專利名稱：一種地震檢波器測試儀檢定方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于計量和檢查石油地球物理勘探儀器的方法，是一種地震檢波器測試儀的檢定方法及其裝置。
地震檢波器(Geophone)是石油地球物理勘探中用量最大的一種振動速度傳感器。地震檢波器的技術性能是依靠地震檢波器測試儀來完成的，目前，這種儀器普遍采用直流激勵式方法對地震檢波器的阻尼系數、自然頻率、靈敏度參數進行檢測，由于國內、外近年檢波器和檢波器測試儀的產品產地、型號和品種逐漸增加，其性能和標準的差異，造成了同一只地震檢波器用不同的地震檢波器測試儀測試，會得到不同的參數測試結果的現象，如A測試儀判其為合格，B測試判其為不合格，這樣常常引起地震檢波器用戶與生產廠家的質量爭議，特別重要的是，由于不能確知地震檢波器的技術性能，會影響石油地震勘探采集資料的準確性，進而影響石油地震勘探資料解釋的準確性和可靠性。這種現象的產生根源是這些地震檢波器測試儀自身的準確性無法用常規(guī)方法和儀器和進行檢定，既其量值不可溯源。
本發(fā)明的目的是解決地震檢波器測試儀的計量檢定方法和實用設備，統(tǒng)一地震檢波器測試儀的量值并實現各參數的可靠溯源。
本發(fā)明


如下圖1為檢波器的響應曲線示意圖；圖2為地震檢波器測試儀檢定裝置電路框圖。
本發(fā)明包括檢定方法和檢定裝置兩方面內容。
本發(fā)明對Secstec-2000、SMT-100(荷蘭)，ZJC-2(西安華油)，JCC-100B、JCC-100(西儀)，SST-A88(河北)等型號的地震檢波器測試儀進行檢定，證明解決了地震檢波器測試儀的計量檢定問題，統(tǒng)一了地震檢波器測試儀精確的量值并實現各參數可溯源。
本發(fā)明系用單參數溯源、綜合參數傳遞的方法對地震檢波器測試儀進行檢定，具體是a.模擬制造標準檢波器的響應信號A1、A2、T、M，計算出Bt、fn、S的標準值，被檢檢波器測試儀對上述標準信號進行采集，測出Bt、fn、S值與模擬制造的標準值比較檢定；b.模擬制造一個頻率二倍于被檢檢波器測試儀激勵信號的失真信號，按被檢的檢波器測試儀激勵信號頻率的256倍取采樣，并做1024點FFT，計算出標準失真度，以此作為檢定標準值與被檢的檢波器測試儀采集D參數比較檢定；c.選取準確度優(yōu)于被檢檢波器測試儀電阻指標一個精度數量級的標準電阻作為檢定標準，對被檢檢波器測試儀R參數進行比較檢定。
上述各參數為A1-檢波器響應第一峰值(V)；A2-檢波器響應第二峰值(V)；M-檢波器動圈質量；T-檢波器響應第一個過零時間(s)；Bt-波器阻尼系數；fn-檢波器自然頻率；S-檢波器靈敏度；D-檢波器失真度；R-險波器直流電阻(Rc)或絕緣電阻(Rd)。
本發(fā)明還提供如下技術方案模擬制造標準檢波器的響應信號A1、Bt、fn、M其值可調，模擬制造一個頻率二倍于被檢檢波器測試儀激勵信號的失真信號幅度據被檢波器儀的激勵信號幅度和檢定點要求選擇，標準電阻16個作為檢定標準，20Ω～10Ω為8個，510KΩ～100MΩ為8個。
地震檢波器測試儀所測試的地震檢波器阻尼系數、自然頻率、靈敏度等參數是綜合參數(間接測量量)不能直接溯源，其測試的基本參數(直接測量量)是電壓，電阻和頻率，這些量是可以直接溯源的。因此，只要知道電壓、電阻和頻率參數的測量不確定度，就可以通過不確定度合成的方法，得到阻尼系數、自然頻率、靈敏度等綜合參數的不確定度，實現量值溯源。
