技术领域
[0001] 本
发明涉及检波器测试仪器领域，更具体地讲，涉及一种
地震波检波器测试系统及方法。
背景技术
[0002] 石油工业一直是我国国民经济的重要支脉，那么勘探开采石油显得尤其重要。石油勘探技术我们时时刻刻都离不开地震检波器，而地震波检波器的好坏直接影响着勘探数据的结果，所以必须定期用检波器测试仪对地震波检波器各参数进行测试。地震波检波器测试仪是保证地震波检波器正常工作的重要设备，也是保证
地震勘探采集数据准确的重要设备。但是，目前国内外检波器测试仪仍不成熟。国产地震波检波器的测试系统只适于在物探公司内使用，不适于野外现场使用，并且地震波检波器必须在出发前预先测定好；国外地震波检波器的测试系统由于价格昂贵，不能大规模的使用，只能少量使用，一旦损坏大多报废，造成了极大的浪费。
[0003] 随着物探技术的发展，超多道次采集项目将逐渐成为未来的主流，保证数量庞大的地震波检波器能正常工作是保证地震
数据采集准确的重要一环，但是通常现有的地震波检波器测试仪已无法满足这一需求。针对
现有技术存在的弊端以及借鉴国外产品的优点和克服国内产品的缺点的
基础上，本发明提供了一种通过无线方式进行测试数据的传输，并采用便携式移动设备进行
人机交互控制和对传输的测试数据进行参数性能测试的地震波检波器测试系统及方法，本发明对地震波检波器进行性能测试具有高
精度、高性能、适应性强的优点。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种高精度、高性能、适应性强的地震波检波器测试系统及方法。
[0005] 根据本发明的一方面，提供一种地震波检波器测试系统。所述测试系统包括：主机装置，用于实时采集并无线传输地震波检波器的脉冲
电压输出波 形数据；便携式移动终端，用于接收实时采集的脉冲电压输出
波形数据，并根据接收的波形数据对地震波检波器进行测试。
[0006] 在本发明的一个示例性
实施例中，主机装置可包括：激励源，产生脉冲
波数据，对脉冲波数据进行
数模转换，并将转换后生成的脉冲
电流传输至被测地震波检波器；
放大器，对被测地震波检波器在脉冲电流作用下发生振荡产生的脉冲电压数据进行放大处理；数据采集器，对放大处理后的脉冲电压数据进行实时采集和存储，得到脉冲电压输出波形数据；以及
嵌入式系统，控制激励源、放大器、数据采集器，并将得到的脉冲电压输出波形数据无线传输至便携式移动终端。
[0007] 在本发明的一个示例性实施例中，所述无线传输可包括蓝牙无线传输和\或WiFi无线传输。
[0008] 在本发明的一个示例性实施例中，便携式移动终端被配置为：根据接收波形数据的第一波峰值和第二波峰值计算得到地震波检波器的性能参数值；将计算得到的性能参数值与地震波检波器的固有参数标准值进行对比判断，根据判断结果来确定待测地震波检波器是否正常。
[0009] 在本发明的一个示例性实施例中，所述性能参数值可包括自然
频率、湿度、灵敏度、固有
电阻、
泄漏度中的一种或两种以上参数值。
[0010] 根据本发明的另一方面，提供一种地震波检波器测试方法，包括以下步骤：实时采集并无线传输地震波检波器的脉冲电压输出波形数据；接收实时采集的脉冲电压输出波形数据，并根据接收的波形数据对地震波检波器进行测试。
[0011] 在本发明的一个示例性实施例中，所述实时采集并无线传输地震波检波器的脉冲电压输出波形数据的步骤可包括：产生脉冲波数据，对脉冲波数据进行数模转换，并将转换后生成的脉冲电流传输至被测地震波检波器；对被测地震波检波器在脉冲电流作用下发生振荡产生的脉冲电压数据进行放大处理；对放大处理后的脉冲电压数据进行实时采集和存储，得到脉冲电压输出波形数据；将得到的脉冲电压输出波形数据无线传输至便携式移动终端。
[0012] 在本发明的一个示例性实施例中，所述无线传输可包括蓝牙无线传输和\或WiFi无线传输。
[0013] 在本发明的一个示例性实施例中，所述接收实时采集的脉冲电压输出波形数据，并根据接收的波形数据对地震波检波器进行测试的步骤可包括：根 据接收波形数据的第一波峰值和第二波峰值计算得到地震波检波器的性能参数值；将计算得到的性能参数值与地震波检波器的固有参数标准值进行对比判断，根据判断结果来确定待测地震波检波器是否正常。
[0014] 在本发明的一个示例性实施例中，所述性能参数值可包括自然频率、湿度、灵敏度、固有电阻、泄漏度中的一种或两种以上参数值。
附图说明
[0015] 通过以下结合附图进行的描述，本发明的示例性实施例的以上和其他方面、特点和优点将会更加清楚，在附图中：
