一种地震检波器精密测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种地震检波器精密测量系统，属于振动检测领域。本实用新型专利技术包括控制装置、振动台驱动装置、振动台、测振仪和信号处理装置，控制装置发出信号给振动台驱动装置，由振动台驱动装置驱动振动台，振动台的振动被测振仪测得并经过处理然后通过信号处理装置传送给控制装置，同时被测检波器测得的信号也通过信号处理装置传送给控制装置。利用本实用新型专利技术可以对地震检波器进行微振动和大动态范围测量，完成地震检波器的大动态范围和小信号精密振动特性测试。为野外用地震检波器的生产和维修提供合适的手段。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于振动检测领域，具体涉及一种地震检波器精密测量系统，在室内 条件下利用激光多普勒测振仪精密检测地震检波器的性能指标。
技术介绍
地球物理勘探是进行石油勘探、煤炭勘探、水文及工程勘探的一种最常用、最有效 的勘探方法。它采用爆炸或其他方法产生声波，并在地面上，按一定间距埋置众多检波器， 用它们来接收地震波，经过多重记录和后期数据处理可制作成地震剖面。在剖面上不仅能 看出地层高低起伏不平，还能看到由于地壳运动形成的断层等。目前地震检波器是地球物 理勘探进行振动波接收的主要工具，是地震勘探方法技术发展的关键因素。其质量好坏直 接关系到勘探质量。地震检波器是一种将机械能转换为电能的机电转换装置，它是应用于地震物理勘 探及工程测量领域的专用传感器。随着浅层石油资源的逐步枯竭，当今地震勘探已经从浅 层勘探向深层勘探发展。由于来自深层的振动信号非常微弱，浅层反射信号比深层反射信 号要强得多，因此要求检波器既要有较大的动态范围，同时还应有相当的灵敏度和分辨率， 以保证采集到来自深层的微弱回波信号。在实际工作中。为了保证施工质量，需要定期对 检波器进行检测。目前国内使用的检波器检测手段存在的主要问题是检测动态范围小(< 80db)， 对于低于Img的小信号无法检测。随着新型高灵敏度检波器的出现，检波器的检测尤其是 小信号和大动态范围的检测无法满足检测需要。其主要原因是①振动台无法产生微弱信号振动并且其振动的动态范围不够。其主要原因是驱动信号在小信号情况下，由于干扰或别的原因容易发生畸变。同 时在小信号驱动下，振动台输出的振动信号也会发生畸变。而且一般的振动台输出的振动 信号无法达到较大的动态范围(如80db以上)，尤其在兼顾微弱信号时更是如此。②标准传感器无法检测微弱信号在进行微弱振动信号测量时，作为测量尺度的标准传感器无法给出正确的读数， 因此无法确定被测检波器的实际技术参数。因此需要选择精度更高的设备作为标准，这种 设备应能准确地和精密地测量振动台(或被测检波器)实际振动情况。③缺乏适用的采集流程和算法在微弱振动情况下，由于振动台本身特性和周围环境干扰等多种因素的影响，采 集到的振动信号可能比较复杂，有时噪音远远大于有效信号。要从这样的信号中提取出有 用的信息，需要合适的采集流程和算法。。
技术实现思路
本技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种地震检波器精 密测量系统，完成地震检波器的大动态范围和小信号精密振动特性测试。为野外用地震检3波器的生产和维修提供合适的手段。本技术是通过以下技术方案实现的一种地震检波器精密测量系统，所述地震检波器精密测量系统包括控制装置、振 动台驱动装置、振动台、测振及处理装置和信号处理装置；被测检波器安装在所述振动台上；所述控制装置通过电路与振动台驱动装置连接，振动台驱动装置通过电路再与振 动台连接，被测检波器通过信号处理装置与控制装置连接；所述测振仪的测振头安装在云台上，测振头测得的振动信号经过测振仪的处理后 通过信号处理装置输入控制装置；控制装置发出信号给振动台驱动装置，由振动台驱动装置驱动振动台，振动台的 振动被测振仪测得并经过处理然后通过信号处理装置传送给控制装置，同时被测检波器测 得的信号也通过信号处理装置传送给控制装置。对于振动信号小于IOmg的测量，使用所述控制装置为计算机及输入输出接口 ；所述测振仪为激光测振仪；所述振动台驱动装置为高精度数模转换器；所述振动台为弱信号振动台，测量范围为IOug-IOOmg ；所述信号处理装置为高精度模数转换器。