專利名稱：一種檢波器參數(shù)測試裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種傳感器參數(shù)測試裝置，具體說是一種檢波器參數(shù)測試裝置。
背景技術(shù)：
目前，石油勘探領域使用的地震檢波器一般為相對阻尼系數(shù)ζ< I的檢波器，這種檢波器為欠阻尼地震檢波器，目前主要采用SMT200測試儀對各項參數(shù)進行測試，SMT200測試儀只能測試小阻尼檢波器的參數(shù)。隨著石油勘探進一步的發(fā)展需求，又出現(xiàn)了相對阻 尼系數(shù) > I的過阻尼地震檢波器，這種過阻尼地震檢波器的響應函數(shù)呈單峰，避免了采用常規(guī)地震檢波器時回波信號中存在上下波動的拖尾峰的干擾，特別有利于分辨薄的地質(zhì)分層，被越來越多的用戶所采用，但是由于這種過阻尼地震檢波器的響應函數(shù)呈單峰，目前的SMT200測試儀無法完成這種過阻尼地震檢波器的參數(shù)測試，尤其是阻尼系數(shù)和頻率的測試，因此，對過阻尼檢波器各項參數(shù)測試研究也受到廣泛的重視。迫切需要研制出具有測試精度高一致性好、穩(wěn)定可靠具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、現(xiàn)場工況下使用方便靈活、價格便宜等優(yōu)點的測試儀。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型就是為了解決目前測試儀無法實現(xiàn)對過阻尼檢波器的參數(shù)測試的技術(shù)問題，提供一種檢波器參數(shù)測試裝置。本實用新型提供一種檢波器的參數(shù)測試裝置，其包括控制、運算處理裝置，用于中央控制和計算處理數(shù)據(jù)；A/D、D/A采集模塊，用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，以及用于將采模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；濾波驅(qū)動模塊，用于調(diào)理從所述A/D、D/A采集模塊輸出的模擬信號，以及用于調(diào)理由待測檢波器發(fā)出的模擬信號；測試器，用于連接檢波器和所述濾波驅(qū)動模塊，傳輸所述模擬信號；隔振裝置，用于放置檢波器，實現(xiàn)檢波器與外界振動的隔離。所述濾波驅(qū)動模塊與所述A/D、D/A采集模塊內(nèi)置于所述控制、運算處理裝置內(nèi)，所述A/D、D/A采集模塊通過總線接口與所述控制、運算處理裝置交換數(shù)據(jù)。所述控制、運算處理裝置包括人機接口，用于顯示器顯示、用戶輸入操作、遠程管理等，還包括數(shù)據(jù)存儲、輸出，用于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、存儲、打印等。優(yōu)選地，控制、運算處理裝置內(nèi)置ISA總線接口，并設有人機接口 ；A/D、D/A采集模塊是16位的ISA總線接口數(shù)據(jù)采集板卡；A/D、D/A采集模塊通過所述ISA總線接口與所述控制、運算處理裝置交換數(shù)據(jù)。為此，本實用新型提供的檢波器參數(shù)測試方法包括A、首先由控制、運算處理裝置指示A/D、D/A采集模塊發(fā)出模擬信號，此模擬信號為階躍信號，該模擬信號經(jīng)過濾波驅(qū)動模塊調(diào)理后，通過測試器輸出給待測檢波器以激勵其動作。此階躍信號的直流電壓大小為使檢波器懸體到達其最大位移的O. 5 O. 7倍處；如果此直流電壓太高，檢波器懸體離開平衡位置的距離過大，有可能碰到上下頂蓋；電壓太低，檢波器懸體位移過小，檢波器階躍響應輸出為一小信號，其信噪比小，測試結(jié)果不可靠，所以參照國外的欠阻尼檢波器參數(shù)測試儀SMT200的階躍測試規(guī)范要求，此階躍信號電壓的大小為使檢波器懸體到達其最大位移的O. 5 O. 7倍處。