[0016] 图1是本发明示例性实施例的地震波检波器测试系统
框图；
[0017] 图2是本发明示例性实施例的地震波检波器测试系统的
硬件组成结构图；
[0018] 图3是本发明示例性实施例的地震波检波器测试方法的
流程图。
[0019] 在附图中，相同的标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。
具体实施方式
[0020] 提供以下参照附图的描述以帮助全面理解由
权利要求及其等同物限定的本发明的示例性实施例。以下参照附图的描述包括各种特定细节以帮助理解，但是所述特定细节将仅被视为示例性的。因此，本领域普通技术人员将意识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可对这里描述的实施例进行各种改变和
修改。此外，为了清晰和简要，可省略公知功能和结构的描述。
[0021] 以下描述和权利要求中使用的术语和词语不限于字面含义，而是仅由发明者使用以使得能够清楚和一致地理解本发明。因此，本领域技术人员应该清楚的是，提供本发明的示例性实施例的以下描述仅是说明的目的，而不是限制由权利要求及其等同物限定的本发明的目的。
[0022] 在下文中，首先描述本领域常用的用于地震波检波器测试的性能参数包括：
[0023] 1、湿度
[0024] 对于地震波检波器来说，湿度是一个极其重要的因素。其他许多性能参数都会受其影响，因此首先确定测量时地震波检波器内部的湿度。计算公式为：
[0025]
[0026] 其中，A1是脉冲电压的第一次波峰值，A2是脉冲电压的第二次波峰值，湿度是由第一次波峰值A1和第二次波峰值A2共同决定的，湿度太大时第一次波峰值A1将远大于第二次波峰值A2。
[0027] 2、自然频率
[0028] 自然频率是指地震波检波器的线圈自由状态下的自由频率，其值受湿度的影响，正常值一般在10HZ左右。计算公式：
[0029]
[0030] 其中，Bt是湿度值，A1是脉冲电压的第一次波峰值，A2是脉冲电压的第二次波峰值，T是脉冲电压第一次为零的时间值。
[0031] 3、灵敏度
[0032] 灵敏度的计算公式如下：
[0033]
[0034] 其中，I是流过的电流值，Fn是自然频率，Bt是湿度值，m是
质量，A1是脉冲电压的第一次波峰值。G的单位为(V/m/s)，正常值在28.8V/m/s上下
波动。若灵敏度严重偏离28.8V/m/s，将严重影响地震波测量结果。
[0035] 4、固有电阻
[0036] 通过在地震波检波器两端加载的恒定电压，将有一个电流流过的地震波检波器的内部线圈，测量其输出电流值可以得到地震波检波器的固有电阻参数，固有电阻的计算公式如下：
[0037]
[0038] 其中，Rc为固有电阻，I为电流值，U为电压值。
[0039] 5、泄漏度
[0040] 在地震波测量的过程中，如果地震波检波器的内部发生损坏破裂，则将其埋入地下进行测量时，产生的感应电流将流入大地，而造成输出端无输出结果。因此，必须在使用检波器之前进行泄漏程度的测试。
[0041]
[0042] 其中，R′为泄漏后的电阻值，Rc为固有电阻，I′为电流值，U为电压值。
[0043] 图1是示出本发明示例性实施例的地震波检波器测试系统的框图。
[0044] 参照图1，地震波检波器测试系统100包括主机装置101和便携式移动终端102。具体地，主机装置101用于实时采集并无线传输地震波检波器的脉冲电压输出波形数据。便携式移动终端102用于接收实时采集的脉冲电压输出波形数据，并根据接收的波形数据对地震波检波器进行测试。根据本发明的实施例，当所述地震波检波器测试系统100用于野外测试时，主机装置101可内置于具有一定野外防护性能的保护箱内进行使用，便携式移动终端102可预装载有用于测试
数据处理、计算测量和保存功能的计算测试
软件。主机装置101与便携式移动终端102之间通过无线方式进行数据传输。下面将参照图2来详细说明地震波检波器测试系统的硬件组成结构图。
[0045] 图2是示出本发明示例性实施例的地震波检波器测试系统的硬件组成结构图。
[0046] 参照图2，图中所示激励源201、放大器202、数据采集器203、嵌入式系统204、电源205为图1中主机装置101的组成单元，各部分之间通过
电缆进行连接通信。根据本发明的实施例，例如，激励源201可由
单片机、高精度数字模拟转换器DAC、复杂
可编程逻辑器件CPLD组成；放大器202可由高精度
运算放大器、复杂可编程逻辑器件CPLD组成，其放大倍数为1～
