專利名稱：一種物探專用遙爆同步系統(tǒng)測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于石油勘探中檢測和校準(zhǔn)遙控爆炸同步系統(tǒng)啟爆時間與地震儀器開始記錄時間的物探專用遙爆同步系統(tǒng)測試裝置。
背景技術(shù)：
隨著地球物理勘探技術(shù)不斷的發(fā)展，勘探精度要求越來越高。遙控爆炸同步系統(tǒng)是石油勘探生產(chǎn)中必不可少的輔助設(shè)備，它的同步一致性精度問題直接影響地震采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量。面對勘探精度要求已經(jīng)達(dá)到0.25ms的要求，同時在地震勘探中，為了實現(xiàn)不同采集記錄的正確疊加，就必須保證每一炮的激發(fā)點和記錄點都嚴(yán)格同步。在做儲層研究過程中，由于原始數(shù)據(jù)的可靠性問題，將直接影響到對地震屬性信息的研究，原始數(shù)據(jù)本身帶來的誤差有可能掩飾了所研究的地質(zhì)目標(biāo)。因而開工時對遙爆系統(tǒng)的校準(zhǔn)顯得尤為重要。目前野外物探工作常用的遙爆TB延遲時間校準(zhǔn)使用大型數(shù)字地震儀作為計量工具進行測試。大型數(shù)字地震儀是用于在地震勘探中使用人工爆炸或用其他可控震源激發(fā)地震波記錄由此而產(chǎn)生的地面引起的振動位移的儀器。因為要隨時移動，且體積龐大一般是以工程車形式存在，主要由主機、磁帶機、繪圖儀、多臺顯示器、大線管理器、穩(wěn)壓電源、源控制器等部分組成。使用大型數(shù)字地震儀進行遙爆系統(tǒng)TB延遲校準(zhǔn)時，測試精度取決于地震儀器所具備的采樣率，目前大型地震儀器最高采樣率為0.25ms (有些儀器最高采樣率只能達(dá)到0.5ms)，遠(yuǎn)不能滿足數(shù)字型遙爆系統(tǒng)20 μ s的啟爆精度，同時這種方法不僅每次要消耗大量的雷管(每次數(shù)十只)，占用數(shù)字地震儀工作時間，還因為使用雷管引爆，具有難以避免的安全隱患，因而使用地震儀器作為計量工具遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有高精度，便于攜帶和操作使用，準(zhǔn)確顯示的物探專用遙爆同步系統(tǒng)測試裝置。本發(fā)明通過以下技術(shù)手段實現(xiàn):物探專用遙爆同步系統(tǒng)測試裝置由嵌入式控制計算機6，測試信號接口電路1、井口仿真信號電路2、微處理器3、信號提取電路4、雷管仿真電路5組成，特點是:待測爆炸機高壓信號與測試信號接口電路I相連，作為信號的輸入端，在信號接口電路I中，經(jīng)過電阻分壓后再利用兩個穩(wěn)壓管將分壓后的高壓信號穩(wěn)定在12V，然后與TB和ANALOG信號分別通過電阻與信號提取電路4的輸入端相連；信號提取電路4的輸入端與測試信號接口電路I的輸出端通過電阻連接起來，共有三路信號:高壓信號、編碼器鐘TB和ANALOG信號，進入信號提取電路4后，每一路都通過一個放大器對信號進行放大整形，放大器的輸出與嵌入式計算機6的A/D輸入端連接，將數(shù)據(jù)送到A/D轉(zhuǎn)換器，進行A/D轉(zhuǎn)換；高壓信號通過整形，通過信號提取電路4放大器輸出后同時與微處理器3的A/D的輸入端連接；微處理器3的DA輸出通過一個電阻與井口仿真電路2的輸入端連接，井口仿真電路2將微處理器3DA輸出的波形通過一個放大器進行延遲、放大，直接與爆炸機檢波器端連接，使爆炸機產(chǎn)生井口信號；信號提取電路4接收到高壓釋放信號后，控制微處理器3發(fā)出一個正弦波輸出到井口仿真電路2 ；爆炸機的高壓端子與雷管仿真電路6連接，當(dāng)爆炸機起爆時，仿真雷管起爆，產(chǎn)生驗證TB ；數(shù)據(jù)從信號提取電路4通過系統(tǒng)總線連接嵌入式計算機6的A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換處理后，在顯示屏上顯示結(jié)果。所述的井口仿真電路2根據(jù)選擇輸出10ms、40ms延遲波形，所述的嵌入式計算機6顯示接口與觸摸式顯示屏連接。所述的信號提取電路4將待測試的信號限幅在±5V之內(nèi)，所述的嵌入式計算機6是工業(yè)級ARM9芯片，型號為三星2440 16/32_bitRISC微處理器，內(nèi)核為32bit，帶有10位A/D轉(zhuǎn)換器，25M時鐘，128M存儲器，具有USB、RS232、顯示接口、JTAG接口和系統(tǒng)總線。