一种月壤样品转移位置的电磁感应装置及其检测方法

1.本发明属于月壤样品处理技术领域，特别是涉及一种月壤样品转移位置的电磁感应装置及其检测方法。


背景技术：

2.随着技术不断更新与迭代，新一阶段的探月任务计划对月壤样品进行原位分析。
3.与采样任务不同之处在于，原位分析无需将样品带回地球而直接在轨进行提取分析，因此涉及一种月壤样品加热提取挥发分方法，能够将在轨获得的月壤样品处理并提取分析，巡视器将在月面南极区域采集月壤样本，并通过自身携带的样本分析仪进行月壤加热与挥发分检测，分析完成后舍弃处理过的样本，继续前往下一个目的地进行样本采集与挥发分检测，但是现有装置不能够确认样本是否进入分析装置内。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种月壤样品转移位置的电磁感应装置及其检测方法,以解决现有装置不能够确认样本是否进入分析装置内的问题。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，包括接样斗、感应线圈、导磁体、金属取样片、反射屏以及陶瓷基座，所述感应线圈安装在接样斗底部，所述导磁体设置在接样斗出样口的下方，所述导磁体安装在金属取样片上，所述金属取样片安装在反射屏上，所述反射屏安装在陶瓷基座上，所述陶瓷基座安装在固定架上，所述固定架通过螺栓与巡视器连接，所述巡视器的机械臂上安装有取样机构。
7.更进一步的，所述固定架与陶瓷基座之间设置有密封圈。
8.更进一步的，所述接样斗的两侧均设置有浮动拉簧，所述浮动拉簧的两侧分别与内浮动拉簧销和外浮动拉簧销，所述内浮动拉簧销和外浮动拉簧销皆安装在接样斗的外侧。
9.更进一步的，所述接样斗通过机架安装在巡视器上。
10.更进一步的，所述取样机构包括电机轴、丝杠、滑块、取样片、电机外壳、第一棘齿、第二棘齿、输出轴套以及取样管，所述电机外壳安装在机械臂上，所述电机轴安装在电机外壳内，所述丝杠与电机轴连接，所述电机轴安装在电机上，所述滑块与丝杠连接，所述取样片安装在取样管内，所述第一棘齿设置在电机外壳内表面，所述第二棘齿设置在丝杠外表面，所述输出轴套与取样管配合连接，所述输出轴套套接在丝杠外，所述第二棘齿的外端与输出轴套内端接触，所述输出轴套外侧安装有轴承。
11.更进一步的，所述滑块外侧的凸起与取样管内部凹槽配合。
12.更进一步的，所述取样片设有多个。
13.更进一步的，所述取样片两侧的凸起与取样管内两侧的凹槽配合连接。
14.更进一步的，所述取样片包括相互连接的取样片盖与取样片底，所述取样片盖与
取样片底通过固定销连接。
15.更进一步的，一种月壤样品转移位置的电磁感应装置的检测方法，它包括以下步骤：
16.步骤1：月壤样本采集时，机械臂将取样管触地下压，电机顺时针旋转，通过电机轴带动丝杠旋转，在第二棘齿的作用下，带动输出轴套旋转，然后带动取样管旋转，对月壤进行取样；
17.步骤2：取样完成后，机械臂带动取样管移动，直至取样管末端接触接样斗底部，电机逆时针旋转，由于第一棘齿的作用，使输出轴套与取样管保持静止状态，丝杠进行转动，使滑块推动取样片脱离取样管，下落至反射屏上；
18.步骤3：在取样管吐片的同时，通过感应线圈检测是否有取样片落下，以确保接样完成。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1.本发明通过电磁感应检测方法，能够解决现有装置不能够确认样本是否进入分析装置内的问题，进而实现样本位置监测，确保能完成样本加热挥发分提取。
21.2.本发明内置的浮动弹簧能够适应取样管的取片位置，调整接样状态，使该装置具备一定的容错能力。
22.3.取样管采用金属制成，能够通过取样管旋转下压采集定量的月壤样本。
附图说明
23.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明所述的接样机构的结构示意图；
25.图2为本发明所述的取样管的结构示意图一；
26.图3为本发明所述的取样管的结构示意图二；
27.图4为本发明所述的取样管的结构示意图三；
28.图5为本发明所述的电路原理示意图；
29.图6为本发明所述的取样片结构示意图。
30.1-接样斗，2-感应线圈，3-导磁体，4-取样片，5-反射屏，6-陶瓷基座，7-螺栓，8-内浮动拉簧销，9-浮动拉簧，10-外浮动拉簧销，11-机架，12-密封圈，13-固定架，14-电机轴，15-丝杠，16-滑块，17-取样片，18-电机外壳，19-第一棘齿，20-第二棘齿，21-输出轴套，22-取样管，23-轴承，24-固定销，25-取样片盖，26-取样片底。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.参见图1-6说明本实施方式，一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，包括接样斗1、感应线圈2、导磁体3、金属取样片4、反射屏5以及陶瓷基座6，所述感应线圈2安装在接样斗1底部，所述导磁体3设置在接样斗1出样口的下方，所述导磁体3安装在金属取样片4上，