128倍；数据采集器203可由复杂可编程逻辑器件CPLD、24位模拟数字转换器ADC、
存储器组成，这里ADC可采用芯片为ADS7807的
模数转换器，其带有高速并行
接口且最高
采样速率可达100k SPS，具有16位
分辨率，其最大积分非线性误差仅为2LSB，并可做到16位不失码；嵌入式系统204可采用0.18μm互补金属
氧化物
半导体CMOS工艺，带有全性能的主
控制器MCU，
16KBinstruction caches和16KB data caches的三星ARM单片机；电源205可采用12V 7AH锂
电池组，经过电源变换出+5V、+12V、-12V、3.3V等电源，分别为激励源201、放大器202、数据采集器203、嵌入式系统204提供电源。图1中所示便携式移动终端102可采用装载有所需测试功能的计算机测试软件的
平板电脑，这里使用8英寸1920x1200高清彩色
触摸屏的平板电脑，计算机测试软件可采用VC++编程实现。然而，本发明不限于此。
[0047] 根据本发明的实施例，ARM通过控制激励源201中带电可擦可编程
只读存储器EEPROM产生脉冲波数据，脉冲波数据经过DAC进行D/A转换产生脉冲电流。脉冲电流经GEO模拟
电路调整后流入地震波检波器，引起地震波检波器振荡，产生脉冲电压。放大器202对被测地震波检波器输出的脉冲电压进行放大处理，然后，数据采集器203在ARM控制下，对放大器202处理后的脉冲电压进行实时采样处理，并将实时采样处理得到的脉冲电压的输出波形通过无线方式传输至便携式移动终端102，这里无线方式可采用蓝牙和\或WIFI两种无线方式进行数据传输，但本发明不限于此。
[0048] 返回图1，便携式移动终端102接收图2中嵌入式系统204控制传输的脉冲电压的输出波形，根据波形数据的第一波峰值A1和第二波峰值A2以及计算公式(1)(2)(3)计算得出地震波检波器的自然频率Fn、湿度Bt和灵敏度G参数值，再根据公式(4)(5)得到固有电阻Rc和泄漏度L，最后，将得出的性能参数值分别与地震波检波器的固有参数标准值进行对比判断，并根据判断结果来确定待测地震波检波器是否正常。例如，对地震波检波器进行测试，如果Fn固有标准值为10.0Hz，测试参数值为9.926Hz，则通过计算可以得到Fn的相对误差是-0.74％，假设对应的自然频率Fn的允许误差在±1％范围内，判断参数Fn正常，相应地，平板电脑测试软件上测试结果无提示。如果G的固有标准值为13.3V/(cm.s-1)，测试参数值为13.59V/(cm.s-1)，则通过计算可以得到G的相对误差是2.18％，假设对应的灵敏度G的允许误差在±2％范围内，判断G参数不合格，相应地，在平板电脑测试软件上测试结果提示为“↑”，表明测试参数值比固有标准值偏高。
[0049] 图3是示出本发明示例性实施例的地震波检波器测试方法的流程图。
[0050] 参照图3，首先，在步骤S301，实时采集并无线传输地震波检波器的脉冲电压输出波形数据。具体地，先产生脉冲波数据，对脉冲波数据进行DAC数模转换生成脉冲电流，脉冲电流流入地震波检波器。然后，对地震波检波器在脉冲电流作用下发生振荡产生的脉冲电压数据进行放大处理，并对放大处理后的脉冲电压数据进行实时采集和存储，得到脉冲电压输出波形数据。最后，将得到的脉冲电压输出波形数据通过无线传输方式传输至便携式移动终端。
[0051] 接下来，在步骤S302中，接收实时采集的脉冲电压输出波形数据，并根据接收的波形数据对地震波检波器进行测试。具体地，根据本发明的实施例， 便携式移动终端中计算机测试软件根据接收到的波形数据的第一波峰值A1和第二波峰值A2以及计算公式(1)(2)(3)计算得出地震波检波器的自然频率Fn、湿度Bt、灵敏度G参数值；然后，在地震波检波器两端加载一个5～10V的恒定电压，产生电流流入地震波检波器内部线圈，测量其输出电流值，根据测量得到的输出电流值和公式(4)(5)计算固有电阻Rc和泄漏度L；最后，将得出的性能参数值分别与地震波检波器的固有参数标准值进行对比判断，根据判断结果来确定待测地震波检波器是否正常。
[0052] 根据本发明的实施例的地震波检波器测试系统及方法通过无线方式进行测试数据的传输，并采用便携式移动设备进行人机交互及参数测试，适应性强、便携性强、检测精度高，能节约生产成本，有
力的支持项目生产。
[0053] 尽管已经参照本发明的特定示例性实施例显示和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可进行各种形式和细节上的各种改变。