所述的微處理器3型號為C8051F120，是Silicon Laboratories公司產(chǎn)品，具有內(nèi)置8位A/D轉(zhuǎn)換器，可編程轉(zhuǎn)速率達(dá)500Ksps，所述的井口仿真電路2輸出10ms、40ms延遲波形，使爆炸機產(chǎn)生井口信號。本發(fā)明能精確的測量出遙爆系統(tǒng)編碼器鐘TB與譯碼器高壓釋放瞬間信號的時間差、編碼器鐘TB與譯碼器返回的驗證TB時間差，測試精度在5μ s之內(nèi)?？梢阅M雷管和井口，使爆炸機產(chǎn)生驗證TB和井口信號；可以仿真井口檢波器，產(chǎn)生井口信號，井口信號有延遲IOms和40ms兩檔。參數(shù)采用觸摸屏輸入，具有USB接口，程序裝載和存儲接口，可以將測試結(jié)果直接存儲在移動硬盤上。本發(fā)明可以測試包括SH0TPR0、SH0TPR0I1、Β00ΜΒ0Χ、DIGIB00M、S⑶-S、SSS-200、SDB-2000等型號遙爆系統(tǒng)啟爆精度和同步精度，能精確的測量出遙爆系統(tǒng)編碼器鐘TB與譯碼器高壓釋放瞬間信號的時間差、編碼器鐘TB與譯碼器返回的驗證TB時間差，測試精度在5ys之內(nèi)?？梢阅M雷管和井口，使爆炸機產(chǎn)生驗證TB和井口信號。該測試儀測試精度高、體積小、重量輕，操作簡單，便于攜帶，無論是室內(nèi)還是室外檢驗完全可以替代高精度示波器測試方法。


圖1是物探用遙爆同步系統(tǒng)測試裝置系統(tǒng)；圖2是時差測試程序流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明附圖1所示為系統(tǒng)框圖。由嵌入式控制計算機6，測試信號接口電路1、井口仿真信號電路2、微處理器3、信號提取電路4、雷管仿真電路5組成，特點是:待測爆炸機高壓信號與本發(fā)明測試信號接口電路I相連，作為信號的輸入端，在信號接口電路I中。經(jīng)過電阻分壓后再利用兩個穩(wěn)壓管將分壓后的200V 600V高壓信號穩(wěn)定在12V，然后與TB和ANALOG信號分別通過電阻與信號提取電路4的輸入端相連。信號提取電路4的輸入端與測試信號接口電路I的輸出端通過電阻連接起來，共有三路信號:高壓信號、編碼器鐘TB和ANALOG信號，進入信號提取電路4后，每一路都通過一個放大器對信號進行放大整形，放大器的輸出與嵌入式計算機6的A/D輸入端連接，將數(shù)據(jù)送到A/D轉(zhuǎn)換器，進行A/D轉(zhuǎn)換。而高壓信號通過整形電路4放大器輸出后同時與微處理器3的A/D的輸入端連接；當(dāng)微處理器3檢測到高壓信號后發(fā)出一個井口仿真信號。當(dāng)爆炸機正常起爆產(chǎn)生驗證TB后,輸出仿真井口信號,微處理器3的DA輸出通過一個電阻與井口仿真電路2的輸入端連接，井口仿真電路2將微處理器3DA輸出的波形通過一個放大器進行延遲、放大，直接與爆炸機檢波器端連接，使爆炸機產(chǎn)生井口信號。信號提取電路4接收到高壓釋放信號后，控制微處理器3發(fā)出一個正弦波輸出到井口仿真電路2。爆炸機的高壓端子與雷管仿真電路2連接，當(dāng)爆炸機起爆時，仿真雷管起爆，產(chǎn)生驗證TB。數(shù)據(jù)從信號提取電路4通過系統(tǒng)總線連接嵌入式計算機6的A/D轉(zhuǎn)換器，進行A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進入編制的數(shù)據(jù)采集程序。該程序用于完成測試高壓信號和編碼器鐘TB之間的時差、編碼器鐘TB與ANALOG信號的譯碼器鐘TB之間的時差，時差測試程序流程見附圖2。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集使用微處理器自帶的A/D部件來實現(xiàn)，由于對采集到的數(shù)據(jù)的精度的要求較高，為了保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性以及穩(wěn)定性，這里將采樣率固定在250K，使得測試誤差可以保證在5μ s以內(nèi)。測試數(shù)據(jù)通過將采集到數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后將結(jié)果在顯示屏上顯示。所述的井口仿真電路2根據(jù)選擇輸出10ms、40ms延遲波形，所述的嵌入式計算機6顯示接口與觸摸式顯示屏連接。所述的信號提取電路4將待測試的信號限幅在±5V之內(nèi)。所述的嵌入式計算機6是工業(yè)級ARM9芯片，型號為三星2440 16/32_bitRISC微處理器，內(nèi)核為32bit，帶有10位A/D轉(zhuǎn)換器，25M時鐘，128M存儲器，具有USB、RS232、顯示接口、JTAG接口和系統(tǒng)總線。所述的微處理器3型號為C8051F120，是Silicon Laboratories公司產(chǎn)品，具有內(nèi)置8位A/D轉(zhuǎn)換器，可編程轉(zhuǎn)速率達(dá)500Ksps。所述的井口仿真電路2輸出10ms、40ms延遲波形，使爆炸機產(chǎn)生井口信號。
