CN105549118B - 电磁传感器标定仓装置及标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电磁传感器幅频和相频特性的标定装置，是由电磁屏蔽室内设有承台，承台设有液动振动发生器，标定仓内设有温控液仓室和承物帽，温控液仓室内设有场源发生器，承物帽的一端装有探头夹具，振动连杆的一端与承物帽底端固定连接，振动连杆的另一端与液动振动发生器的振动杆固定连接，场源发生器和探头夹具分别经控制电缆线与屏蔽室外的主控计算机连接构成。在设计量程范围内设定磁场强度、温度以及震动加速度等技术指标，为实现低频电磁传感器温度及振动效应的自动补偿技术提供试验研究平台。实现传感器性能技术指标在模拟野外工作环境下的标定及检测。该装置具有功能完善、自动化程度高、造价低廉等优点。

Description

电磁传感器标定仓装置及标定方法
技术领域
本发明涉及一种用于电磁法勘探中广泛使用电磁传感器的幅频和相频特性的标定装置及其标定方法，尤其是在该装置中可以模拟传感器在野外工作条件下温度及环境振动对幅频和相频特性的影响，从而为实现电磁传感器自动补偿提供技术保证，同时也可以为实现电磁传感器的规范化标定提供实验基础。
背景技术：
电磁法是深部矿产资源勘探的主要地球物理方法，目前我们国家的电磁法仪器设备几乎全部依赖进口，特别是电磁法中广泛使用的电磁传感器更为加拿大、德国、美国等少数几个公司垄断，且某些型号的传感器对我国出口限制。而国内研制的电磁信号传感器在频段范围、抗干扰能力、测量精度和稳定性等方面落后于国外同类产品，这不仅要消耗大量的外汇购买国外的电磁传感器，降低我国勘探行业的经济效益，更重要的是严重制约我国核心物探装备的自主研发能力，增加我国装备这些物探设备的风险，进而影响中国物探行业的国际竞争能力。
电磁传感器是电磁法勘探中的关键设备，其技术性能指标直接关系到勘探成果的正确与否。电磁法勘探中所使用的电磁传感器属于特殊行业用设备，国家工业目录中没有对其明确列明，故现在国家乃至世界上还没有专门的标定装置对此类电磁传感器进行标定和性能技术指标的考核，只能利用与之配套的仪器设备进行标定。这样既限制了技术的大规模推广使用，同时也缺乏对电磁传感器性能技术指标的第三方检验。
发明内容：
本发明的目的就是针对上述现有的技术问题，提供一种用于专门用于考核电磁传感器性能指标的标定仓；
本发明的另一目的就是，提供一种用于专门用于考核电磁传感器性能指标的标定仓的标定方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
电磁传感器幅频和相频特性的标定装置，是由电磁屏蔽室支撑粱4和电磁屏蔽板3构成六面装有电磁屏蔽板3的屏蔽室，屏蔽室内设有承台12，承台12下两侧分别设有液动微振发生器11，承台12之上安放有标定仓5，标定仓5内设有温控液仓室6和承物帽10，温控液仓室6内设有场源发生器7，承物帽10的一端装有探头夹具9，被测探头8卡在探头夹具9之间，振动连杆30的一端与承物帽10底端固定连接，振动连杆30的另一端与液动微振发生器11的振动杆固定连接，场源发生器7和探头夹具9分别经控制电缆线2与屏蔽室外的主控计算机1连接，温控液仓室6通过温控液管路14与屏蔽室外的温度控制器13连接构成。
主控计算机1是由驱动控制模块经16Bit D/A模块16和线圈驱动电路15与场源发生器7连接，磁场检测传感器17经信号放大器a 18和16Bit A/D模块b 19与驱动控制模块连接，温度传感器20经信号放大器b 21和16Bit A/D模块c 22与驱动控制模块连接，振动传感器23经信号放大器c 24和16Bit A/D模块d 25与驱动控制模块连接，驱动控制模块经微振控制器26与液动微振发生器11连接，驱动控制模块与温度控制器13连接构成。
电磁传感器幅频和相频特性的标定装置的标定方法，包括以下步骤：
A、用承物帽10和探头夹具9将被测探头8固定在标定仓5中，关闭电磁屏蔽室舱门，完成标定测试前的准备工作。
B、主控计算机1通过微振控制器26控制液动微振发生器11，为被测探头8创建一个频率为0～100Hz加速度为0～200gal的强迫振动，通过振动传感器23、信号放大器c24和16Bit A/D模块d 25将检测到的振动信号反馈给主控计算机1，实现在振动环境条件下对被测探头8的标定；
