專(zhuān)利名稱(chēng)：一種檢波器參數(shù)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種傳感器參數(shù)測(cè)試裝置，具體說(shuō)是一種檢波器參數(shù)測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
目前，石油勘探領(lǐng)域使用的地震檢波器一般為相對(duì)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(cè)試儀對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，SMT200測(cè)試儀只能測(cè)試小阻尼檢波器的參數(shù)。隨著石油勘探進(jìn)一步的發(fā)展需求，又出現(xiàn)了相對(duì)阻 尼系數(shù) > I的過(guò)阻尼地震檢波器，這種過(guò)阻尼地震檢波器的響應(yīng)函數(shù)呈單峰，避免了采用常規(guī)地震檢波器時(shí)回波信號(hào)中存在上下波動(dòng)的拖尾峰的干擾，特別有利于分辨薄的地質(zhì)分層，被越來(lái)越多的用戶(hù)所采用，但是由于這種過(guò)阻尼地震檢波器的響應(yīng)函數(shù)呈單峰，目前的SMT200測(cè)試儀無(wú)法完成這種過(guò)阻尼地震檢波器的參數(shù)測(cè)試，尤其是阻尼系數(shù)和頻率的測(cè)試，因此，對(duì)過(guò)阻尼檢波器各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試研究也受到廣泛的重視。迫切需要研制出具有測(cè)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(chǎng)工況下使用方便靈活、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)的測(cè)試儀。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型就是為了解決目前測(cè)試儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)阻尼檢波器的參數(shù)測(cè)試的技術(shù)問(wèn)題，提供一種檢波器參數(shù)測(cè)試裝置。本實(shí)用新型提供一種檢波器的參數(shù)測(cè)試裝置，其包括控制、運(yùn)算處理裝置，用于中央控制和計(jì)算處理數(shù)據(jù)；A/D、D/A采集模塊，用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，以及用于將采模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；濾波驅(qū)動(dòng)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(hào)，以及用于調(diào)理由待測(cè)檢波器發(fā)出的模擬信號(hào)；測(cè)試器，用于連接檢波器和所述濾波驅(qū)動(dòng)模塊，傳輸所述模擬信號(hào)；隔振裝置，用于放置檢波器，實(shí)現(xiàn)檢波器與外界振動(dòng)的隔離。所述濾波驅(qū)動(dòng)模塊與所述A/D、D/A采集模塊內(nèi)置于所述控制、運(yùn)算處理裝置內(nèi)，所述A/D、D/A采集模塊通過(guò)總線(xiàn)接口與所述控制、運(yùn)算處理裝置交換數(shù)據(jù)。所述控制、運(yùn)算處理裝置包括人機(jī)接口，用于顯示器顯示、用戶(hù)輸入操作、遠(yuǎn)程管理等，還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、輸出，用于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、打印等。優(yōu)選地，控制、運(yùn)算處理裝置內(nèi)置ISA總線(xiàn)接口，并設(shè)有人機(jī)接口 ；A/D、D/A采集模塊是16位的ISA總線(xiàn)接口數(shù)據(jù)采集板卡；A/D、D/A采集模塊通過(guò)所述ISA總線(xiàn)接口與所述控制、運(yùn)算處理裝置交換數(shù)據(jù)。為此，本實(shí)用新型提供的檢波器參數(shù)測(cè)試方法包括A、首先由控制、運(yùn)算處理裝置指示A/D、D/A采集模塊發(fā)出模擬信號(hào)，此模擬信號(hào)為階躍信號(hào)，該模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)理后，通過(guò)測(cè)試器輸出給待測(cè)檢波器以激勵(lì)其動(dòng)作。此階躍信號(hào)的直流電壓大小為使檢波器懸體到達(dá)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(kāi)平衡位置的距離過(guò)大，有可能碰到上下頂蓋；電壓太低，檢波器懸體位移過(guò)小，檢波器階躍響應(yīng)輸出為一小信號(hào)，其信噪比小，測(cè)試結(jié)果不可靠，所以參照國(guó)外的欠阻尼檢波器參數(shù)測(cè)試儀SMT200的階躍測(cè)試規(guī)范要求，此階躍信號(hào)電壓的大小為使檢波器懸體到達(dá)其最大位移的O. 5 O. 7倍處。B、檢波器受到階躍信號(hào)激勵(lì)動(dòng)作后，會(huì)反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)，此響應(yīng)信號(hào)通過(guò)測(cè)試器傳輸?shù)綖V波驅(qū)動(dòng)模塊經(jīng)過(guò)調(diào)理后，作為階躍響應(yīng)信號(hào)傳輸給A/D、D/A采集模塊，A/D、D/A采集模塊從階躍響應(yīng)信號(hào)上采集到極大值點(diǎn)的幅值A(chǔ)O及時(shí)刻t，再?gòu)碾A躍響應(yīng)信號(hào)上采集到拐點(diǎn)的幅值A(chǔ)l，這個(gè)拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻恰好是2t時(shí)刻；C、根據(jù)檢波器的階躍響應(yīng)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(yīng)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(duì)阻尼系數(shù)，由控制、運(yùn)算處理裝置計(jì)算出阻尼系數(shù)。對(duì)所述⑴求解，計(jì)算出阻尼系數(shù)。若ζ > 1，相對(duì)阻尼系數(shù)的表達(dá)式為
