基于壓電力傳感器沖擊功的檢測(cè)方法研究

吳召明，陸洪智

（1.山東省第八地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 日照 276800；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院，湖北 武漢 430074）

0 引言

液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探具有防止巖心堵卡、提高勘探效率的重要作用，近幾年被巖心鉆探、石油鉆井等行業(yè)廣泛應(yīng)用。影響液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探中沖擊器工作性能的關(guān)鍵參數(shù)之一就是沖擊功。

工程上關(guān)于沖擊功的測(cè)量只是一種模糊的概念，大多數(shù)沖擊器的出廠說明書中標(biāo)注的沖擊功只是一種理論計(jì)算值或者經(jīng)驗(yàn)值，對(duì)于沖擊器在實(shí)際工作中的真實(shí)沖擊功（或碎巖能量）并不能準(zhǔn)確的進(jìn)行出廠標(biāo)定［1］。目前測(cè)量不同型號(hào)沖擊器沖擊功的方法主要包括：應(yīng)力波法、液（氣）壓測(cè)量法［2］、末速度法、機(jī)械測(cè)量法、示波圖法、高速攝影法以及基于計(jì)算機(jī)模擬軟件仿真分析等方法［3-4］。

液（氣）壓測(cè)量法、機(jī)械測(cè)量法、示波圖法以及基于計(jì)算機(jī)模擬軟件仿真分析法檢測(cè)沖擊功原理簡(jiǎn)單，但是測(cè)量誤差較大。末速度法和高速攝影法的檢測(cè)對(duì)象都是沖擊器沖錘，因此需要對(duì)原有沖擊器進(jìn)行外觀改造才能進(jìn)行測(cè)量，大大提高了測(cè)試成本［5］。

利用應(yīng)力波法對(duì)沖擊力波形進(jìn)行采樣，可以避免由于對(duì)原沖擊器外觀進(jìn)行改造而造成設(shè)備破壞，同時(shí)可大幅提高測(cè)量精度［6］。

1 沖擊力與沖擊功關(guān)系模型

1.1 沖擊模型的組成

當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的沖錘沖擊鐵砧時(shí)，沖錘的動(dòng)能通過碰撞鐵砧后以應(yīng)力波的方式傳遞給鉆頭，從而將沖錘的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為破碎巖石的能量。在測(cè)試過程中，我們將鉆頭替換為壓電力傳感器［7-8］即可測(cè)定鐵砧上產(chǎn)生的沖擊力，進(jìn)而可以計(jì)算得到?jīng)_擊功?！?br>