C、主控计算机1通过温度控制器13控制防冻液的温度，利用温控液管路14和温控液仓室6实现在标定仓5内部创建一个温度范围在-40℃～60℃之间的标定环境，标定仓5的温度通过温度传感器20、信号放大器b 21和16Bit A/D模块c 22将检测到的温度数据反馈到主控计算机1，实现不同温度条件下对被测探头8的标定；
D、根据被测探头8的类型，在主控计算机1中设置标定参数，包括标定信号的场强和频率，通过控制电缆线2及驱动控制模块和16Bit D/A模块16按照设定的标定参数产生相应的标定信号，利用线圈驱动电路15和场源发生器7在标定仓5内部产生定制幅值和频率的交变电磁信号；
E、启动主控计算机1的数据采集系统，通过被测探头8内部的磁场检测传感器17、信号放大器a 18以及16Bit A/D模块b 19，将被测探头8在创建的交变磁场中感应的信号通过驱动控制模块传输到主控计算机1中，经过处理得到被测探头8的幅频和相频响应数据，并以此数据作为被测探头8的标定结果。
有益效果：本发明利用内部场源发生器产生频率范围为0～250KHz，场强在≤1000nT(0.0001Hz～250KHz)的交变电磁场，可以满足高频段(TEM)、中频段(CSAMT/AMT)及低频段(MT)电磁传感器的标定工作及技术心性能指标的考核工总。该装置可以模拟电磁传感器在不同温度及振动环境条件下对电磁传感器(特别是低频电磁传感器)技术性能的影响，在设计量程范围内设定磁场强度、温度以及震动加速度等技术指标，为实现低频电磁传感器温度及振动效应的自动补偿技术提供试验研究平台。实现传感器性能技术指标在模拟野外工作环境下的的标定及检测。该装置具有功能完善、自动化程度高、造价低廉等优点。
附图说明
图1电磁传感器标定仓装置结构框图
图2附图1中主控计算机1结构框图。
1.主控计算机，2.控制电缆线，3.电磁屏蔽板，4.电磁屏蔽室支撑粱，5.标定仓，6.温控液仓室，7.场源发生器，8.被测探头，9.探头夹具，10.承物帽，11.液动微振发生器，12.承台，13.温度控制器，14.温控液管路，15.线圈驱动电路，16.16Bit D/A模块，17.磁场检测传感器，18.信号放大器a，19.16Bit A/D模块b，20.温度传感器，21.信号放大器b，22.16BitA/D模块c，23.振动传感器，24.信号放大器c，25.16Bit A/D模块d，26.微振控制器，30.振动连杆。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说详细明：
电磁传感器幅频和相频特性的标定装置，是由电磁屏蔽室支撑粱4和电磁屏蔽板3构成六面装有电磁屏蔽板3的屏蔽室，屏蔽室内设有承台12，承台12下两侧分别设有液动微振发生器11，承台12之上安放有标定仓5，标定仓5内设有温控液仓室6和承物帽10，温控液仓室6内设有场源发生器7，承物帽10的一端装有探头夹具9，被测探头8卡在探头夹具9之间，振动连杆30的一端与承物帽10底端固定连接，振动连杆30的另一端与液动微振发生器11的振动杆固定连接，场源发生器7和探头夹具9分别经控制电缆线2与屏蔽室外的主控计算机1连接，温控液仓室6通过温控液管路14与屏蔽室外的温度控制器13连接构成。
主控计算机1是由驱动控制模块经16Bit D/A模块16和线圈驱动电路15与场源发生器7连接，磁场检测传感器17经信号放大器a 18和16Bit A/D模块b 19与驱动控制模块连接，温度传感器20经信号放大器b 21和16Bit A/D模块c 22与驱动控制模块连接，振动传感器23经信号放大器c24和16Bit A/D模块d 25与驱动控制模块连接，驱动控制模块经微振控制器26与液动微振发生器11连接，驱动控制模块与温度控制器13连接构成。
电磁传感器幅频和相频特性的标定装置的标定方法，包括以下步骤：
A、用承物帽10和探头夹具9将被测探头8固定在标定仓5中，关闭电磁屏蔽室舱门，完成被测探头8标定前的准备工作；
B、主控计算机1通过微振控制器26控制液动微振发生器11，为被测探头8创建一个频率为0～100Hz加速度为0～200gal的强迫振动，通过振动传感器23、信号放大器24和16Bit A/D模块d 25将检测到的振动信号反馈给主控计算机1，实现在振动环境条件下对被测探头8的标定；