B、檢波器受到階躍信號激勵動作后，會反饋響應信號，此響應信號通過測試器傳輸?shù)綖V波驅(qū)動模塊經(jīng)過調(diào)理后，作為階躍響應信號傳輸給A/D、D/A采集模塊，A/D、D/A采集模塊從階躍響應信號上采集到極大值點的幅值AO及時刻t，再從階躍響應信號上采集到拐點的幅值Al，這個拐點對應的時刻恰好是2t時刻；C、根據(jù)檢波器的階躍響應電壓方程AO : BLX(t) = ^f0l β-ζω^~βω^ζ2-υ + e-,h) (!)其中，上述公式中，BL的乘積電磁感應常數(shù)，Otl為檢波器固有角頻率，XtlS階躍發(fā)生前，懸體產(chǎn)生穩(wěn)定的位移， 為檢波器的相對阻尼系數(shù)，由控制、運算處理裝置計算出阻尼系數(shù)。對所述⑴求解，計算出阻尼系數(shù)。若ζ > 1，相對阻尼系數(shù)的表達式為
ζ
·AO _ (ζ + ^lc2-1)^
~Α\~2ζ本實用新型中采用牛頓迭代插值法進行求解。其中一個初值為
S =—^—Λ AOA Al本實用新型優(yōu)選的技術(shù)方案還包括步驟D:對所述(I)式求二階導數(shù)進行求解，二階求導等于O得出下式
r \n(c + jc2-l)/0=Pr=1
2WC -I，由控制、運算處理裝置計算出自然頻率。本實用新型過阻尼檢波器的參數(shù)裝置及測試方法可以實現(xiàn)過阻尼檢波器參數(shù)的測量，測試精度高重復性好，穩(wěn)定可靠具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。裝置具有體積小、重量輕、攜帶方便、價格便宜等優(yōu)點，和微機的連接方便快捷，DOS或WINDOWS操作界面，人機界面直觀友好，可進行數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計分析、打印，另外還可以進行遠程管理。該測試算法簡單，易于實現(xiàn)，精度高，測試速度快，從而為過阻尼檢波器的測試提供了理論依據(jù)、實現(xiàn)算法及其測試
>j-U ρ α裝直。本實用新型進一步的特征和方面，將在以下參考附圖的具體實施方式
的描述中，得以清楚地記載。

圖I為本實用新型的過阻尼檢波器參數(shù)測試裝置的示意圖。圖2為過阻尼檢波器的階躍響應曲線圖。圖3為本實用新型的參數(shù)測試方法流程圖。圖4為本實用新型過阻尼檢波器參數(shù)測試方法獲得的階躍響應曲線圖。
具體實施方式
以下參照附圖，以具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。參照圖1，本裝置中的A/D、D/A采集模塊采用的是16位的ISA總線接口的數(shù)據(jù)采集模塊，輸出的模擬信號在IV幅度時失真度小于O. 01%。在實際測試中也可以根據(jù)檢波器的不同品種及測試需求可以選用24位或更高精度的數(shù)據(jù)采集模塊。本裝置中的控制、運算處理裝置采用的是定制的內(nèi)置ISA總線接口的一體化工控機，實際應用中也可以結(jié)合數(shù)據(jù)采集模塊的總線接口選擇合適的上位機。此外總線接口也可以根據(jù)需要選擇，USB、PCI、PXI等總線接口都可采用。本裝置的控制運算處理裝置I上還可連接輸出及存儲裝置8等。本實施例中，選用的試樣為PSA-13A檢波器，該檢波器經(jīng)中國測試技術(shù)研究院進行鑒定，鑒定值如表I所示。其參數(shù)指標為自然頻率13±5%取，線圈電阻830±59^，速度 靈敏度(80Hz)56±5%V/m/s，阻尼I. 78±10%，諧波失真彡O. 1%。中國測試技術(shù)研究院進行鑒定使用的測試裝置體積大，測試速度慢，不適合批量測試使用，應用于實驗室測試。參照圖3，具體測試步驟如下第一步，將檢波器7固定在隔振裝置5上，將檢波器7的正負端子接在測試器4上。第二步，打開控制、運算處理裝置1，在人機接口 6測試設置菜單中的檢波器機芯指標設置里面設置PSA-13A檢波器的參數(shù)。PSA-13A檢波器的自然頻率為13Hz、檢波器懸體質(zhì)量M為11. 5g、檢波器懸體的最大位移Xm為2mm、檢波器的線圈內(nèi)阻r。為830 Ω、檢波器的速度靈敏度Sa為56v/m/s、標定檢波器靈敏度的激勵頻率fs為80Hz、已知分壓電阻R 為 500 Ω。