采用直流激勵方法波器測試儀的工作原理是給被測檢波器施加一個直流電流激勵信號，測試被測檢波器斷電后的響應信號，根據直流激勵電流和被測檢波器響應信號的A1、A2、T值和動圈質量M，計算出被測檢波器的阻尼系數、自然頻率和靈敏度值，由被測檢波器的響應曲線示意圖(圖1)所示，阻尼系數Bt、自然頻率fn、靈敏度S計算公式如下Bt=ln|A1A2|π2+(ln|A1A2|)2]]>(1)，fn=12T1-Bt2----(2),]]>S=2πfnA1MIearctg1-Bt2Bt21-Bt2Bt----(3),]]>圖式中A1-檢波器響應第一峰值(V)；A2-檢波器響應第二峰值(V)；M-檢波器動圈質量；I-直流激勵電流；T-檢波器響應第一個過零時間(s)；Bt-檢波器阻尼系數；fn-檢波器自然頻率；S-檢波器靈敏度；。
檢波器失真度的測試，是由檢波器測試儀向被測檢波器施加一定標準頻率的正弦信號，如fn≤14Hz，標準信號頻率為12Hz，fn＞14Hz，標準信號頻率等于被測檢波器自然頻率的標稱值，然后采集被測波器的響應信號，并對其進行FFT計算(32點或64點)，按如下公式得出被測檢波器的失真度，D=V22+V32V1×100%----(4)]]>，式中D失真度；V1-檢波響應信號中的基波分量(施加的標準信號頻率分量)的電壓值；V2-檢波器響應信號中的二次諧波分量電壓值；V3-檢波器響應信號中的三次諧波分量電壓值。
檢波器直流電阻及絕緣電阻測試，是由檢波器測試儀向被測檢波器施加一個標準直流電流信號I，通過測試被測檢波器的響應電壓V，按歐姆定律計算出其直流電阻Rc或絕緣電阻Rd值。
根據檢波器測試儀檢測檢波器Bt、fn、S、D、R的測試方法，確定了如下的檢波器測試儀檢定方法對Bt、fn、S參數的檢定由檢定裝置模擬標準檢波器的響應信號(其中A1、Bt、fn值任意可調，M值由面板輸入)。檢定裝置與被檢定的檢波器測試儀同時對標準信號進行采集，以檢定裝置計算出的Bt、fn、S值為標準值，對被測檢波器測試儀進行檢定。
對D參數的檢定由檢定裝置發(fā)出一個頻率二倍于檢波器測試儀激勵信號的“參考信號”，人為造成一個失真信號(參考信號幅度根據檢波器儀的激勵信號幅度和檢定點要求選擇)，檢定裝置與被檢定的檢波器測試儀同時采集這一“失真”信號，檢定裝置采樣頻率為被檢定的檢波器測試儀激勵信號頻率的256倍，并做1024點FFT，按公式(4)計算出標準失真度，并以此作為檢定標準值，對被測檢波器測試儀進行D參數檢定。
對R參數的檢定選取準確度優(yōu)于檢波器測試儀電阻指標一個數量級的16個標準電阻，20Ω～10KΩ為8個，510KΩ～100MΩ為8個，作為檢定標準。
本發(fā)明為實現上述目的，依地震檢波器測試儀檢定的方法提供一種地震檢波器測試儀的檢定裝置，包括PC機，和與PC機連接的時基卡、信號采集卡、標準信號發(fā)生卡和輸入/輸出接口卡，其輸入/輸出接口1有與外部連接的輸入端，輸入/輸出接口1的輸出端與信號采集卡2相連，信號經信號采集卡2內的A/D轉換器21、放大器22和存儲器23進入時基卡4處理，時基卡4在PC機5的控制下將處理后的信號輸入標準信號發(fā)器卡3，經存儲器34、D/A轉換器33、衰減器32和放大器31進入輸入/輸出接口1輸出。