權(quán)利要求
1.一種物探專用遙爆同步系統(tǒng)測試裝置，由嵌入式控制計算機(6)，測試信號接口電路(I)、井口仿真信號電路(2)、微處理器(3)、信號提取電路(4)、雷管仿真電路(5)組成，特點是: 待測爆炸機高壓信號與測試信號接口電路(I)相連，作為信號的輸入端，在信號接口電路(I)中，經(jīng)過電阻分壓后再利用兩個穩(wěn)壓管將分壓后的高壓信號穩(wěn)定在12V，然后與TB和ANALOG信號分別通過電阻與信號提取電路(4)的輸入端相連； 信號提取電路(4)的輸入端與測試信號接口電路(I)的輸出端通過電阻連接起來，共有三路信號:高壓信號、編碼器鐘TB和ANALOG信號，進入信號提取電路⑷后，每一路都通過一個放大器對信號進行放大整形，放大器的輸出與嵌入式計算機(6)的Α/D輸入端連接，將數(shù)據(jù)送到Α/D轉(zhuǎn)換器，進行Α/D轉(zhuǎn)換； 高壓信號通過整形，通過信號提取電路(4)放大器輸出后同時與微處理器(3)的A/D的輸入端連接；微處理器(3)的DA輸出通過一個電阻與井口仿真電路(2)的輸入端連接，井口仿真電路(2)將微處理器(3)DA輸出的波形通過一個放大器進行延遲、放大，直接與爆炸機檢波器端連接，使爆炸機產(chǎn)生井口信號； 信號提取電路(4)接收到高壓釋放信號后，控制微處理器(3)發(fā)出一個正弦波輸出到井口仿真電路⑵； 爆炸機的高壓端子與雷管仿真電路(6)連接，當(dāng)爆炸機起爆時，仿真雷管起爆，產(chǎn)生驗證TB ； 數(shù)據(jù)從信號提取電路(4)通過系統(tǒng)總線連接嵌入式計算機(6)的Α/D轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換處理后，在顯示屏上顯示結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，特點是井口仿真電路(2)根據(jù)選擇輸出10ms、40ms延遲波形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，特點是嵌入式計算機(6)顯示接口與觸摸式顯示屏連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，特點是信號提取電路⑷將待測試的信號限幅在±5V之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，特點是嵌入式計算機(6)是工業(yè)級ARM9芯片，型號為三星2440 16/32-bit RISC微處理器，內(nèi)核為32bit，帶有10位A/D轉(zhuǎn)換器，25M時鐘，128M存儲器，具有USB、RS232、顯示接口、JTAG接口和系統(tǒng)總線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，特點是微處理器(3)型號為C8051F120，是SiliconLaboratories公司產(chǎn)品，具有內(nèi)置8位Α/D轉(zhuǎn)換器，可編程轉(zhuǎn)速率達(dá)500Ksps。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，特點是所述的井口仿真電路(2)輸出10ms、40ms延遲波形，使爆炸機產(chǎn)生井口信號。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于石油勘探中檢測和校準(zhǔn)遙控爆炸同步系統(tǒng)啟爆時間與地震儀器開始記錄時間的物探專用遙爆同步系統(tǒng)測試裝置。由嵌入式控制計算機，井口仿真信號電路、雷管仿真電路組成，爆炸機高壓信號經(jīng)過電阻分壓后利用兩個穩(wěn)壓管將高壓信號穩(wěn)定在12V，然后與TB和ANALOG信號通過信號提取電路相連，微處理器發(fā)出正弦波輸出到井口仿真電路，當(dāng)爆炸機起爆時，仿真雷管起爆，產(chǎn)生驗證TB，顯示結(jié)果。本發(fā)明能精確測量出遙爆系統(tǒng)編碼器鐘與譯碼器高壓釋放瞬間信號時間差，測試精度在5μs之內(nèi)。儀器體積小、重量輕，操作簡單，便于攜帶。
文檔編號G01V13/00GK103116193SQ20111036418
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者秦明輝, 周阿群, 孫樂意, 王亮 申請人:中國石油集團東方地球物理勘探有限責(zé)任公司