在檢波器串指標設置機芯是否并聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻值、串聯(lián)數(shù)、并聯(lián)數(shù)、電纜電阻率、間距電纜長度、引出電纜長度。如果檢波器機芯指標和檢波器串指標已經(jīng)在數(shù)據(jù)庫中，測試時只需要打開測試設置菜單選擇檢波器機芯規(guī)格為PSA-13A，檢波器串規(guī)格為PSA-13A_1*1即可。設置完畢后，點擊測試菜單中的開始選項測試選項進入測試界面。第三步，測試時首先由控制、運算處理裝置I指示A/D、D/A采集模塊2發(fā)出模擬信號，此模擬信號為階躍信號，經(jīng)過濾波驅(qū)動模塊3調(diào)理后，通過測試器4輸出給待測檢波器7以激勵其動作。階躍信號的大小為使檢波器懸體到達其最大位移的O. 7倍處。階躍電壓的表達式為
T,_ \ A^ilX,,,Mjr. + R) SM:2
iIl Λ/ο JPSA-13A檢波器以上的相關指標都在測試設置數(shù)據(jù)庫中保存，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中保存的指標根據(jù)上式由測試界面可計算出PSA-13A檢波器的階躍測試電壓為I. 126V。檢波器受到階躍信號激勵動作后，會反饋響應信號，參照圖2過阻尼檢波器的階躍響應曲線圖。此響應信號通過測試器4傳輸?shù)綖V波驅(qū)動模塊3經(jīng)過調(diào)理后，作為階躍響應信號傳輸給A/D、D/A采集模塊2，A/D、D/A采集模塊2從階躍響應信號上采集到極大值點的幅值AO及時刻t，再從階躍響應信號上采集到拐點的幅值Al，這個拐點對應的時刻恰好是2t時刻，A/D、D/A采集模塊2采集到的信號發(fā)送給控制、運算處理裝置1，再由控制、運算處理裝置I計算出檢波器阻尼系數(shù)和自然頻率，具體的計算算法步驟如下[0032]由檢波器的階躍響應電壓方程
權(quán)利要求1.一種檢波器參數(shù)測試裝置，其特征是包括 控制、運算處理裝置，用于中央控制和計算處理數(shù)據(jù)； A/D、D/A采集模塊，用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，以及用于將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號; 濾波驅(qū)動模塊，用于調(diào)理從所述A/D、D/A采集模塊輸出的模擬信號，以及用于調(diào)理由檢波器發(fā)出的模擬信號； 所述濾波驅(qū)動模塊與所述A/D、D/A采集模塊內(nèi)置于所述控制、運算處理裝置內(nèi)； 測試器，用于連接檢波器和所述濾波驅(qū)動模塊，傳輸所述模擬信號； 隔振裝置，用于放置檢波器，實現(xiàn)檢波器與外界振動的隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢波器參數(shù)測試裝置，其特征在于 所述控制、運算處理裝置內(nèi)置ISA總線接口，并設有人機接口 ； 所述A/D、D/A采集模塊是16位的ISA總線接口數(shù)據(jù)采集板卡； 所述A/D、D/A采集模塊通過所述ISA總線接口與所述控制、運算處理裝置交換數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型涉及一種檢波器參數(shù)測試裝置，其解決了目前測試儀無法實現(xiàn)對過阻尼檢波器的參數(shù)測試的技術(shù)問題。其包括控制、運算處理裝置，A/D、D/A采集模塊，濾波驅(qū)動模塊，測試器和隔振裝置。其首先給檢波器一個階躍信號，然后采集檢波器的階躍響應信號，計算出阻尼系數(shù)、自然頻率、靈敏度、電阻；其次給一個正弦信號，然后采集檢波器的正弦響應信號，計算出失真度。其可廣泛應用于檢波器參數(shù)檢測中。
文檔編號G01V13/00GK202614956SQ20122021192
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者孫曉輝, 顏永安, 田殿倉, 唐曉剛, 劉永川 申請人:威海雙豐物探設備股份有限公司