一種井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，屬于地球物理勘探儀器制造和設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域。本系統(tǒng)包括中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件、溫控盒和數(shù)據(jù)采集卡；所述溫控盒用于實現(xiàn)對不同井深下的溫度的模擬；所述溫控盒的底部固定安裝在所述中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件上；所述中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件能夠進(jìn)行垂直向振動；測試時，在所述溫控盒內(nèi)固定安裝有標(biāo)準(zhǔn)傳感器和待測傳感器；所述數(shù)據(jù)采集卡分別與所述標(biāo)準(zhǔn)傳感器和待測傳感器連接。本系統(tǒng)能模擬出不同井深下的不同的高溫環(huán)境，并在設(shè)定的溫度下對待測傳感器進(jìn)行受熱檢測，更加接近于實際的工作環(huán)境。
【專利說明】一種井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地球物理勘探儀器制造和設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，在室內(nèi)條件下利用中低頻振動臺和溫度控制箱模擬井下高溫條件測試、檢測地震檢波器性能指標(biāo)的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]井中地震勘探是地震勘探的一種常用方法，與地面地震勘探的最大差別就是將檢波器放置于勘探井中。井中使用的檢波器即為井下檢波器，通常是一個井下接收系統(tǒng)。如圖1所示，使用時井下檢波器連接在由測井纜車控制的電纜的一端，通過絞車控制將其放送到設(shè)計深度；由放置在測井纜車?yán)锊⒑碗娎|相連接的地面儀器通過震源同步系統(tǒng)啟動震源，進(jìn)行激發(fā)；使地震波向地下傳播，遇到地層以直達(dá)波和反射波等不同方式先后被井中的多級井下檢波器器接收，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)通過電纜上傳到地面儀器記錄，如圖1井中地震采集示意圖所示。通過多次重復(fù)采集和不斷改變井下檢波器的深度，從而獲得全井段的數(shù)據(jù)，達(dá)到井中采集地震數(shù)據(jù)的目的。
[0003]井下檢波器傳感器是井下檢波器的核心部件之一。井下檢波器通常有傳感器、A/D轉(zhuǎn)換、采集控制、傳輸控制、電源模塊等部件組成，硬件連接如圖2所示。井下檢波器傳感器首先接收地下振動，其性能將直接影響到采集資料的質(zhì)量；它有動圈式、動磁式、壓電式傳感器等類型。
[0004]對于一個已經(jīng)制造成型的井下檢波器，由于其體積較大且比較重，以進(jìn)口的WR-MSR測井系統(tǒng)為例，它的一節(jié)檢波器的長度:約為1500毫米，直徑:65毫米，重量:達(dá)25公斤。對整個檢波器只能進(jìn)行傳輸、控制方面的檢測，無法做到對檢波器傳感器的測試。
[0005]現(xiàn)有的國內(nèi)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中SY/T6541-2003雖然對儀器在超過正常環(huán)境條件下的檢測提出了要求，而檢波器采用SY/T5046-2005的標(biāo)準(zhǔn)中如何對井中檢波器的測試方法未能詳細(xì)敘說。
[0006]井下檢波器使用的傳感器分為國內(nèi)和進(jìn)口的兩種，而在使用過程中，只能依據(jù)廠家提供的參數(shù)進(jìn)行選用，特別是在井下環(huán)境中的溫度參數(shù)，只能根據(jù)廠家參數(shù)選取，使用者無法知道知道該傳感器在實際溫度時的性能表現(xiàn)。
