专利名称：一种检波器参数测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器参数测试装置，具体说是一种检波器参数测试装置。
背景技术：
目前，石油勘探领域使用的地震检波器一般为相对阻尼系数ζ< I的检波器，这种检波器为欠阻尼地震检波器，目前主要采用SMT200测试仪对各项参数进行测试，SMT200测试仪只能测试小阻尼检波器的参数。随着石油勘探进一步的发展需求，又出现了相对阻 尼系数 > I的过阻尼地震检波器，这种过阻尼地震检波器的响应函数呈单峰，避免了采用常规地震检波器时回波信号中存在上下波动的拖尾峰的干扰，特别有利于分辨薄的地质分层，被越来越多的用户所采用，但是由于这种过阻尼地震检波器的响应函数呈单峰，目前的SMT200测试仪无法完成这种过阻尼地震检波器的参数测试，尤其是阻尼系数和频率的测试，因此，对过阻尼检波器各项参数测试研究也受到广泛的重视。迫切需要研制出具有测试精度高一致性好、稳定可靠具有结构紧凑、体积小、重量轻、现场工况下使用方便灵活、价格便宜等优点的测试仪。
发明内容本实用新型就是为了解决目前测试仪无法实现对过阻尼检波器的参数测试的技术问题，提供一种检波器参数测试装置。本实用新型提供一种检波器的参数测试装置，其包括控制、运算处理装置，用于中央控制和计算处理数据；A/D、D/A采集模块，用于将数字信号转换成模拟信号，以及用于将采模拟信号转换为数字信号；滤波驱动模块，用于调理从所述A/D、D/A采集模块输出的模拟信号，以及用于调理由待测检波器发出的模拟信号；测试器，用于连接检波器和所述滤波驱动模块，传输所述模拟信号；隔振装置，用于放置检波器，实现检波器与外界振动的隔离。所述滤波驱动模块与所述A/D、D/A采集模块内置于所述控制、运算处理装置内，所述A/D、D/A采集模块通过总线接口与所述控制、运算处理装置交换数据。所述控制、运算处理装置包括人机接口，用于显示器显示、用户输入操作、远程管理等，还包括数据存储、输出，用于数据的统计、存储、打印等。优选地，控制、运算处理装置内置ISA总线接口，并设有人机接口 ；A/D、D/A采集模块是16位的ISA总线接口数据采集板卡；A/D、D/A采集模块通过所述ISA总线接口与所述控制、运算处理装置交换数据。为此，本实用新型提供的检波器参数测试方法包括A、首先由控制、运算处理装置指示A/D、D/A采集模块发出模拟信号，此模拟信号为阶跃信号，该模拟信号经过滤波驱动模块调理后，通过测试器输出给待测检波器以激励其动作。此阶跃信号的直流电压大小为使检波器悬体到达其最大位移的O. 5 O. 7倍处；如果此直流电压太高，检波器悬体离开平衡位置的距离过大，有可能碰到上下顶盖；电压太低，检波器悬体位移过小，检波器阶跃响应输出为一小信号，其信噪比小，测试结果不可靠，所以参照国外的欠阻尼检波器参数测试仪SMT200的阶跃测试规范要求，此阶跃信号电压的大小为使检波器悬体到达其最大位移的O. 5 O. 7倍处。B、检波器受到阶跃信号激励动作后，会反馈响应信号，此响应信号通过测试器传输到滤波驱动模块经过调理后，作为阶跃响应信号传输给A/D、D/A采集模块，A/D、D/A采集模块从阶跃响应信号上采集到极大值点的幅值AO及时刻t，再从阶跃响应信号上采集到拐点的幅值Al，这个拐点对应的时刻恰好是2t时刻；C、根据检波器的阶跃响应电压方程AO : BLX(t) = ^f0l β-ζω^~βω^ζ2-υ + e-,h) (!)其中，上述公式中，BL的乘积电磁感应常数，Otl为检波器固有角频率，XtlS阶跃发生前，悬体产生稳定的位移， 为检波器的相对阻尼系数，由控制、运算处理装置计算出阻尼系数。对所述⑴求解，计算出阻尼系数。若ζ > 1，相对阻尼系数的表达式为
ζ
·AO _ (ζ + ^lc2-1)^
~Α\~2ζ本实用新型中采用牛顿迭代插值法进行求解。其中一个初值为
S =—^—Λ AOA Al本实用新型优选的技术方案还包括步骤D:对所述(I)式求二阶导数进行求解，二阶求导等于O得出下式
r \n(c + jc2-l)/0=Pr=1
2WC -I，由控制、运算处理装置计算出自然频率。本实用新型过阻尼检波器的参数装置及测试方法可以实现过阻尼检波器参数的测量，测试精度高重复性好，稳定可靠具有结构紧凑的优点。装置具有体积小、重量轻、携带方便、价格便宜等优点，和微机的连接方便快捷，DOS或WINDOWS操作界面，人机界面直观友好，可进行数据存储、统计分析、打印，另外还可以进行远程管理。该测试算法简单，易于实现，精度高，测试速度快，从而为过阻尼检波器的测试提供了理论依据、实现算法及其测试
>j-U ρ α装直。本实用新型进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式
的描述中，得以清楚地记载。
图I为本实用新型的过阻尼检波器参数测试装置的示意图。图2为过阻尼检波器的阶跃响应曲线图。图3为本实用新型的参数测试方法流程图。图4为本实用新型过阻尼检波器参数测试方法获得的阶跃响应曲线图。
