基于直流激励的检波器测试仪研制

发布时间：2017-11-09 16:02

  本文关键词：基于直流激励的检波器测试仪研制

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【摘要】：地震检波器(传感器)是地震勘探系统的最前端,它负责将地面振动信号转换为电信号,供后续的地震仪进行采集。检波器是地震勘探系统的重要组成部分,它的性能质量影响着地震数据获取的优劣,关系到地震勘探效果的好坏。动圈检波器是众多地震检波器中的一种,凭借着高性价比以及耐用性等优点,动圈检波器成为地震勘探领域使用最为广泛的传感器。在大规模地震勘探施工之前,成千上万的动圈检波器需要进行参数测试,以筛选出性能合格的检波器用于作业,此外,在检波器的日常存放和保管过程中,也需要进行定期地月检或者年检,因此,检波器测试仪的研制具有重要的实际意义。检波器有自然频率、阻尼系数以及灵敏度等诸多参数,不同的参数代表着检波器不同的性能指标。检波器测试仪是用于测试检波器各项参数的仪器,它能客观评价一个检波器的参数是否随着时间或者环境等条件的变化而发生改变,并凭此判断检波器是否损坏以及能否正常使用。目前,物探工作者和科研人员使用的检波器测试仪大都是基于直流激励法而研制的。这种方法通过给检波器施加一定大小的电流进行激励,然后断开电流,采集检波器的响应输出,根据输出电压曲线计算得到检波器的相关参数。然而,在使用直流激励法测试检波器时,对于激励电流如何选取一直都没有明确的标准,部分检波器测试仪在研制时,由于设计者没有考虑到激励电流的幅度可能会对测试精度产生影响,随意设置激励电流的大小,从而造成测试仪在对部分检波器进行测试时误差较大、测试精度较低。激励电流的选取缺乏统一及明确的标准,也给部分试图自主研制测试仪的科研人员带来了理论上的巨大障碍,一定程度上影响了仪器研制的进度。因此,为了彻底弄清直流激励法测试检波器时激励电流的选取原则,本文在理论分析及实验验证方面做了大量的工作。首先从理论上分析了激励电流的幅值对检波器响应电压所产生的影响,然后进行了充分的实验验证。实验中,使用幅度不同的电流去激励检波器,获取不同组的参数测试结果。对比不同幅度激励电流所对应的参数测试结果,判断各组测试结果的精度及优劣,分析不同幅度的激励电流对检波器测试精度造成的影响,最终得到了激励电流幅度的选取原则,为检波器测试仪的研制提供了强有力的理论支撑。根据检波器各项参数的测试原理,结合激励电流选取的原则,构建了以ARM处理器为核心的嵌入式Linux硬件平台。测试仪主要由测试信号产生电路、数据采集通道、ARM主控电路、CF卡存储电路以及用于人机交互的串口触摸屏电路组成。在检波器测试仪的研制过程中,针对检波器各项参数的差异性,设计了不同的测试程序。实验中,用自主研制的测试仪对CDJ-Z60型检波器进行了参数测试,测试结果与厂家的参考指标非常接近,说明了测试仪具有良好的整体测试效果。为了进一步验证检波器测试仪的测试精度,选用了LCR测试仪和配备了激光测振仪的高精度振动台对两种检波器进行测试,将测试结果与检波器测试仪测得的结果进行对比,以评价测试仪的精度。实验表明,本课题所研制的检波器测试仪能够准确地测试检波器的阻尼系数、自然频率、灵敏度、失真度、直流内阻、漏电阻、噪声以及极性等参数,测试精度高、测试效果良好。凭借着高精度、高性价比以及容易操作等优点,测试仪能够有效地应用于实验室或者野外等现场测试场合。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.436

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本文编号：1162545