ζ
·AO _ (ζ + ^lc2-1)^
~Α\~2ζ本實(shí)用新型中采用牛頓迭代插值法進(jìn)行求解。其中一個(gè)初值為
S =—^—Λ AOA Al本實(shí)用新型優(yōu)選的技術(shù)方案還包括步驟D:對(duì)所述(I)式求二階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行求解，二階求導(dǎo)等于O得出下式
r \n(c + jc2-l)/0=Pr=1
2WC -I，由控制、運(yùn)算處理裝置計(jì)算出自然頻率。本實(shí)用新型過(guò)阻尼檢波器的參數(shù)裝置及測(cè)試方法可以實(shí)現(xiàn)過(guò)阻尼檢波器參數(shù)的測(cè)量，測(cè)試精度高重復(fù)性好，穩(wěn)定可靠具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。裝置具有體積小、重量輕、攜帶方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，和微機(jī)的連接方便快捷，DOS或WINDOWS操作界面，人機(jī)界面直觀(guān)友好，可進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析、打印，另外還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。該測(cè)試算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，精度高，測(cè)試速度快，從而為過(guò)阻尼檢波器的測(cè)試提供了理論依據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法及其測(cè)試
>j-U ρ α裝直。本實(shí)用新型進(jìn)一步的特征和方面，將在以下參考附圖的具體實(shí)施方式
的描述中，得以清楚地記載。

圖I為本實(shí)用新型的過(guò)阻尼檢波器參數(shù)測(cè)試裝置的示意圖。圖2為過(guò)阻尼檢波器的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)圖。圖3為本實(shí)用新型的參數(shù)測(cè)試方法流程圖。圖4為本實(shí)用新型過(guò)阻尼檢波器參數(shù)測(cè)試方法獲得的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖，以具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)D1，本裝置中的A/D、D/A采集模塊采用的是16位的ISA總線(xiàn)接口的數(shù)據(jù)采集模塊，輸出的模擬信號(hào)在IV幅度時(shí)失真度小于O. 01%。在實(shí)際測(cè)試中也可以根據(jù)檢波器的不同品種及測(cè)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(yùn)算處理裝置采用的是定制的內(nèi)置ISA總線(xiàn)接口的一體化工控機(jī)，實(shí)際應(yīng)用中也可以結(jié)合數(shù)據(jù)采集模塊的總線(xiàn)接口選擇合適的上位機(jī)。此外總線(xiàn)接口也可以根據(jù)需要選擇，USB、PCI、PXI等總線(xiàn)接口都可采用。本裝置的控制運(yùn)算處理裝置I上還可連接輸出及存儲(chǔ)裝置8等。本實(shí)施例中，選用的試樣為PSA-13A檢波器，該檢波器經(jīng)中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院進(jìn)行鑒定，鑒定值如表I所示。其參數(shù)指標(biāo)為自然頻率13±5%取，線(xiàn)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(guó)測(cè)試技術(shù)研究院進(jìn)行鑒定使用的測(cè)試裝置體積大，測(cè)試速度慢，不適合批量測(cè)試使用，應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。參照?qǐng)D3，具體測(cè)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(fù)端子接在測(cè)試器4上。第二步，打開(kāi)控制、運(yùn)算處理裝置1，在人機(jī)接口 6測(cè)試設(shè)置菜單中的檢波器機(jī)芯指標(biāo)設(shè)置里面設(shè)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(xiàn)圈內(nèi)阻r。為830 Ω、檢波器的速度靈敏度Sa為56v/m/s、標(biāo)定檢波器靈敏度的激勵(lì)頻率fs為80Hz、已知分壓電阻R 為 500 Ω。在檢波器串指標(biāo)設(shè)置機(jī)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(zhǎng)度、引出電纜長(zhǎng)度。