具体实施方式
以下参照附图，以具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。参照图1，本装置中的A/D、D/A采集模块采用的是16位的ISA总线接口的数据采集模块，输出的模拟信号在IV幅度时失真度小于O. 01%。在实际测试中也可以根据检波器的不同品种及测试需求可以选用24位或更高精度的数据采集模块。本装置中的控制、运算处理装置采用的是定制的内置ISA总线接口的一体化工控机，实际应用中也可以结合数据采集模块的总线接口选择合适的上位机。此外总线接口也可以根据需要选择，USB、PCI、PXI等总线接口都可采用。本装置的控制运算处理装置I上还可连接输出及存储装置8等。本实施例中，选用的试样为PSA-13A检波器，该检波器经中国测试技术研究院进行鉴定，鉴定值如表I所示。其参数指标为自然频率13±5%取，线圈电阻830±59^，速度 灵敏度(80Hz)56±5%V/m/s，阻尼I. 78±10%，谐波失真彡O. 1%。中国测试技术研究院进行鉴定使用的测试装置体积大，测试速度慢，不适合批量测试使用，应用于实验室测试。参照图3，具体测试步骤如下第一步，将检波器7固定在隔振装置5上，将检波器7的正负端子接在测试器4上。第二步，打开控制、运算处理装置1，在人机接口 6测试设置菜单中的检波器机芯指标设置里面设置PSA-13A检波器的参数。PSA-13A检波器的自然频率为13Hz、检波器悬体质量M为11. 5g、检波器悬体的最大位移Xm为2mm、检波器的线圈内阻r。为830 Ω、检波器的速度灵敏度Sa为56v/m/s、标定检波器灵敏度的激励频率fs为80Hz、已知分压电阻R 为 500 Ω。在检波器串指标设置机芯是否并联电阻、并联电阻值、串联数、并联数、电缆电阻率、间距电缆长度、引出电缆长度。如果检波器机芯指标和检波器串指标已经在数据库中，测试时只需要打开测试设置菜单选择检波器机芯规格为PSA-13A，检波器串规格为PSA-13A_1*1即可。设置完毕后，点击测试菜单中的开始选项测试选项进入测试界面。第三步，测试时首先由控制、运算处理装置I指示A/D、D/A采集模块2发出模拟信号，此模拟信号为阶跃信号，经过滤波驱动模块3调理后，通过测试器4输出给待测检波器7以激励其动作。阶跃信号的大小为使检波器悬体到达其最大位移的O. 7倍处。阶跃电压的表达式为
T,_ \ A^ilX,,,Mjr. + R) SM:2
iIl Λ/ο JPSA-13A检波器以上的相关指标都在测试设置数据库中保存，根据数据库中保存的指标根据上式由测试界面可计算出PSA-13A检波器的阶跃测试电压为I. 126V。检波器受到阶跃信号激励动作后，会反馈响应信号，参照图2过阻尼检波器的阶跃响应曲线图。此响应信号通过测试器4传输到滤波驱动模块3经过调理后，作为阶跃响应信号传输给A/D、D/A采集模块2，A/D、D/A采集模块2从阶跃响应信号上采集到极大值点的幅值AO及时刻t，再从阶跃响应信号上采集到拐点的幅值Al，这个拐点对应的时刻恰好是2t时刻，A/D、D/A采集模块2采集到的信号发送给控制、运算处理装置1，再由控制、运算处理装置I计算出检波器阻尼系数和自然频率，具体的计算算法步骤如下[0032]由检波器的阶跃响应电压方程
权利要求1.一种检波器参数测试装置，其特征是包括 控制、运算处理装置，用于中央控制和计算处理数据； A/D、D/A采集模块，用于将数字信号转换成模拟信号，以及用于将模拟信号变为数字信号; 滤波驱动模块，用于调理从所述A/D、D/A采集模块输出的模拟信号，以及用于调理由检波器发出的模拟信号； 所述滤波驱动模块与所述A/D、D/A采集模块内置于所述控制、运算处理装置内； 测试器，用于连接检波器和所述滤波驱动模块，传输所述模拟信号； 隔振装置，用于放置检波器，实现检波器与外界振动的隔离。
2.根据权利要求I所述的检波器参数测试装置，其特征在于 所述控制、运算处理装置内置ISA总线接口，并设有人机接口 ； 所述A/D、D/A采集模块是16位的ISA总线接口数据采集板卡； 所述A/D、D/A采集模块通过所述ISA总线接口与所述控制、运算处理装置交换数据。
专利摘要本实用新型涉及一种检波器参数测试装置，其解决了目前测试仪无法实现对过阻尼检波器的参数测试的技术问题。其包括控制、运算处理装置，A/D、D/A采集模块，滤波驱动模块，测试器和隔振装置。其首先给检波器一个阶跃信号，然后采集检波器的阶跃响应信号，计算出阻尼系数、自然频率、灵敏度、电阻；其次给一个正弦信号，然后采集检波器的正弦响应信号，计算出失真度。其可广泛应用于检波器参数检测中。
文档编号G01V13/00GK202614956SQ20122021192
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者孙晓辉, 颜永安, 田殿仓, 唐晓刚, 刘永川 申请人:威海双丰物探设备股份有限公司