CN103116193B - 一种物探专用遥爆同步系统测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种用于石油勘探中检测和校准遥控爆炸同步系统启爆时间与地震仪器开始记录时间的物探专用遥爆同步系统测试装置。由嵌入式控制计算机，井口仿真信号电路、雷管仿真电路组成，爆炸机高压信号经过电阻分压后利用两个稳压管将高压信号稳定在12V，然后与TB和ANALOG信号通过信号提取电路相连，微处理器发出正弦波输出到井口仿真电路，当爆炸机起爆时，仿真雷管起爆，产生验证TB，显示结果。本发明能精确测量出遥爆系统编码器钟与译码器高压释放瞬间信号时间差，测试精度在5μs之内。仪器体积小、重量轻，操作简单，便于携带。
Description
技术领域
本发明是一种用于石油勘探中检测和校准遥控爆炸同步系统启爆时间与地震仪器开始记录时间的物探专用遥爆同步系统测试装置。
技术背景
随着地球物理勘探技术不断的发展，勘探精度要求越来越高。遥控爆炸同步系统是石油勘探生产中必不可少的辅助设备，它的同步一致性精度问题直接影响地震采集数据的质量。面对勘探精度要求已经达到0.25ms的要求，同时在地震勘探中，为了实现不同采集记录的正确叠加，就必须保证每一炮的激发点和记录点都严格同步。在做储层研究过程中，由于原始数据的可靠性问题，将直接影响到对地震属性信息的研究，原始数据本身带来的误差有可能掩饰了所研究的地质目标。因而开工时对遥爆系统的校准显得尤为重要。目前野外物探工作常用的遥爆TB延迟时间校准使用大型数字地震仪作为计量工具进行测试。
大型数字地震仪是用于在地震勘探中使用人工爆炸或用其他可控震源激发地震波记录由此而产生的地面引起的振动位移的仪器。因为要随时移动，且体积庞大一般是以工程车形式存在，主要由主机、磁带机、绘图仪、多台显示器、大线管理器、稳压电源、源控制器等部分组成。使用大型数字地震仪进行遥爆系统TB延迟校准时，测试精度取决于地震仪器所具备的采样率，目前大型地震仪器最高采样率为0.25ms(有些仪器最高采样率只能达到0.5ms)，远不能满足数字型遥爆系统20μs的启爆精度，同时这种方法不仅每次要消耗大量的雷管(每次数十只)，占用数字地震仪工作时间，还因为使用雷管引爆，具有难以避免的安全隐患，因而使用地震仪器作为计量工具远远不能够满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高精度，便于携带和操作使用，准确显示的物探专用遥爆同步系统测试装置。
本发明通过以下技术手段实现：
物探专用遥爆同步系统测试装置由嵌入式控制计算机6，测试信号接口电路1、井口仿真信号电路2、微处理器3、信号提取电路4、雷管仿真电路5组成，特点是：
待测爆炸机高压信号与测试信号接口电路1相连，作为信号的输入端，在信号接口电路1中，经过电阻分压后再利用两个稳压管将分压后的高压信号稳定在12V，然后与TB和ANALOG信号分别通过电阻与信号提取电路4的输入端相连；
信号提取电路4的输入端与测试信号接口电路1的输出端通过电阻连接起来，共有三路信号：高压信号、编码器钟TB和ANALOG信号，进入信号提取电路4后，每一路都通过一个放大器对信号进行放大整形，放大器的输出与嵌入式计算机6的A/D输入端连接，将数据送到A/D转换器，进行A/D转换；
高压信号通过整形，通过信号提取电路4放大器输出后同时与微处理器3的A/D的输入端连接；微处理器3的DA输出通过一个电阻与井口仿真电路2的输入端连接，井口仿真电路2将微处理器3DA输出的波形通过一个放大器进行延迟、放大，直接与爆炸机检波器端连接，使爆炸机产生井口信号；
信号提取电路4接收到高压释放信号后，控制微处理器3发出一个正弦波输出到井口仿真电路2；
爆炸机的高压端子与雷管仿真电路6连接，当爆炸机起爆时，仿真雷管起爆，产生验证TB；
数据从信号提取电路4通过系统总线连接嵌入式计算机6的A/D转换器进行A/D转换处理后，在显示屏上显示结果。