所述金属取样片4安装在反射屏5上，所述反射屏5安装在陶瓷基座6上，所述陶瓷基座6安装在固定架13上，所述固定架13通过螺栓7与巡视器连接，所述巡视器的机械臂上安装有取样机构，所述固定架13与陶瓷基座6之间设置有密封圈12，所述接样斗1通过机架11安装在巡视器上。
33.工作过程中，通过取样机构触地下压，进行月壤的采集，在取样完成后，机械臂末端带动取样机构与接样斗1底部接触，然后样本脱离取样机构，落在下方的反射屏5上，在样本下落之前，向感应线圈2输入一定频率的方波信号，在线圈自带电感与电路串联电容情况下，线圈内部产生谐振现象，同时线圈末端接入脉冲检测端口，用于累计一定时间内方波数量，由于技术方波格式的时间是已知的，因此此时线圈的频率可计算出来，该装置通过电磁感应检测方法，能够解决现有装置不能够确认样本是否进入分析装置内的问题，进而实现样本位置监测，确保能完成样本加热挥发分提取。
34.进一步的，所述取样机构包括电机轴14、丝杠15、滑块16、取样片17、电机外壳18、第一棘齿19、第二棘齿20、输出轴套21以及取样管22，所述电机外壳18安装在机械臂上，所述电机轴14安装在电机外壳18内，所述丝杠15与电机轴14连接，所述电机轴14安装在电机上，所述滑块16与丝杠15连接，所述取样片17安装在取样管22内，所述第一棘齿19设置在电机外壳18内表面，所述第二棘齿20设置在丝杠15外表面，所述输出轴套21与取样管22配合连接，所述输出轴套21套接在丝杠15外，所述第二棘齿20的外端与输出轴套21内端接触，所述输出轴套21外侧安装有轴承23，所述取样片17设有多个，本实施例以35个取样片17为例，所述取样片17包括相互连接的取样片盖25与取样片底26，所述取样片盖25与取样片底26通过固定销24连接。
35.月壤样本采集时，机械臂将取样管22触地下压，电机顺时针旋转，电机轴14带动丝杠15顺时针旋转，丝杠15由于第二棘齿20的传动作用，带动输出轴套21旋转，由于输出轴套21与取样管22连接在一起，因此丝杠15和取样管22转速相同，滑块16不发生相对运动，管内的取样片17位置不动，机械臂末端固定在电机外壳18上，带动电机与取样管22向月面下压，然后对月壤进行采集，取样完成后，机械臂带动取样管22与接样斗1底部接触，然后电机逆时针旋转，由于逆时针旋转时电机外壳18将第一棘齿19卡住，导致输出轴套21与电机外壳18保持静止状态，只有丝杠15发生旋转，此时丝杠15上的滑块16推动取样片17前进，取样片17脱离取样管22，经过接样斗1底部的感应线圈2，下落至反射屏5上，当电流通过环形线圈时，在其周围形成一个电磁场，在正常情况下，该装置的接受部分外部没有干扰，电路振荡频率保持恒定，单位时间段测得的脉冲个数基本保持不变，当取样管22吐片时，取样片17金属外壳切割磁通线，将导致环形线圈回路电感量的变化，同时在金属取样片中感应出涡流电流，涡流电流又产生与环路相藕但方向相反的电磁场，即互感，由此导致涡合电路振荡频率的变化，使得单位时间段测得的脉冲个数也相应变化，只要检测到此变化的信号，就可检测出是否有取样,17经过。但是取样片17外形是不均匀的，所以当它经过环形线圈时，单位时间段测得的脉冲个数是变化的，因此当单位时间内接收脉冲快速变化时，认为取样管22完成取样片17接收。
36.进一步的，所述接样斗1的两侧均设置有浮动拉簧9，所述浮动拉簧9的两侧分别与内浮动拉簧销8和外浮动拉簧销10，所述内浮动拉簧销8和外浮动拉簧销10皆安装在接样斗1的外侧，内置的浮动拉簧9将适应取样管22取片位置，调整接样姿态，使该装置具备一定的
容错能力。
37.进一步的，所述滑块16外侧的凸起与取样管22内部凹槽配合，能够使滑块16不发生旋转，所述取样片17两侧的凸起与取样管22内两侧的凹槽配合连接，用于取样时的旋转。
38.进一步的，所述取样片17包括相互连接的取样片盖25与取样片底26，所述取样片盖25与取样片底26通过固定销24连接。
39.进一步的，一种月壤样品转移位置的电磁感应装置的检测方法，它包括以下步骤：
40.步骤1：月壤样本采集时，机械臂将取样管22触地下压，电机顺时针旋转，通过电机轴14带动丝杠15旋转，在第二棘齿20的作用下，带动输出轴套21旋转，然后带动取样管22旋转，对月壤进行取样；
41.步骤2：取样完成后，机械臂带动取样管22移动，直至取样管22末端接触接样斗1底部，电机逆时针旋转，由于第一棘齿19的作用，使输出轴套21与取样管22保持静止状态，丝杠15进行转动，使滑块16推动取样片17脱离取样管22，下落至反射屏5上；
42.步骤3：在取样管22吐片的同时，通过感应线圈2检测是否有取样片17落下，以确保接样完成。
43.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