C、主控计算机1通过温度控制器13控制防冻液的温度，利用温控液管路14和温控液仓室6实现在标定仓5内部创建一个温度范围在-40℃～60℃之间的标定环境，标定仓5的温度通过温度传感器20、信号放大器21和16Bit A/D模块c 22将检测到的温度数据反馈到主控计算机1，实现不同温度条件下对被测探头8的标定；
D、根据被测探头8的类型，在主控计算机1中设置标定参数，包括标定信号的场强和频率，通过控制电缆线2及驱动控制模块和16Bit D/A按照设定的标定参数产生相应的标定信号，利用线圈驱动电路15和场源发生器7在标定仓5内部产生定制幅值和频率的交变电磁信号；
E、启动主控计算机1的数据采集系统，通过被测探头8内部的磁场检测传感器17、信号放大器a 18以及16Bit A/D模块b 19，将被测探头8在创建的交变磁场中感应的信号通过驱动控制模块传输到主控计算机1中，经过处理得到被测标定8的幅频和相频响应数据，并以此数据作为被测探头8的标定结果。

Claims (3)

1.一种电磁传感器幅频和相频特性的标定装置，其特征在于，是由电磁屏蔽室支撑粱(4)和电磁屏蔽板(3)构成六面装有电磁屏蔽板(3)的屏蔽室，屏蔽室内设有承台(12)，承台(12)下两侧分别设有液动微振发生器(11)，承台(12)之上安放有标定仓(5)，标定仓(5)内设有温控液仓室(6)和承物帽(10)，温控液仓室(6)内设有场源发生器(7)，承物帽(10)的一端装有探头夹具(9)，被测探头(8)卡在探头夹具(9)之间，振动连杆(30)的一端与承物帽(10)底端固定连接，振动连杆(30)的另一端与液动微振发生器(11)的振动杆固定连接，场源发生器(7)、探头夹具(9)、液动微振发生器(11)和温度控制器(13)分别经控制电缆线(2)与屏蔽室外的主控计算机(1)连接，温控液仓室(6)通过温控液管路(14)与屏蔽室外的温度控制器(13)连接构成。
2.按照权利要求1所述的电磁传感器幅频和相频特性的标定装置，其特征在于，主控计算机(1)是由驱动控制模块经16Bit D/A模块(16)和线圈驱动电路(15)与场源发生器(7)连接，磁场检测传感器(17)经信号放大器a(18)和16Bit A/D模块b(19)与驱动控制模块连接，温度传感器(20)经信号放大器b(21)和16Bit A/D模块c(22)与驱动控制模块连接，振动传感器(23)经信号放大器c(24)和16Bit A/D模块d(25)与驱动控制模块连接，驱动控制模块经微振控制器(26)与液动微振发生器(11)连接，驱动控制模块与温度控制器(13)连接构成。
3.按照权利要求1所述的电磁传感器幅频和相频特性的标定装置的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、用承物帽(10)和探头夹具(9)将被测探头(8)固定在标定仓(5)中，关闭电磁屏蔽室舱门，完成被测探头8标定的准备工作；
B、主控计算机(1)通过微振控制器(26)控制液动微振发生器，为被测探头(8)创建一个频率为0～100Hz加速度为0～200gal的强迫振动，通过振动传感器(23)、信号放大器c(24)和16Bit A/D模块d(25)将检测到的振动信号反馈给主控计算机(1)，实现在振动环境条件下对被测探头(8)的标定；
C、主控计算机(1)通过温度控制器(13)控制防冻液的温度，利用温控液管路(14)和温控液仓室(6)实现在标定仓(5)内部创建一个温度范围在-40℃～60℃之间的标定环境，标定仓(5)的温度通过温度传感器(20)、信号放大器b(21)和16Bit A/D模块c(22)将检测到的温度数据反馈到主控计算机(1)，实现在不同温度条件下对被测探头(8)的标定；
D、根据被测探头(8)的类型，在主控计算机(1)中设置标定参数，包括标定信号的场强和频率，通过控制电缆线(2)及接口电路控制和16Bit D/A模块(16)按照设定的标定参数产生相应的标定信号，利用线圈驱动电路(15)和场源发生器(7)在标定仓(5)内部产生定制幅值和频率的交变电磁信号；
E、启动主控计算机(1)的数据采集系统，通过布置在传感器内部的磁场检测传感器(17)、信号放大器a(18)以及16Bit A/D模块b(19)，将被测探头(8)在创建的交变磁场中感应的信号通过接口电路控制传输到主控计算机(1)中，经过处理得到被测探头(8)的幅频和相频响应数据，并以此数据作为被测探头(8)的标定结果。
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