常規(guī)動圈式地震檢波器測試現(xiàn)狀及漏洞分析

劉巖

（西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院，陜西西安，710065）

0 引言

地震檢波器在地震勘探領(lǐng)域的地位非常重要，它的工作原理是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，即將機(jī)械信號轉(zhuǎn)換成電信號。在地震勘探中進(jìn)行檢波器的校準(zhǔn)，在生產(chǎn)中測試地震檢波器的參數(shù)信息，精準(zhǔn)測試是檢波器的基礎(chǔ)。那么，檢波器測試儀所使用的參數(shù)測試方法的研究對實際地震檢波器的生產(chǎn)和地震勘探工作都有著非常重大的意義。

動圈式地震檢波器主要分為實驗室計量校準(zhǔn)法以及現(xiàn)場測試法。這兩種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。實驗室計量校準(zhǔn)法相對于現(xiàn)場測試法測試結(jié)果準(zhǔn)確度高；現(xiàn)場測試法具有測試簡單，適應(yīng)性強(qiáng)，但測試的結(jié)果不準(zhǔn)確，直接影響結(jié)果。如何解決這種問題就是本課題研究的目的所在。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

檢波器本身是一種振動傳感器，在地震勘探過程中的作用非常重要。這里主要對振動臺法和直流激勵法進(jìn)行介紹。

各個計量實驗室和儀器儀表檢測單位一般都是采用振動臺測量法，這種測量方法測量出來的參數(shù)值比較準(zhǔn)確。振動臺測試方法的原理是輸入一個電脈沖信號，經(jīng)過信號發(fā)生器傳送給功率放大器，然后傳到振動臺，使振動臺臺面產(chǎn)生垂直或水平方向的正弦振動，在振動臺上的檢波器檢波器產(chǎn)生響應(yīng)，這個響應(yīng)將檢波器的各個參數(shù)反饋出來。在20世紀(jì)中期，振動測量沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，每個國家按照自己的標(biāo)準(zhǔn)測量，使得振動測試結(jié)果各不相同。為了統(tǒng)一振動測量標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)了互易測試技術(shù)，它的出現(xiàn)大大降低了測量誤差，使測量技術(shù)邁上新的臺階。20世紀(jì)60年代，出現(xiàn)了激光干涉技術(shù)，這種技術(shù)幾乎覆蓋了所有的振動幅值范圍，測量準(zhǔn)確度大大提高。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，近年來尤其是計算機(jī)技術(shù)、信號分析模擬技術(shù)和電子科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)算法與軟件仿真等，可以精確的計算出振動參數(shù)，將許多理論上的研究轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實。

動圈式地震檢波器是地震勘探現(xiàn)場主要采用的儀器，其測試一般采用直流激勵法。直流激勵方法是當(dāng)電流斷開時，利用檢測器的輸出阻尼正弦波的第一和第二峰值的幅度向檢測器提供恒定電流，以測試檢波器的參數(shù)。20世紀(jì)80年代中后期，出現(xiàn)了SMT-100等地震檢波器，這種檢波器的使用和推廣，能使得儀器公司使用直流激勵法來測試地震檢波器的參數(shù)。這是因為直流激勵測試儀做的簡小，攜帶方便，測試速度快，尤其是對現(xiàn)場進(jìn)行成串測試。目前，市場上主要就是采用地震檢波器使用直流激勵方法來測試地震檢波器的性能。

2 動圈式檢波器阻尼系數(shù)

動圈式檢波器阻尼比公式為：

阻尼系數(shù)Bt較大(如大于0.6)時，A2將很小，針對這種現(xiàn)象，采用一種新的測量方法——線性擬合法，借助于數(shù)理統(tǒng)計方法中的相關(guān)性分析和顯著性檢驗，對包含的測試函數(shù)或依次進(jìn)行篩選以建立較合適的模型。該方法避免了第二個峰值過小的問題。

針對測試過程中，給檢波器一個正弦脈沖，檢波器本身的原因或者是外界干擾問題，測得的波形會產(chǎn)生“毛刺”，“毛刺”的產(chǎn)生是過零時間不定造成的。在計算過程中，會造成誤差過零時間不定，產(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，會直接影響到檢測的準(zhǔn)確性與可靠性，這就需要更改測試方法來消除誤差。

3 動圈式檢波器靈敏度

3.1 振動臺測試法

3.2 電模擬測試法

下式就是檢波器靈敏度G的計算公式：

靈敏度的測量結(jié)果有其局限性，靈敏度的值離不開阻尼系數(shù)和自然頻率，若前兩項結(jié)果誤差大，將直接導(dǎo)致靈敏度的計算誤差增大。

直流激勵法測量檢波器靈敏度的值的根本是：必須消除這種測量方法所固有的方法誤差，（1）當(dāng)動圈真正開始回落時，求出此時的激勵電流I0值；（2）剔除放電脈沖對阻尼振蕩曲線的影響。

軟測量是一種很好的消除這種測量方法固有的誤差的方法。軟測量是一種新興技術(shù)，其基本思想是通過數(shù)學(xué)使用難以檢測的量有密切相關(guān)且易于檢測的量（以下稱為輔助變量），通過模型運(yùn)行分析，得到主變量的估算值。

4 動圈式檢波器假頻

測試假頻可采用旋轉(zhuǎn)激振或水平激振方式。

實驗室這種檢測假頻的測試方法只是根據(jù)實驗室測試總結(jié)的一種方法，測試結(jié)果沒有現(xiàn)場得到的數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)相關(guān)學(xué)者研究現(xiàn)狀，找出可行的測試方案。對假頻測試方法分析，測出其準(zhǔn)確性尤為重要。

圖2 測試方法

假頻在實際地震勘探過程中不可避免，如何消除假頻的影響尤為重要。羅亦銀等在《地震檢波器偽信號及假頻的探討》中對假頻信號進(jìn)行了探討，并提出一些假頻測量方法模型。但都沒有現(xiàn)場應(yīng)用的數(shù)據(jù)實驗。如何解決假頻測量準(zhǔn)確性，需要找尋新的方法。

5 總結(jié)

本文旨在對現(xiàn)有動圈式地震檢波器參數(shù)測試方法現(xiàn)狀進(jìn)行分析，找出在測試過程中出現(xiàn)的一些不可避免的問題，如阻尼系數(shù)過大，測試誤差增大，試采用線性擬合法來減小誤差；測阻尼波形如何消除“毛刺”；直流激勵法如何消除固有誤差；如何消除假頻的影響等。

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