多参数地震检波器测试仪关键技术研究

发布时间：2018-03-13 03:22

  本文选题：地震检波器　切入点：差分　出处：《天津科技大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：地震检波器是矿产资源勘探技术中重要的组成部分,其性能的优劣直接决定勘探结果的准确性,这对地震检波器的性能提出了非常严格的要求。多数生产地震检波器的企业致力于各种检波器的研发,已有多种地震检波器产品。目前的检波器测试仪器已经不能满足市场需求,本文针对宽频检波器的测试仪进行了研究。设计中考虑到传统检波器的测试,所研究的测试仪具有两种检波器的测试功能。课题的关键技术包括:①对宽频检波器进行理论分析、模型建立和测试方法的研究,结合宽频检波器的特点,实现两种检波器参数的测试;②测试方法的改进:采用差分技术实现失真度测试电路设计,使测试精度达到万分之一。③对通信方式进行分析,选用短距离传输效率较高的串口通信技术,编写上位机串口驱动程序以及完成下位机串口电路的设计,实现两级数据的传输。地震检波器的主要参数有:直流电阻、自然频率、阻尼、灵敏度和失真度。本课题将参数的测试分为两部分:(1)通过激励源的双通道输出差模正弦波,然后对通过检波器后的正弦激励信号进行采集,由单片机以串口通信的方式将采集得到的数据上传上位机,进行FFT变换及算法处理,得到失真度;(2)激励源的单通道输出稳定的直流电平,通过切换开关,先实现电压测试,再实现直流电阻测试,采用单片数模转换芯片DAC1282产生直流和交流激励信号进行参数的测试,测试结果通过上位机PC端Visual Studio 2012的用户显示界面进行显示。本论文完成的主要任务有四个:第一,建立数学模型,分析地震检波器各项参数的计算方法,讨论各参数的测试原理以及测试方法。对地震检波器的关键技术进行可行性分析,从理论上找出以上四项关键技术的可行性方案后,对其进行电路设计。第二,构建总体设计模型,对多参数测试仪的硬件电路部分进行分析、设计以及PCB板的制作。微处理器采用TI公司研制的MSP430F5438a单片机,应用其Flash内存大的特点完成对数据的存储。激励源采用DAC1282完成直流电压和交流电压的信号产生,采用全差分设计方式的数据采集板ADS1282完成信号的采集。第三,对测试仪软件部分进行设计和调试。软件部分包括下位机软件和上位机软件。完成了单片机程序、上下位机两级串口通信程序和上位机部分程序的编写工作。第四,完成了对地震检波器测试系统的性能测试。通过对过阻尼和欠阻尼的地震检波器参数的测试,符合检波器测试仪国家标准,并且测试仪的准确性、重复性和抗干扰等各项性能指标良好。
[Abstract]:Seismic geophone is an important part of mineral resources exploration technology, and its performance directly determines the accuracy of exploration results. This puts forward very strict requirements for the performance of the geophone. Most enterprises producing the geophone are committed to the research and development of various geophone. There are many kinds of geophone products. At present, the testing instrument of geophone can not meet the market demand. In this paper, the testing instrument of wideband geophone is studied, and the test of traditional geophone is considered in the design. The key techniques of the research include the theoretical analysis of the wideband geophone, the establishment of the model and the research of the test method, combining the characteristics of the wideband detector, the key technologies of the subject are as follows: 1. The improvement of two testing methods of geophone parameters is realized: the design of distortion testing circuit is realized by using difference technique, and the test precision reaches 1/10000. 3 to analyze the communication mode. The serial communication technology with high efficiency of short distance transmission is selected, the serial port driver of the upper computer and the design of the serial circuit of the lower computer are written to realize the transmission of two levels of data. The main parameters of the geophone are: DC resistance, natural frequency, natural frequency, and so on. Damping, sensitivity and distortion. In this paper, the parameters are divided into two parts: 1) the differential mode sinusoidal wave is output through the two channels of excitation source, and then the sinusoidal excitation signal after passing the detector is collected. By serial communication, the collected data is uploaded to the host computer, the FFT transform and algorithm processing are carried out, and the single channel output stable DC level of the distortion source is obtained. The voltage test is realized first by switching the switch. Then the DC resistance test is realized, and the DC and AC excitation signals are generated by the single chip digital-to-analog conversion chip (DAC1282) to test the parameters. The test results are displayed through the user display interface of Visual Studio 2012 on PC. The main tasks of this paper are as follows: first, the mathematical model is established, and the calculation method of the geophone parameters is analyzed. This paper discusses the testing principle and method of each parameter, analyzes the feasibility of the key technology of the geophone, finds out the feasibility scheme of the above four key technologies theoretically, and designs the circuit of the geophone. The overall design model is constructed, the hardware circuit of the multi-parameter tester is analyzed, and the PCB board is made. The microprocessor adopts MSP430F5438a single chip microcomputer developed by TI Company. It uses the characteristics of large Flash memory to complete the data storage. The excitation source uses DAC1282 to complete the DC voltage and AC voltage signal generation, and uses the fully differential design data acquisition board ADS1282 to complete the signal acquisition. The software part of the tester is designed and debugged. The software part includes the software of the lower computer and the software of the host computer. The program of single chip microcomputer, the two level serial port communication program of the upper and lower computer and the part of the program of the upper and lower computer are completed. 4th, The performance test of the seismic geophone testing system is completed. By testing the parameters of the overdamped and underdamped geophone, it conforms to the national standard of the geophone tester, and the accuracy of the tester. Repeatability and anti-interference are good.
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P631.436

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本文编号：1604584