本發(fā)明涉及鉆頭隨鉆測(cè)溫技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種隨鉆測(cè)溫裝置。

背景技術(shù)：

在對(duì)巖石進(jìn)行鉆孔工作的過(guò)程中，鉆頭、鉆頭接觸的巖石會(huì)產(chǎn)生熱量并引起局部溫度升高，這會(huì)引起鉆頭刀具的磨損，進(jìn)而減小鉆頭壽命、加大單位鉆進(jìn)距離的消耗，因此，兩者表面溫度的測(cè)量工作具有較高的實(shí)驗(yàn)價(jià)值，所述的表面溫度應(yīng)同時(shí)包括單位面積的平均溫度、特定點(diǎn)的瞬時(shí)溫度及存在時(shí)間極短的閃溫等一系列對(duì)鉆頭刀具鉆進(jìn)效果及磨損程度有關(guān)的溫度-時(shí)間數(shù)據(jù)，方便對(duì)于上述問(wèn)題的研究和改進(jìn)。

然而現(xiàn)有的鉆頭隨鉆測(cè)溫方法和裝置缺失以時(shí)效性、高精確度以及以分布式取點(diǎn)為主的工作要求，往往被巖石內(nèi)部的實(shí)驗(yàn)環(huán)境限制，溫度傳感器無(wú)法實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)溫，而紅外線溫度測(cè)量器則無(wú)法穿過(guò)巖石，喪失了高應(yīng)力面的溫度測(cè)量目的，因而，隨鉆測(cè)溫方法和裝置的更新迫在眉睫。被大量應(yīng)用于管道及室內(nèi)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控的分布式光纖可以同時(shí)利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號(hào)介質(zhì)，通過(guò)完整的回路和光纖的物理性質(zhì)，采用先進(jìn)的OTDR技術(shù)，可以輕易地探測(cè)出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化，實(shí)現(xiàn)真正分布式的溫度測(cè)量，這種測(cè)量方法和裝置與主控電腦配套設(shè)施相連接，將溫度信號(hào)與位置相關(guān)，以分布方式為媒介，實(shí)時(shí)體現(xiàn)測(cè)量結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種隨鉆測(cè)溫裝置。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種隨鉆測(cè)溫裝置包括保護(hù)頭、內(nèi)置光纖的連桿、氣墊導(dǎo)軌、紅外線測(cè)距儀、主控電腦、光纖信號(hào)采集器等。光纖分布式鋪設(shè)在保護(hù)頭及連桿中，測(cè)量保護(hù)頭直接接觸的進(jìn)給鉆頭及巖石材料的表面溫度，再通過(guò)剛性的連桿及氣墊滑軌連入光纖信號(hào)采集器，由紅外線測(cè)距儀控制以收線速率，保護(hù)頭滑動(dòng)距離由紅外線測(cè)距儀實(shí)時(shí)測(cè)量以控制裸露光纖的長(zhǎng)度保持不變，由光纖信號(hào)采集器收集并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)接入主控電腦，實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)溫與實(shí)時(shí)監(jiān)控，所述的保護(hù)頭呈中空的圓柱形，與鉆頭的貼合端有圓頂，內(nèi)置密集分布的光纖，由具有良好導(dǎo)熱性且耐磨的陶瓷前端及金屬后端制成，于圓柱一側(cè)端的中心位置安裝支撐滾珠，在鉆進(jìn)過(guò)程中保持與鉆頭緊密貼合、隨鉆頭的前進(jìn)而同步后退；所述的保護(hù)頭與內(nèi)置光纖的連桿相連接，在氣墊導(dǎo)軌上滑動(dòng)，滑動(dòng)距離由紅外線測(cè)距儀實(shí)時(shí)測(cè)量以控制裸露光纖的長(zhǎng)度保持不變；所述的氣墊導(dǎo)軌前端的滑塊與內(nèi)置光纖的連桿相連，后端上置紅外線測(cè)距儀及光纖信號(hào)采集器；所述的光纖信號(hào)采集器收束光纖、收集光纖內(nèi)部信號(hào)并向主控電腦輸出電信號(hào)數(shù)據(jù)。上述的一種分布式光纖隨鉆測(cè)溫裝置，其特征在于能夠通過(guò)主控電腦、光纖和紅外線測(cè)距儀的配合同步顯示鉆進(jìn)距離、光纖分布情況及實(shí)時(shí)溫度，從而實(shí)時(shí)測(cè)量保護(hù)頭測(cè)溫端各位置的溫度。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.分布式光纖鋪設(shè)于中空的圓柱形的保護(hù)頭及剛性連桿內(nèi)部，保護(hù)頭具有良好的硬度及導(dǎo)熱性，與在巖石內(nèi)部旋轉(zhuǎn)切割的鉆頭高應(yīng)力面相切，隨著鉆頭的進(jìn)給而后退，而后部相連的摩擦系數(shù)極低的氣墊導(dǎo)軌以及保護(hù)頭外端面設(shè)置的支撐滾珠則保證了以分布式光纖為主、具體包括保護(hù)頭及連桿的測(cè)溫核心裝置能夠隨著鉆進(jìn)過(guò)程與鉆頭相貼合而不被絞斷，這實(shí)現(xiàn)了位置與溫度的信息關(guān)聯(lián)，即隨鉆測(cè)溫有關(guān)于應(yīng)力差異的具體要求，保證了對(duì)于局部溫度過(guò)高的監(jiān)測(cè)。