对于振动信号大于IOmg的测量，使用所述控制装置为计算机及输入输出接口 ；所述振动台驱动装置包括高精度数模转换器和与之连接的功率放大器，功率放大 器再与振动台连接；所述测振仪为激光测振仪；所述振动台为强信号振动台，测量范围为IOmg-IOg ；所述信号处理装置为高精度模数转换器。无论是弱信号测量还是强信号测量，所述高精度数模转换器均采用M位数模转 换器；所述高精度模数转换器均采用M位模数转换器。所述激光测振仪采用激光多普勒测振仪，所述激光测振仪包括测振仪激光头和测 振仪控制器、译码器等，测振仪激光头安装在云台上，而其他部分装在电器柜中，通过电缆 与激光头进行连接；所述计算机采用无风扇静音计算机。当进行精确测量时，在被测检波器和高精度模数转换器之间装有激光干涉仪系 统。使用所述地震检波器精密测量系统来测量微弱振动信号的步骤包括步骤(一)，测量振动台的固有频率fn ；步骤(二)，测量微弱振动信号，其具体步骤如下①.将被测检波器安装在弱信号振动台上，安装好激光测振仪；②.设置高精度数模转换器发送正弦信号频率fn，该频率为步骤(一)得到的固 有频率fn ；③.设置高精度数模转换器输出电平，使得在该输出电平时，振动台振动加速度4不大于0. Olmg ；④.设置采样频率fs，fs = m · fn，这里m为大于2的整数，取m = 32，获得频域最 高的幅值分析精度；⑤.设置高精度模数转换器的量程为最小的档位量程；⑥.同时采集激光测振仪输出信号和检波器输出信号；⑦.对上述两路信号作FFT分析，并做平均处理以进一步提高信噪比，得到频率fn 处测振仪测量的幅值和检波器测量的幅值。使用所述地震检波器精密测量系统来测量强振动信号的步骤包括步骤(一)，测量振动台的固有频率fn ；步骤(二)，测量强振动信号，其具体步骤如下①.将被测检波器安装在强信号振动台上，安装好激光测振仪；②.设置高精度数模转换器发送正弦信号频率为fn，该频率为步骤(一)得到的 固有频率fn ；③.设置高精度数模转换器输出电平，使得在该输出电平时，振动台以较大振动 加速度振动，比如振动加速度为IOg ；④.设置采样频率4，仁=!11*4，这里111为大于2的整数，可取111 = 32。这样满 足整周期采集，可以获得频域最高的幅值分析精度；⑤.设置高精度模数转换器的量程为最大的档位量程；⑥.同时采集激光测振仪输出信号和被测检波器输出信号；⑦.对上述两路信号作FFT (离散傅里叶变换)分析，并做平均处理以进一步提高 信噪比，得到频率fn处激光测振仪测量的幅值和检波器测量的幅值。其中，所述步骤(一)测量振动台的固有频率fn包括以下步骤(1)将被测检波器安装在振动台上，安装好激光测振仪；(2)设置扫频参数，包括起始频率、终止频率和扫频间隔；设置扫频延迟系数、信 号输出电平和扫频控制方式；(3)发送频率，F =起始频率；(4)延时；(5)同时采集振动台信号与高精度数模转换器的输出信号；(6)数字相关滤波计算得到频响函数；(7)判断是否满足扫频控制方式，如果满足，则转入步骤(8)，如果不满足，转入步 骤(10)；(8)判断频率是否小于终止频率，如果小于终止频率，则转入步骤(9)，如果不小于终止频率，则转入步骤(12)；(9)参数计算；计算出振动台固有频率fn ；(10)计算合适输出电平；转入步骤(11)；(11)重新发送信号；转入步骤⑷；(12)设置频率=当前频率+频率间隔；转入步骤(13)；(13)重新发送信号；转入步骤(4)。本技术的工作过程如下 位数模转换器根据计算机命令输出振动波形，由M位数模转换器直接驱动(针对弱信号)或通过功率放大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震检波器精密测量系统，其特征在于：　　所述地震检波器精密测量系统包括控制装置、振动台驱动装置、振动台、测振仪和信号处理装置；　　被测检波器安装在所述振动台上；　　所述控制装置通过电路与振动台驱动装置连接，振动台驱动装置通过电路再与振动台连接，被测检波器通过信号处理装置与控制装置连接；　　所述测振仪的测振头安装在云台上，测振头测得的振动信号经过测振仪的处理后通过信号处理装置输入控制装置；　　控制装置发出信号给振动台驱动装置，由振动台驱动装置驱动振动台，振动台的振动被测振仪测得并经过处理然后通过信号处理装置传送给控制装置，同时被测检波器测得的信号也通过信号处理装置传送给控制装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄德娟，宗遐龄，傅星菊，肖翌，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：11