[0007]目前國內(nèi)對井下檢波器傳感器的檢測，主要是通過震動臺產(chǎn)生的信號對被測檢波器傳感器進(jìn)行篩選，而對工作環(huán)境要求達(dá)到100度甚至更高的情況的檢測，是將被測的傳感器放置在其他的烘箱(烤箱)中將溫度設(shè)置到一定溫度，受熱一定時間后，再取出，放置到振動臺上去檢測。這樣就不能完全反映出傳感器的在受熱狀態(tài)下的響應(yīng)，也就不能測定出在真正溫度時的傳感器的工作狀況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，能完全模擬出地震勘探特別是煤層氣勘探時井下溫度狀態(tài)下，井下檢波器傳感器的工作狀態(tài)，完成對井下檢波器傳感器的測試和篩選工作，為井下檢波器的制造和維護(hù)提供出更好、更適合的傳感器。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0010]一種井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，包括中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件、溫控盒和數(shù)據(jù)采集卡；
[0011]所述溫控盒用于實現(xiàn)對不同井深下的溫度的模擬；
[0012]所述溫控盒的底部固定安裝在所述中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件上；
[0013]所述中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件能夠進(jìn)行垂直向振動；
[0014]測試時，在所述溫控盒內(nèi)固定安裝有標(biāo)準(zhǔn)傳感器和待測傳感器；
[0015]所述數(shù)據(jù)采集卡分別與所述標(biāo)準(zhǔn)傳感器和待測傳感器連接。
[0016]所述溫控盒包括封閉內(nèi)腔體，所述封閉內(nèi)腔體包括上底面、下底面以及位于兩者之間的中空柱體,三者圍成一個封閉內(nèi)腔；
[0017]在所述封閉內(nèi)腔中安裝有電加熱器、溫度檢測裝置和溫度控制裝置；
[0018]所述電加熱器用于對整個溫控盒進(jìn)行加熱；
[0019]所述溫度檢測裝置用于檢測整個封閉內(nèi)腔的溫度，并將檢測到的溫度反饋給溫度控制裝置；
[0020]所述溫度控制裝置根據(jù)設(shè)定的溫度以及溫度檢測裝置反饋來的溫度對電加熱器進(jìn)行調(diào)整。
[0021 ] 所述溫控盒能耐150度以上的高溫，所述封閉內(nèi)腔的體積大于700立方厘米，且大于3倍的普通傳感器的體積。
[0022]所述電加熱器采用陶瓷加熱器。
[0023]所述中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)正弦振動信號，并產(chǎn)生微加速度實現(xiàn)對待測傳感器的分辨率的測定；
[0024]所述中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件包括振動臺以及連接在振動臺上的氣壓系統(tǒng)和垂直向激勵系統(tǒng)；所述溫控盒的下底面固定安裝在所述振動臺上；
[0025]所述垂直向激勵系統(tǒng)包括阻抗變換器、功率放大器和信號發(fā)生器；
[0026]所述信號發(fā)生器輸出頻率信號，該頻率信號經(jīng)過功率放大器放大后進(jìn)入阻抗變換器，所述阻抗變換器對放大后的頻率信號的阻抗幅度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的頻率信號傳輸給所述振動臺。
[0027]所述氣壓系統(tǒng)包含空氣壓縮機，所述空氣壓縮機輸出的壓縮氣體首先通過空氣過濾器過濾后，再通過調(diào)壓閥，輸出恒定的氣壓給振動臺，使振動臺平穩(wěn)浮起。
[0028]工作時，當(dāng)振動臺接受到氣壓系統(tǒng)提供的穩(wěn)定氣源后，振動臺能夠平穩(wěn)的浮起，在固定的滑道中可以進(jìn)行垂直向的運動了，此時接受到經(jīng)過調(diào)整后的頻率信號，產(chǎn)生符合該頻率的垂直振動。微加速度是表示振動臺的振動強度非常弱小。
[0029]所述井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)進(jìn)一步包括計算機，所述計算機對數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示。
[0030]所述數(shù)據(jù)采集卡采用24位A/D采集卡，所述24位A/D采集卡分別通過同軸電纜與位于溫控盒內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)傳感器和待測傳感器相連接。
[0031 ] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0032]1、本系統(tǒng)能模擬出不同井深下(通過控制溫控盒的溫度，模擬出不同井深下的溫度環(huán)境)的不同的高溫環(huán)境，并在設(shè)定的溫度下對傳感器進(jìn)行受熱檢測，更加接近于實際的工作環(huán)境。