2.分布式光纖可以同時(shí)利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號(hào)介質(zhì)，通過(guò)完整的回路和光纖的物理性質(zhì)，采用先進(jìn)的OTDR技術(shù)，可以輕易地探測(cè)出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化并體現(xiàn)在時(shí)間溫度圖像中，這實(shí)現(xiàn)了時(shí)間與溫度信息的關(guān)聯(lián)，即隨鉆測(cè)溫有關(guān)于信息時(shí)效性的要求，保證了對(duì)于閃溫現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)。

3.這種分布式光纖隨鉆測(cè)溫方法和裝置適用于多種鉆頭及巖石表面溫度的測(cè)量，在大型鉆機(jī)的鉆進(jìn)工作中，如TBM、盾構(gòu)機(jī)等設(shè)備，可將本發(fā)明的保護(hù)頭設(shè)置為相應(yīng)尺寸并適當(dāng)改變光纖的分布情況；對(duì)于極小端面則應(yīng)在保證保護(hù)頭內(nèi)部光纖為完整回路及保護(hù)頭形狀的前提下布置光纖。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)圖。

圖2是本實(shí)用新型的光纖布線圖。

圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1是保護(hù)頭，2是內(nèi)置光纖的連桿，3是氣墊導(dǎo)軌，4是紅外線測(cè)距儀，5是主控電腦，6是光纖信號(hào)采集器，7是導(dǎo)電線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說(shuō)明。

一種隨鉆測(cè)溫裝置包括保護(hù)頭1、內(nèi)置光纖的連桿2、氣墊導(dǎo)軌3、紅外線測(cè)距儀4、主控電腦5、光纖信號(hào)采集器6等；所述的設(shè)備相互連接形成功能各異的構(gòu)件，以主控電腦5為核心實(shí)時(shí)測(cè)定鉆頭溫度并完成收線工作。

所述的保護(hù)頭1呈中空的圓柱形，與鉆頭的貼合端有圓頂，內(nèi)置密集分布的光纖，具有良好的導(dǎo)熱性及耐磨損的性質(zhì)，前端為耐磨陶瓷材質(zhì)，后部為金屬材質(zhì)，并于一側(cè)安裝支撐滾珠；所述的保護(hù)頭1、內(nèi)置光纖的連桿2及氣墊導(dǎo)軌3相連接，組成了隨鉆頭鉆進(jìn)而同步后退的剛性構(gòu)件，光纖分布式鋪設(shè)在保護(hù)頭1及連桿2中，測(cè)量保護(hù)頭1直接接觸的進(jìn)給鉆頭及巖石材料的表面溫度；所述的氣墊導(dǎo)軌3前端的滑塊與內(nèi)置光纖的連桿2相連，后端上置紅外線測(cè)距儀及光纖信號(hào)采集器；所述的紅外線測(cè)距儀4置于氣墊導(dǎo)軌3上，時(shí)刻測(cè)量保護(hù)頭1在滑軌上行進(jìn)的距離，并反饋給光纖信號(hào)采集器6以控制收線速率；所述的光纖信號(hào)采集器6與主控電腦5相連，將光纖于鉆頭處獲取的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)呈現(xiàn)出來(lái)，以此實(shí)現(xiàn)隨鉆測(cè)溫與實(shí)時(shí)監(jiān)控。

本實(shí)用新型所述的分布式光纖隨鉆測(cè)溫方法和裝置的工作過(guò)程如下:

推動(dòng)氣墊導(dǎo)軌上的連桿至保護(hù)頭1與鉆頭正面貼合，鉆進(jìn)過(guò)程開(kāi)始后，保護(hù)頭1及內(nèi)置光纖的連桿2、氣墊導(dǎo)軌3將隨鉆頭的旋進(jìn)而同步后退，光纖內(nèi)置于保護(hù)頭1、連桿2，由束線孔連出并接入光纖信號(hào)采集器6中，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以顯示。

以上所述為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及同等物界定。