所述的井口仿真电路2根据选择输出10ms、40ms延迟波形，
所述的嵌入式计算机6显示接口与触摸式显示屏连接。
所述的信号提取电路4将待测试的信号限幅在±5V之内，
所述的嵌入式计算机6是工业级ARM9芯片，型号为三星2440 16/32-bitRISC微处理器，内核为32bit，带有10位A/D转换器，25M时钟，128M存储器，具有USB、RS232、显示接口、JTAG接口和系统总线。
所述的微处理器3型号为C8051F120，是Silicon Laboratories公司产品，具有内置8位A/D转换器，可编程转速率达500Ksps，
所述的井口仿真电路2输出10ms、40ms延迟波形，使爆炸机产生井口信号。
本发明能精确的测量出遥爆系统编码器钟TB与译码器高压释放瞬间信号的时间差、编码器钟TB与译码器返回的验证TB时间差，测试精度在5μs之内。可以模拟雷管和井口，使爆炸机产生验证TB和井口信号；可以仿真井口检波器，产生井口信号，井口信号有延迟10ms和40ms两档。参数采用触摸屏输入，具有USB接口，程序装载和存储接口，可以将测试结果直接存储在移动硬盘上。
本发明可以测试包括SHOTPRO、SHOTPROII、BOOMBOX、DIGIBOOM、SGD-S、SSS-200、SDB-2000等型号遥爆系统启爆精度和同步精度，能精确的测量出遥爆系统编码器钟TB与译码器高压释放瞬间信号的时间差、编码器钟TB与译码器返回的验证TB时间差，测试精度在5μs之内。可以模拟雷管和井口，使爆炸机产生验证TB和井口信号。该测试仪测试精度高、体积小、重量轻，操作简单，便于携带，无论是室内还是室外检验完全可以替代高精度示波器测试方法。
附图说明
图1是物探用遥爆同步系统测试装置系统；
图2是时差测试程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明。
本发明附图1所示为系统框图。由嵌入式控制计算机6，测试信号接口电路1、井口仿真信号电路2、微处理器3、信号提取电路4、雷管仿真电路5组成，特点是：
待测爆炸机高压信号与本发明测试信号接口电路1相连，作为信号的输入端，在信号接口电路1中。经过电阻分压后再利用两个稳压管将分压后的200V～600V高压信号稳定在12V，然后与TB和ANALOG信号分别通过电阻与信号提取电路4的输入端相连。
信号提取电路4的输入端与测试信号接口电路1的输出端通过电阻连接起来，共有三路信号：高压信号、编码器钟TB和ANALOG信号，进入信号提取电路4后，每一路都通过一个放大器对信号进行放大整形，放大器的输出与嵌入式计算机6的A/D输入端连接，将数据送到A/D转换器，进行A/D转换。
而高压信号通过整形电路4放大器输出后同时与微处理器3的A/D的输入端连接；当微处理器3检测到高压信号后发出一个井口仿真信号。当爆炸机正常起爆产生验证TB后，输出仿真井口信号，微处理器3的DA输出通过一个电阻与井口仿真电路2的输入端连接，井口仿真电路2将微处理器3DA输出的波形通过一个放大器进行延迟、放大，直接与爆炸机检波器端连接，使爆炸机产生井口信号。
信号提取电路4接收到高压释放信号后，控制微处理器3发出一个正弦波输出到井口仿真电路2。
爆炸机的高压端子与雷管仿真电路2连接，当爆炸机起爆时，仿真雷管起爆，产生验证TB。
数据从信号提取电路4通过系统总线连接嵌入式计算机6的A/D转换器，进行A/D转换，A/D转换后的数据进入编制的数据采集程序。该程序用于完成测试高压信号和编码器钟TB之间的时差、编码器钟TB与ANALOG信号的译码器钟TB之间的时差，时差测试程序流程见附图2。系统的数据采集使用微处理器自带的A/D部件来实现，由于对采集到的数据的精度的要求较高，为了保证数据采集的准确性以及稳定性，这里将采样率固定在250K，使得测试误差可以保证在5μs以内。测试数据通过将采集到数据经过处理后将结果在显示屏上显示。
所述的井口仿真电路2根据选择输出10ms、40ms延迟波形，