[0033]2、通過監(jiān)控顯示圖形，直觀、明確的顯示出傳感器的工作狀態(tài)。
[0034]3、系統(tǒng)檢測的頻率范圍可達(dá)到1-1OOOHz (由振動臺的結(jié)構(gòu)保證的)，完全適應(yīng)地震勘探的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1是井中地震采集示意圖。
[0036]圖2是井下檢波器硬件示意圖。
[0037]圖3是本發(fā)明井下檢波器傳感器測試系統(tǒng)示意圖。
[0038]圖4是中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺系統(tǒng)硬件示意圖。
[0039]圖5是溫控盒硬件示意圖。
[0040]圖6是本發(fā)明井下檢波器傳感器測試系統(tǒng)的測試流程。

【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0042]本文的檢波器是地震檢波器，是一種將地面振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置。在地震采集中，檢波器和地震儀組成采集系統(tǒng)。在采集活動中。通常檢波器埋置于地面或懸掛在探測井內(nèi)，將人工地震產(chǎn)生的地震波轉(zhuǎn)換成電訊號并通過電纜將電訊號送入地震儀，經(jīng)過分析處理為地震記錄。檢波器分為模擬檢波器和數(shù)字檢波器。
[0043]傳感器是一種能感受到被測量的信息，并能將檢測信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出的裝置。在地面物探中由于檢波器的體積較小，通常將地面檢波器也叫做傳感器。而在井中物探中，一個井中檢波器包含了數(shù)據(jù)傳輸、機械控制等部分，而傳感器作為井下檢波器數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钋岸说牟考跃聶z波器和井下檢波器傳感器，應(yīng)該是特定的兩個概念。
[0044]—、井下檢波器傳感器測試系統(tǒng)的組成:
[0045]如圖3所示，本發(fā)明井下檢波器傳感器測試系統(tǒng)由中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件5、放置標(biāo)準(zhǔn)傳感器3和被測傳感器4的溫控盒2、24位A/D采集卡1、計算機系統(tǒng)及電源等部分組成。
[0046]各部分主要功能為:
[0047]1、中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件5:用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)正弦振動信號激勵被測傳感器，進(jìn)而結(jié)合測試系統(tǒng)完成對被測傳感器的精密校準(zhǔn)。采用垂直向激勵，該部件主要包括垂直向振動臺、低噪聲精密功率放大器、阻抗變換器等。如圖4所示，其硬件組成有，振動臺、功率放大器、阻抗變換器、氣壓系統(tǒng)(包含氣路控制裝置和空壓機系統(tǒng))、電源等部件，氣壓系統(tǒng)提供的氣壓用于振動。振動臺可以產(chǎn)生微加速度實現(xiàn)對傳感器分辨率的測定，振動臺輸出有效頻率范圍:1Ηζ-1000Ηζ ;振級范圍:10μ g-10g。
[0048]2、溫控盒2:模擬石油勘探井下溫度環(huán)境，使檢波器傳感器真實接受高溫實驗。如圖5所示，其包括封閉內(nèi)腔體、電加熱器、溫度檢測裝置、溫度控制裝置等部件組成。封閉內(nèi)腔體采用上下底面加中間柱體(該柱體需要耐高溫且超過要求檢測的溫度)的結(jié)構(gòu),下底面可以與振動臺平面用粘連或者用螺絲連接的方法，達(dá)到牢固連接；中間柱體(其形狀可以是方的、圓的，通常使用用圓柱體)用以安裝、固定電加熱器、溫度檢測裝置和溫度控制裝置，并且有一定的空間保證標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被測傳感器的擺放及固定的位置；并接入電源使其工作。通過設(shè)定溫度使其內(nèi)部的空間加熱到指定的溫度，溫控盒必須能耐150度的高溫，且內(nèi)部空間體積>700立方厘米，且大于3倍的普通傳感器的體積。具體使用時，硬盡量將電加熱器靠近封閉內(nèi)腔體的壁進(jìn)行安裝，固定且安裝后要留有空間能夠放置標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被測傳感器。在加熱時，應(yīng)該使柱體內(nèi)溫度均勻。多數(shù)情況下溫控盒是采用非透明的材料制作而成，也可以用透明材料如石英玻璃等來做中間的柱體，但需要加工水平和成本都比較高。圖3中給出的溫控盒是采用的非透明材料。
