本发明专利技术公开了基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，包括依次进行的以下步骤：S1.利用震动驱动检波器获得相应响应；S2.根据响应状态调整采样频率，进行采样；S3.判别检波器达到稳态，求取稳态频响的平均值，即为检波器稳态灵敏度。本发明专利技术提供的方法通用性强，不受检波器性能、种类、参数变化的影响，通过在不同频率段检波器的频率响应，更全面更真实的反映检波器的频率响应特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油物探地震专用仪器设备，涉及检波器灵敏度计算方法，具体地说是基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法。
技术介绍
1、检波器是用于地震勘探的专用振动传感器，用于接收震动信号，是勘探的关键设备，其性能决定着地震采集数据的精度、准确度和可靠性。物探所检测的地震波震动信号具有震动幅值差异大、震幅相差多个数量级、震动频率从几赫兹到上百赫兹的特点，而作为专业物探设备的检波器需要对这些在大范围内进变化的地震信号所发生的变化，特别是微小信号变化都要能够快速、准确的响应并呈现出来，这就需要检波器具有一定的灵敏度。如果检波器不能检测地震信号的微小变化，则灵敏度不达标、一致性差、偏差大，说明该仪器不能准确有效的采集实际的地震信号。灵敏度是体现检波器对动态震动信号反应能力的一项关键指标，是评价检波器性能的重要依据参数，因此对检波器的灵敏度进行检测与标定非常必要。
2、目前有两种常用的检波器灵敏度标定方法：方法一是对检波器进行系统建模，通过理论分析建立其理想的抽象系统响应模型，通过对该模型施加标准脉冲响应信号，计算其对应的响应激励结果来得到灵敏度。此方法由于采用建模技术，计算结果会受模型精准度和激励脉冲的质量等因素影响，而且不同种类检波器模型不同，采用统一方法标定设计成本高，测试困难，精度也不理想。方法二是行业通用固定频率31.5hz驱动检波器得到灵敏度值。由于检波器技术升级、种类增加、工作频段从几赫兹到上百赫兹，这种单点值不具有代表性，同时各种检波器存在工艺技术等差异，实际响应与理论值也存在差异，可靠性较低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的，旨在要提供基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，以达到能够精确、快速、方便地检测、判断、计算地震检波器灵敏度的目的。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，包括依次进行的以下步骤：
4、s1.利用震动驱动检波器获得相应响应；
5、s2.根据响应状态调整采样频率，进行采样；
6、s3.判别检波器达到稳态，求取稳态频响的平均值，即为检波器稳态灵敏度。
7、作为一种限定，所述步骤s2具体包括：
8、s21.通过以下公式，根据预测的响应状态进行采样；
9、
10、式中，fs为在不同响应状态下的采样频率：fl为上升状态sl时的采样频率；fm为转折状态sm时的采样频率；fh为平稳状态sh时的采样频率；
11、s22.根据以下公式选取待检测的时窗数据：
12、
13、式中，datawnd为待检测的时窗数据段；x为数据段的起始位置；n为频率坐标数据长度；yx为数据x对应的频响；
14、s23.对时窗数据进行响应状态的判别，并根据响应状态调整步骤s21中的采样频率，进行采样。
15、作为进一步限定，所述步骤s23具体包括：
16、对时窗数据进行排序：
17、
18、计算最大频响和最小频响：
19、
20、式中ymax为最大频响；ymin为最小频响；
21、计算最大频响与最小频响之间的差：
22、ydelt＝ymax-ymin
23、若ydelt大于给定阈值，则系统响应状态为sl，返回步骤s21继续采样；
24、若ydelt小于或等于给定阈值，则计算时窗内频响的期望与方差：
25、
26、
27、若方差大于设定的阈值，则系统响应状态为sm，返回步骤s21继续采样；
28、若方差小于设定的阈值，在时窗内进行直线拟合：
29、给定频率及其响应之间存在如下关系：
30、y＝a+bx
31、式中，a、b为待定参数，分别表示截距和斜率；
32、估算两个待定参数，使频响的加权平方和为最小：
33、
34、求解a和b的估计值可得：
35、
36、
37、同时计算相关系数r：
38、
39、式中，
40、若|r|→1，则系统响应状态为sh，返回步骤s21继续采样。
41、作为第二种限定，所述步骤s3具体包括：
42、分析连续时窗：
43、
44、式中，j为第j个时窗；为第j个时窗的截距估算值；为第j个时窗的截距估算值；为第j个时窗的频响期望；tb、ta、tμ为判别两个时窗连续性的阈值参数；
45、若连续时窗之间的偏差结果均满足，则认为检波器达到稳态，求取稳态幅频响应的平均值，即为检波器稳态灵敏度。
46、由于采用了上述技术方案，本专利技术与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
47、①本专利技术提供的基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，提出了一种基于多频段的、多时窗、可靠的、快速直接的灵敏度检测与计算方法，通用性强，不受检波器性能、种类、参数变化的影响，通过在不同频率段检波器的频率响应，即在振动台上多频率段驱动检波器得到的灵敏度，采集了检波器针对低频、中频、高频等不同频段的响应数据，更全面更真实的反映检波器的频率响应特性；
48、②本专利技术提供的基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，在检测过程中采用检测时窗法来选取所有有效的目标数据，针对这些少量的数据进行快速计算与判别，剔除明显非稳态数据，提高检测速度，同时减少采样数量，大大减少采集、监测、分析等成本；
49、③本专利技术提供的基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，通过检测结果的时序分析，即通过多个连续时窗分析结果的判别与分析，更加可靠的判别和计算灵敏度，减少了中间环节的引起的系统误差和随机误差误差，同时更接近检波器个体自身特征，对标定更准确；
50、④本专利技术提供的基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，可以直接计算出被测检波器的灵敏度，不需要再人工绘制幅频响应曲线，计算结果更加精确。
51、本专利技术提供的方法通用性强，不受检波器性能、种类、参数变化的影响，通过在不同频率段检波器的频率响应，更全面更真实的反映检波器的频率响应特性。
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【技术保护点】
1.基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，其特征在于，所述步骤S23具体包括：
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
【技术特征摘要】
1.基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于变频采样的检波器稳态灵敏度实时快速计算方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：
3.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：田磊，潘英杰，张显桂，王庆禹，韩文刚，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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