所述的嵌入式计算机6显示接口与触摸式显示屏连接。
所述的信号提取电路4将待测试的信号限幅在±5V之内。
所述的嵌入式计算机6是工业级ARM9芯片，型号为三星2440 16/32-bitRISC微处理器，内核为32bit，带有10位A/D转换器，25M时钟，128M存储器，具有USB、RS232、显示接口、JTAG接口和系统总线。
所述的微处理器3型号为C8051F120，是Silicon Laboratories公司产品，具有内置8位A/D转换器，可编程转速率达500Ksps。
所述的井口仿真电路2输出10ms、40ms延迟波形，使爆炸机产生井口信号。
Claims (7)
1.一种物探专用遥爆同步系统测试装置，由嵌入式控制计算机（6）、测试信号接口电路（1）、井口仿真信号电路（2）、微处理器（3）、信号提取电路（4）、雷管仿真电路（5）组成，其特征在于：
待测爆炸机高压信号与测试信号接口电路（1）相连，作为信号的输入端，在信号接口电路（1）中，经过电阻分压后再利用两个稳压管将分压后的高压信号稳定在12V，然后待测爆炸机高压信号、TB和ANALOG信号分别通过电阻与信号提取电路（4）的输入端相连；
信号提取电路（4）的输入端与测试信号接口电路（1）的输出端通过电阻连接起来，共有三路信号：高压信号、编码器钟TB和ANALOG信号，进入信号提取电路（4）后，每一路都通过一个放大器对信号进行放大整形，放大器的输出与嵌入式控制计算机(6)的A/D输入端连接，将数据送到A/D转换器，进行A/D转换；
高压信号通过整形，通过信号提取电路（4）放大器输出后同时与微处理器（3）的A/D的输入端连接；微处理器（3）的DA输出通过一个电阻与井口仿真信号电路（2）的输入端连接，井口仿真信号电路（2）将微处理器（3）DA输出的波形通过一个放大器进行延迟、放大，直接与爆炸机检波器端连接，使爆炸机产生井口信号；
信号提取电路（4）接收到高压释放信号后，控制微处理器（3）发出一个正弦波输出到井口仿真信号电路（2）；
爆炸机的高压端子与雷管仿真电路（5）连接，所述雷管仿真电路（5）与所述信号接口电路（1）连接，当爆炸机起爆时，仿真雷管起爆，产生验证TB；
数据从信号提取电路（4）通过系统总线连接嵌入式控制计算机(6)的A/D转换器进行A/D转换处理后，在显示屏上显示结果。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，井口仿真信号电路（2）根据选择输出10ms、40ms延迟波形。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，嵌入式控制计算机(6)显示接口与触摸式显示屏连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，信号提取电路（4）将待测试的信号限幅在±5V之内。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，嵌入式控制计算机(6)是工业级ARM9芯片，型号为三星244016/32-bit RISC微处理器，内核为32bit，带有10位A/D转换器，25M时钟，128M存储器，具有USB、RS232、显示接口、JTAG接口和系统总线。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，微处理器（3）型号为C8051F120，是Silicon Laboratories公司产品，具有内置8位A/D转换器，可编程转速率达500Ksps。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的井口仿真信号电路（2）输出10ms、40ms延迟波形，使爆炸机产生井口信号。
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