如果檢波器機(jī)芯指標(biāo)和檢波器串指標(biāo)已經(jīng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，測(cè)試時(shí)只需要打開(kāi)測(cè)試設(shè)置菜單選擇檢波器機(jī)芯規(guī)格為PSA-13A，檢波器串規(guī)格為PSA-13A_1*1即可。設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊測(cè)試菜單中的開(kāi)始選項(xiàng)測(cè)試選項(xiàng)進(jìn)入測(cè)試界面。第三步，測(cè)試時(shí)首先由控制、運(yùn)算處理裝置I指示A/D、D/A采集模塊2發(fā)出模擬信號(hào)，此模擬信號(hào)為階躍信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波驅(qū)動(dòng)模塊3調(diào)理后，通過(guò)測(cè)試器4輸出給待測(cè)檢波器7以激勵(lì)其動(dòng)作。階躍信號(hào)的大小為使檢波器懸體到達(dá)其最大位移的O. 7倍處。階躍電壓的表達(dá)式為
T,_ \ A^ilX,,,Mjr. + R) SM:2
iIl Λ/ο JPSA-13A檢波器以上的相關(guān)指標(biāo)都在測(cè)試設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的指標(biāo)根據(jù)上式由測(cè)試界面可計(jì)算出PSA-13A檢波器的階躍測(cè)試電壓為I. 126V。檢波器受到階躍信號(hào)激勵(lì)動(dòng)作后，會(huì)反饋?lái)憫?yīng)信號(hào)，參照?qǐng)D2過(guò)阻尼檢波器的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)圖。此響應(yīng)信號(hào)通過(guò)測(cè)試器4傳輸?shù)綖V波驅(qū)動(dòng)模塊3經(jīng)過(guò)調(diào)理后，作為階躍響應(yīng)信號(hào)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(yīng)信號(hào)上采集到極大值點(diǎn)的幅值A(chǔ)O及時(shí)刻t，再?gòu)碾A躍響應(yīng)信號(hào)上采集到拐點(diǎn)的幅值A(chǔ)l，這個(gè)拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻恰好是2t時(shí)刻，A/D、D/A采集模塊2采集到的信號(hào)發(fā)送給控制、運(yùn)算處理裝置1，再由控制、運(yùn)算處理裝置I計(jì)算出檢波器阻尼系數(shù)和自然頻率，具體的計(jì)算算法步驟如下[0032]由檢波器的階躍響應(yīng)電壓方程
權(quán)利要求1.一種檢波器參數(shù)測(cè)試裝置，其特征是包括 控制、運(yùn)算處理裝置，用于中央控制和計(jì)算處理數(shù)據(jù)； A/D、D/A采集模塊，用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，以及用于將模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào); 濾波驅(qū)動(dòng)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(hào)，以及用于調(diào)理由檢波器發(fā)出的模擬信號(hào)； 所述濾波驅(qū)動(dòng)模塊與所述A/D、D/A采集模塊內(nèi)置于所述控制、運(yùn)算處理裝置內(nèi)； 測(cè)試器，用于連接檢波器和所述濾波驅(qū)動(dòng)模塊，傳輸所述模擬信號(hào)； 隔振裝置，用于放置檢波器，實(shí)現(xiàn)檢波器與外界振動(dòng)的隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢波器參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于 所述控制、運(yùn)算處理裝置內(nèi)置ISA總線(xiàn)接口，并設(shè)有人機(jī)接口 ； 所述A/D、D/A采集模塊是16位的ISA總線(xiàn)接口數(shù)據(jù)采集板卡； 所述A/D、D/A采集模塊通過(guò)所述ISA總線(xiàn)接口與所述控制、運(yùn)算處理裝置交換數(shù)據(jù)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種檢波器參數(shù)測(cè)試裝置，其解決了目前測(cè)試儀無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)阻尼檢波器的參數(shù)測(cè)試的技術(shù)問(wèn)題。其包括控制、運(yùn)算處理裝置，A/D、D/A采集模塊，濾波驅(qū)動(dòng)模塊，測(cè)試器和隔振裝置。其首先給檢波器一個(gè)階躍信號(hào)，然后采集檢波器的階躍響應(yīng)信號(hào)，計(jì)算出阻尼系數(shù)、自然頻率、靈敏度、電阻；其次給一個(gè)正弦信號(hào)，然后采集檢波器的正弦響應(yīng)信號(hào)，計(jì)算出失真度。其可廣泛應(yīng)用于檢波器參數(shù)檢測(cè)中。
文檔編號(hào)G01V13/00GK202614956SQ20122021192
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)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(cāng), 唐曉剛, 劉永川 申請(qǐng)人:威海雙豐物探設(shè)備股份有限公司