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超声波钻探采样器的研制及试验研究
基于压电驱动的超声波钻探采样技术是未来地外天体钻取采样探测的研究热点。超声波钻探采样装置克服了低重力、高低温、辐射等极端环境的限制，与传统回转冲击式钻机相比，具有结构紧凑、功耗低、无需润滑和密封等优点。
超声波钻探采样器作为一种高频冲击式钻探装置，对硬脆岩石有良好破碎效果，在地外星体的原位采样探测任务中展现出显著优势。本文研制一种低功耗、小体积、可靠取心的超声波钻探采样器，并开展超声钻探和纵振断心采样试验研究。
超声波钻探采样器利用超声波换能器，将高频电信号转化为机械振动，采用自由质量单元对振幅进行二次放大，通过取心钻具直接完成钻探和采样任务。根据超声波钻探采样器工作原理，结合超声波钻探采样器任务特点，评估钻探采样器构型方案，选择适宜地外天体探测用超声波换能器、自由质量单元及钻具构型。
根据钻具断心方案，建立钻进取心过程中钻具与岩心的相互作用力学模型。以超声波换能器为研究对象，开展驱动特性相关研究。
基于压电驱动理论和驻波理论，借助梅森等效网络模型，对压电超声波振子和变幅杆的材料参数及结构尺寸进行设计。利用有限元分析手段，对换能器模型进行模态和谐响应分 ...

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关键词：试验研究 超声波 工作原理 网络模型 相互作用