以下分述本發(fā)明裝置的各部分功能和主要部件。PC機5是檢定裝置的主控部分，可選用486通用機，主要完成標準參數設置，工作時序設置，有貯采集數據、計算檢定結果。時基卡4為檢定裝置提供實時控制信號。特別是判定被檢地震檢波器測試儀的工作時序，在被檢地震檢波器測試儀直流激勵信號斷開的同時，使標準信號發(fā)生器3工作，發(fā)出標準信號。信號采集卡2負責實時準確地對地震檢波器測試儀的激勵信號和根本裝置中標準信號發(fā)生器卡3發(fā)出的標準信號進行放大、采樣和A/D轉換，其結果存在數據存儲器23內，卡中A/D轉換器可使用KR18876。標準信號發(fā)生器卡3按所設置的標準參數和工作時序，按時發(fā)出各種標準信號，給輸入/輸出接口板1送被檢地震檢波器測試儀和本裝置信號采集卡，卡中D/A轉換器可使用ND569，卡中標準頻率發(fā)生器可使用20M溫補石英振蕩器。輸入/輸出接口卡1接所設標準參數和工作時序，接受被檢地震檢波器測試儀激勵信號和輸出標準信號或標準電阻至被檢地震檢波器測試儀，它是檢定裝置與地震檢波器測試儀之間的連接通道，卡中繼電器可使用JZW-4MRJ4.553.059。
權利要求
1.一種地震檢波器測試儀的檢定方法，根據檢波器測試儀檢測檢波器的原理和測試的標量對檢波器測試儀進行檢測，其特征在于a.模擬制造標準檢波器的響應信號A1、A2、T、M，計算出Bt、fn、S的標準值，被檢檢波器測試儀對上述標準信號進行采集，測出Bt、fn、S值與模擬制造的標準值比較檢定；b.模擬制造一個頻率二倍于被檢檢波器測試儀激勵信號的失真信號，按被檢的檢波器測試儀激勵信號頻率的256倍取采樣，并做1024點FFT，計算出標準失真度，以此作為檢定標準值與被檢的檢波器測試儀采集D參數比較檢定；c.選取準確度優(yōu)于被檢檢波器測試儀電阻指標一個精度數量級的標準電阻作為檢定標準，對被檢檢波器測試儀R參數進行比較檢定。上述各參數為A1-檢波器響應第一峰值(V)；A2-檢波器響應第二峰值(V)；M-檢波器動圈質量；T-檢波器響應第一個過零時間(s)；Bt-檢波器阻尼系數；fn-檢波器自然頻率；S-檢波器靈敏度；D-檢波器失真度；R-檢波器直流電阻(Rc)或絕緣電阻(Rd)。
2.根據權利要求1所述的一種地震檢波器測試儀的檢定方法，模擬制造標準檢波器的響應信號A1、Bt、fn、M其值可調。
3.根據權利要求1所述的一種地震檢波器測試儀的檢定方法，其特征在于模擬制造一個頻率二倍于被檢檢波器測試儀激勵信號的失真信號其幅度據被檢波器儀的激勵信號幅度和檢定點要求選擇。
4.根據權利要求1所述的一種地震檢波器測試儀的檢定方法，其特征在于標準電阻16個作為檢定標準，20Ω～10KΩ為8個，510KΩ～100MΩ為8個。
5.一種地震檢波器測試儀的檢定裝置，包括PC機，和與PC機連接的時基卡、信號采集卡、標準信號發(fā)生卡和輸入/輸出接口卡，其特征在于輸入/輸出接口(1)有與外部連接的輸入端，輸入/輸出接口(1)的輸出端與信號采集卡(2)相連，信號經信號采集卡(2)內的A/D轉換器(21)、放大器(22)和存儲器(23)進入時基卡(4)處理，時基卡(4)在PC機(5)的控制下將處理后的信號輸入標準信號發(fā)器卡(3)，經存儲器(34)、D/A轉換器(33)、衰減器(32)和放大器(31)進入輸入/輸出接口(1)輸出。
全文摘要
本發(fā)明可統(tǒng)一不同型號地震檢波器測試儀的量值并實現可靠溯源,模擬標準檢波器響應信號A
文檔編號G01V1/18GK1201911SQ9810209
公開日1998年12月16日 申請日期1998年6月15日 優(yōu)先權日1998年6月15日
發(fā)明者石金成, 王東旭, 馮旭東, 付小寧, 李克艱, 喬秀芳, 嚴正國 申請人:西安石油學院