技术特征：
1.一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，其特征在于：包括接样斗(1)、感应线圈(2)、导磁体(3)、金属取样片(4)、反射屏(5)以及陶瓷基座(6)，所述感应线圈(2)安装在接样斗(1)底部，所述导磁体(3)设置在接样斗(1)出样口的下方，所述导磁体(3)安装在金属取样片(4)上，所述金属取样片(4)安装在反射屏(5)上，所述反射屏(5)安装在陶瓷基座(6)上，所述陶瓷基座(6)安装在固定架(13)上，所述固定架(13)通过螺栓(7)与巡视器连接，所述巡视器的机械臂上安装有取样机构。2.根据权利要求1所述的一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，其特征在于：所述固定架(13)与陶瓷基座(6)之间设置有密封圈(12)。3.根据权利要求1所述的一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，其特征在于：所述接样斗(1)的两侧均设置有浮动拉簧(9)，所述浮动拉簧(9)的两侧分别与内浮动拉簧销(8)和外浮动拉簧销(10)，所述内浮动拉簧销(8)和外浮动拉簧销(10)皆安装在接样斗(1)的外侧。4.根据权利要求1所述的一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，其特征在于：所述接样斗(1)通过机架(11)安装在巡视器上。5.根据权利要求1所述的一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，其特征在于：所述取样机构包括电机轴(14)、丝杠(15)、滑块(16)、取样片(17)、电机外壳(18)、第一棘齿(19)、第二棘齿(20)、输出轴套(21)以及取样管(22)，所述电机外壳(18)安装在机械臂上，所述电机轴(14)安装在电机外壳(18)内，所述丝杠(15)与电机轴(14)连接，所述电机轴(14)安装在电机上，所述滑块(16)与丝杠(15)连接，所述取样片(17)安装在取样管(22)内，所述第一棘齿(19)设置在电机外壳(18)内表面，所述第二棘齿(20)设置在丝杠(15)外表面，所述输出轴套(21)与取样管(22)配合连接，所述输出轴套(21)套接在丝杠(15)外，所述第二棘齿(20)的外端与输出轴套(21)内端接触，所述输出轴套(21)外侧安装有轴承(23)。6.根据权利要求5所述的一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，其特征在于：所述滑块(16)外侧的凸起与取样管(22)内部凹槽配合。7.根据权利要求5所述的一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，其特征在于：所述取样片(17)设有多个。8.根据权利要求7所述的一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，其特征在于：所述取样片(17)两侧的凸起与取样管(22)内两侧的凹槽配合连接。9.根据权利要求7所述的一种月壤样品转移位置的电磁感应装置，其特征在于：所述取样片(17)包括相互连接的取样片盖(25)与取样片底(26)，所述取样片盖(25)与取样片底(26)通过固定销(24)连接。10.一种如权利要求1所述的月壤样品转移位置的电磁感应装置的检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1：月壤样本采集时，机械臂将取样管(22)触地下压，电机顺时针旋转，通过电机轴(14)带动丝杠(15)旋转，在第二棘齿(20)的作用下，带动输出轴套(21)旋转，然后带动取样管(22)旋转，对月壤进行取样；步骤2：取样完成后，机械臂带动取样管(22)移动，直至取样管(22)末端接触接样斗(1)底部，电机逆时针旋转，由于第一棘齿(19)的作用，使输出轴套(21)与取样管(22)保持静止状态，丝杠(15)进行转动，使滑块(16)推动取样片(17)脱离取样管(22)，下落至反射屏(5)
上；步骤3：在取样管(22)吐片的同时，通过感应线圈(2)检测是否有取样片(17)落下，以确保接样完成。

技术总结
本发明提出了一种月壤样品转移位置的电磁感应装置及其检测方法，属于月壤样品处理技术领域。解决了现有装置不能够确认样本是否进入分析装置内的问题。它包括接样斗、感应线圈、导磁体、金属取样片、反射屏以及陶瓷基座，感应线圈安装在接样斗底部，导磁体设置在接样斗出样口的下方，导磁体安装在金属取样片上，金属取样片安装在反射屏上，反射屏安装在陶瓷基座上，陶瓷基座安装在固定架上，固定架通过螺栓与巡视器连接，巡视器的机械臂上安装有取样机构。它主要用于月壤采样。构。它主要用于月壤采样。构。它主要用于月壤采样。


技术研发人员：唐钧跃 卢孜筱 姜生元 张伟伟 杨田 张志恒 冯晨晨 迟关心
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/20