[0049]3、數(shù)據(jù)采集模塊:采用NI公司的PC1-4461采集卡。該卡是一款專為振動應(yīng)用而設(shè)計的高精度數(shù)據(jù)采集模塊。NIPC1-4461具有118dB的動態(tài)范圍，24位分辨率用于有很高動態(tài)范圍的加速度和其他變換器的精確測量；最高采樣和更新速率達(dá)204.8kS/s，2路同步模擬輸入，2路同步模擬輸出。采集卡通過同軸電纜與傳感器相連接。
[0050]4、計算機6:是專用的臺式機,主要硬件配置:能夠流暢的運行windows xp操作系統(tǒng)的通用計算機。本機安裝有:數(shù)據(jù)采集模塊NIPC1-4661卡和驅(qū)動軟件以及傳感器測試軟件。傳感器測試軟件規(guī)定:如果進(jìn)行2個傳感器對比時，將標(biāo)準(zhǔn)傳感器接在NIPCI4461第一個模擬輸入通道；待測傳感器接在NIPCI4461第二個模擬輸入通道；對采集接收的數(shù)據(jù)能進(jìn)行時域波形、頻譜、功率譜、頻響、相干、互譜和線性度等項目的選擇分析，并以窗口波形顯示的方式對每個通道選擇顯示，顯示項目為時域波形、頻譜、功率譜等。
[0051]5、標(biāo)準(zhǔn)傳感器3:通常應(yīng)依據(jù)GB/T24240-2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選取。在實際工作中盡量選擇，質(zhì)量、性能較穩(wěn)定傳感器，多數(shù)都是選用進(jìn)口的傳感器作為標(biāo)準(zhǔn)傳感器。標(biāo)準(zhǔn)傳感器確定后，根據(jù)其形狀采用粘連或螺絲固定的方法，緊密連接在溫控盒的底座上。
[0052]二、井下檢波器傳感器測試系統(tǒng)的測試流程
[0053]本發(fā)明系統(tǒng)的測試流程如圖6所示，包括:
[0054](I)檢查設(shè)備電源；檢查各個系統(tǒng)模塊的連接狀態(tài)；
[0055](2)將標(biāo)準(zhǔn)傳感器和待測檢波器傳感器均固定安裝在溫控盒的下底面上，；
[0056](3)將傳感器的輸出信號連接到24位A/D采集卡；
[0057](4)根據(jù)測試要求，手工設(shè)置溫控盒內(nèi)傳感器的測試溫度，確認(rèn)并加電、加熱；
[0058](5)開啟中低頻振動臺的氣壓系統(tǒng):空氣壓縮機加電，開啟氣路開關(guān)，調(diào)節(jié)減壓閥:設(shè)定到響應(yīng)的氣壓值；
[0059](6)開啟信號發(fā)生器，設(shè)置輸出頻率，調(diào)節(jié)信號幅度；
[0060](7)調(diào)節(jié)功率放大器、阻抗變換幅度，觀察振動臺，使其正常工作；
[0061](8)計算機開機，啟動windows系統(tǒng)，運行傳感器測試軟件；
[0062](9)根據(jù)圖形，傳感器定性分析、比較。
[0063]根據(jù)測試流程，完成一個參數(shù)的分析后，再需要對被測傳感器進(jìn)行改變參數(shù)試驗，就進(jìn)入到相應(yīng)的步驟，按照流程進(jìn)行操作分析。
[0064]三、提高測量精度采取的措施
[0065]1，溫控盒2內(nèi)的加熱器，不采用帶有風(fēng)扇的加熱裝置，盡量減少外部噪音，對傳感器的影響，推薦采用陶瓷加熱器。
[0066]2、計算機6采用全鋼化的機箱，具有更好的抗電磁干擾能力的工控機。
[0067]3、中低頻振動臺，開啟氣壓系統(tǒng)時，一定要根據(jù)測試的要求選擇氣壓強度。通常在
0.2MPa時，大信號(大于IG加速度)測試；0.05MPa時小信號測試(小于IG加速度)(振動臺產(chǎn)生的是垂直向的振動，傳遞給傳感器的；這里的加速度是指的振動強度)。
[0068]本發(fā)明的井下檢波器傳感器測試系統(tǒng)由中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺系統(tǒng)、放置標(biāo)準(zhǔn)傳感器被測傳感器的溫度控制盒、24位A/D采集卡、計算機組成。根據(jù)測試軟件顯示的圖形，對被測傳感器，進(jìn)行比較和定性分析。完成對井下檢波器傳感器的測試和篩選工作，為井下檢波器的制造和維護(hù)提供出更好、更適合的傳感器。
