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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115901054A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211492121.3(22)申请日2022.11.25(71)申请人西南石油大学地址610000四川省成都市新都区新都大道8号(72)发明人况雨春张涛董宗正林伟韩一维(74)专利代理机构北京中创博腾知识产权代理事务所(普通合伙)11636专利代理师高伟(51)Int.Cl.G01L5/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种钻柱动力检测系统及其检测方法(57)摘要本发明涉及一种钻柱动力检测系统及其检测方法,检测系统包括驱动机构、测量机构和数据传输机构,所述驱动机构连接被测钻柱,用于驱动所述钻柱进行转动和进给运动;测量机构包括连接于各钻柱之间的动力测量件以及连接于动力测量件外表面的光纤光栅传感器;数据传输机构包括光源、光纤、Y型耦合器以及光纤光栅解调器,Y型耦合器分别连接于光源、光纤光栅解调器以及光纤,所述光纤连接于光纤光栅传感器。本发明所提供的钻柱动力检测系统,能够实现对钻柱轴力和扭矩分别测定,并最大限度的减少误差。并通过动力测量件能够灵敏的反应轴力和扭矩的变化,满足实验的抗扭和抗压强度。CN115901054ACN115901054A权利要求书1/1页1.一种钻柱动力检测系统,其特征在于,包括:驱动机构,所述驱动机构连接被测钻柱(4),用于驱动所述钻柱(4)进行转动和进给运动;测量机构,所述测量机构包括连接于各钻柱(4)之间的动力测量件(5)以及连接于动力测量件(5)的光纤光栅传感器(6);数据传输机构,所述数据传输机构包括光源(9)、光纤(7)、Y型耦合器(8)以及光纤光栅解调器(10),Y型耦合器(8)分别连接于光源(9)、光纤光栅解调器(10)以及光纤(7),所述光纤(7)连接所述光纤光栅传感器(6)。2.根据权利要求1所述的钻柱动力检测系统,其特征在于,所述数据传输机构还包括旋转连接件(3),所述旋转连接件(3)包括转动连接的内连接件(31)和外连接件(32),所述内连接件(31)连接钻柱(4),所述外连接件(32)套设于内连接件(31)的外围,所述光纤(7)分别通过外连接件(32)和内连接件(31)进行光谱信号传输。3.根据权利要求2所述的钻柱动力检测系统,其特征在于,所述光纤(7)包括内端光纤和外端光纤,所述内连接件(31)连接内端光纤,所述外连接件(32)连接外端光纤,内端光纤和外端光纤之间进行光谱信号的传输。4.根据权利要求1所述的钻柱动力检测系统,其特征在于,所述动力测量件(5)包括承力轴(52)和连接于承力轴(52)两端的、用于和钻柱(4)连接的连接法兰(51),所述光纤光栅传感器(6)连接于承力轴(52)的外表面。5.根据权利要求4所述的钻柱动力检测系统,其特征在于,所述承力轴(52)的直径设置为30‑40mm。6.根据权利要求4所述的钻柱动力检测系统,其特征在于,所述承力轴(52)是不锈钢材质。7.根据权利要求4所述的钻柱动力检测系统,其特征在于,所述光纤光栅传感器(6)包括轴力光纤光栅传感器(62)和扭矩光纤光栅传感器(61)。8.根据权利要求7所述的钻柱动力检测系统,其特征在于,所述轴力光纤光栅传感器(62)设置为两个,且设置为以承力轴(52)的轴线呈轴对称分布。9.根据权利要求7所述的钻柱动力检测系统,其特征在于,所述扭矩光纤光栅传感器(61)设置为两个,所述扭矩光纤光栅传感器(61)的设置方位与承力轴(52)的轴线呈45°角,两个扭矩光纤光栅传感器(61)之间呈90°角分布。10.一种钻柱动力检测方法,采用如权利要求1‑9任一项所述的检测系统,其特征在于,包括以下步骤:布置光栅:设定测点位置和数量,并制备动力测量件(5),将光纤光栅传感器(6)粘贴在动力测量件(5)的承力轴(52)上;静态标定:将光纤光栅传感器(6)接入光纤光栅解调仪,在静态下进行轴力和扭矩标定;驱动进给:驱动钻柱(4)进行转动进给运动;实验测试:通过光纤光栅传感器(6)的反射光波长偏移量以实时检测并采集钻柱(4)所受的轴力扭矩数据。2CN115901054A说明书1/6页一种钻柱动力检测系统及其检测方法技术领域[0001]本发明涉及钻柱检测技术领域,具体为一种钻柱动力检测系统及其检测方法。背景技术[0002]旋转进给机械是机械设备的一个重要分支,在实验室试验研究中得到及其广泛的应用。轴力和扭矩是实验设备工作过程中的重要力学参数,其力的大小分布对于研究整个旋转进给装置有着重要的研究意义。运用适当的传感器及测量方法,对机械传动设备运行过程中的轴力和扭矩进行实时检测,对于保证整个系统的数据采集的稳定性及安全运行具有十分重要意义。[0003]目前对于实验室长