种电磁冲击器，该发明主要针对气动冲击器的使用不便利性解决问题，主要用于大功率冲击，没 有考虑避免二次冲击的功能，更无法满足单次冲击的需要。