[0069]上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實施方式，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述【具體實施方式】所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。
【權(quán)利要求】
1.一種井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述測試系統(tǒng)包括中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件、溫控盒和數(shù)據(jù)采集卡； 所述溫控盒用于實現(xiàn)對不同井深下的溫度的模擬； 所述溫控盒的底部固定安裝在所述中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件上； 所述中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件能夠進(jìn)行垂直向振動； 測試時，在所述溫控盒內(nèi)固定安裝有標(biāo)準(zhǔn)傳感器和待測傳感器； 所述數(shù)據(jù)采集卡分別與所述標(biāo)準(zhǔn)傳感器和待測傳感器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述溫控盒包括封閉內(nèi)腔體，所述封閉內(nèi)腔體包括上底面、下底面以及位于兩者之間的中空柱體，三者圍成一個封閉內(nèi)腔； 在所述封閉內(nèi)腔中安裝有電加熱器、溫度檢測裝置和溫度控制裝置； 所述電加熱器用于對整個溫控盒進(jìn)行加熱； 所述溫度檢測裝置用于檢測整個封閉內(nèi)腔的溫度，并將檢測到的溫度反饋給溫度控制裝置； 所述溫度控制裝置根據(jù)設(shè)定的溫度以及溫度檢測裝置反饋來的溫度對電加熱器進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述溫控盒能耐150度以上的高溫，所述封閉內(nèi)腔的體積大于700立方厘米，且大于3倍的普通傳感器的體積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述電加熱器采用陶瓷加熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)正弦振動信號，并產(chǎn)生微加速度實現(xiàn)對待測傳感器的分辨率的測定； 所述中低頻標(biāo)準(zhǔn)振動臺部件包括振動臺以及連接在振動臺上的氣壓系統(tǒng)和垂直向激勵系統(tǒng)；所述溫控盒的下底面固定安裝在所述振動臺上； 所述垂直向激勵系統(tǒng)包括阻抗變換器、功率放大器和信號發(fā)生器； 所述信號發(fā)生器輸出頻率信號，該頻率信號經(jīng)過功率放大器放大后進(jìn)入阻抗變換器，所述阻抗變換器對放大后的頻率信號的阻抗幅度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的頻率信號傳輸給所述振動臺。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述氣壓系統(tǒng)包含空氣壓縮機，所述空氣壓縮機輸出的壓縮氣體首先通過空氣過濾器過濾后，再通過調(diào)壓閥，輸出恒定的氣壓給振動臺，使振動臺平穩(wěn)浮起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)進(jìn)一步包括計算機，所述計算機對數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的井下檢波器傳感器的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集卡采用24位A/D采集卡，所述24位A/D采集卡分別通過同軸電纜與位于溫控盒內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)傳感器和待測傳感器相連接。
【文檔編號】G01V13/00GK104459825SQ201310432703
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】梅有仁, 馬國慶, 李守才, 袁昊, 董健 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院