CN112859153A - 电火花震源触发装置及控制方法 - Google Patents

电火花震源触发装置及控制方法 Download PDF

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张建军
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Abstract

本发明提供了一种电火花震源触发装置及控制方法，电火花震源触发装置包括：光信号处理模块和震源触发数据生成模块；光信号处理模块，用于将接收到的电火花震源激发的光信号转换为电压控制信号；震源触发信号生成模块，用于根据所述电压控制信号获取当前时间生成电火花震源触发信号。本发明直接根据电火花震源激发产生的光信号生成电压控制信号生成触发数据，实现对电火花震源的激发时刻精确掌控，提高电火花震源触发的延迟精度，保证采集精度。

Description

电火花震源触发装置及控制方法
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术，特别是关于地球物理勘探采集技术，具体的讲是一种电火花震源触发装置及控制方法。
背景技术
随着绿色震源电火花震源的广泛应用，其与采集主机信号同步触发精度要求越来越高，不稳定的触发延时直接影响信号的采集质量。
现有技术的同步触发器常常采用电感式和振动式。在实际应用中，由于电火花震源激发环境不同，导致电感式同步器存在触发延时不稳定的问题，延时时间在0～3ms内波动，无法满足VSP测井(vetical seismic profile,垂直地震剖面)、跨孔CT等高精度触发要求的应用场所。振动式同步触发器虽然延时固定，但由于其信号传输是通过电导线，在电火花高压强脉冲放电过程中存在较大电磁干扰，不利于采集主机对声波信号的采集。
发明内容
为解决现有技术中的问题，提高激发延迟时的精确计量，保证采集精度，本发明实施例提供了一种电火花震源触发装置，包括：光信号处理模块和震源触发数据生成模块；其中，
所述的光信号处理模块，用于将接收到的电火花震源激发的光信号转换为电压控制信号；
所述震源触发信号生成模块，用于根据所述电压控制信号获取当前时间生成电火花震源触发信号。
本发明实施例中，所述的光信号处理模块包括：
光信号转换电路，用于将接收的电火花震源激发的光信号转换为电信号；
脉宽调节电路，用于对所述电信号进行脉宽调整，生成高电平的电压控制信号。
本发明实施例中，所述的光信号转换电路包括：光纤接收器、光耦；
光纤接收器，用于接收所述电火花震源激发的光信号，并转换为电信号；
光耦，用于所述光纤接收器与脉宽调节电路之间的电气隔离。
本发明实施例中，所述的光信号转换电路还包括：限流电阻，与所述光纤接收器相连接，所述光纤接收器通过限流电阻将所述电火花震源激发的光信号转换为9V电信号。
本发明实施例中，所述的光信号处理模块还包括：低通滤波电路；
所述低通滤波电路，用于滤除脉宽调节电路中的感生毛刺，以对生成的高电平的电压控制信号进行滤波处理。
本发明实施例中，所述的电火花震源触发装置还包括：屏蔽外壳；
所述的光信号处理模块设置于屏蔽外壳内。
本发明实施例中，所述的电火花震源触发装置还包括：光纤护头，设置于与电火花震源放电电极平齐的位置，以采集电火花震源的光信号；
所述的光纤护头通过光纤连接到所述光信号处理模块。
本发明实施例中，所述的电火花震源触发装置还包括：同轴线；
所述的光信号处理模块通过同轴线连接到震源触发信号生成模块。
本发明实施例中，所述的电火花震源触发装置还包括：防水接头；
所述的同轴线一端通过防水接头连接到光信号处理模块。
本发明实施例中，所述的电火花震源触发装置还包括：BNC接头
同轴线的另一端通过BNC接头连接到震源触发信号生成模块。
进一步，本发明还提供一种电火花震源触发控制方法，该方法利用前述的电火花震源触发装置进行触发控制，生成电火花震源触发数据。
用电火花震源激发时产生的光进行信号处理来触发地震仪器，精确判断电火花震源压力波成形时刻，避免了传统电磁感应式存在的放电时延问题。同时通过光纤传输信号，大大消除了强电磁场对触发信号的干扰。本发明直接根据电火花震源激发产生的光信号生成电压控制信号生成触发数据，实现电火花震源的主动激发，提高电火花震源触发的延迟精度，保证采集精度。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的电火花震源触发装置的框图；
图2为本发明实施例中公开的框图；
图3为本发明实施例中公开的框图；
图4为本发明实施例提供的电火花震源触发装置的框图；
图5为本发明一实施例中屏蔽外壳内的示意图；
图6为本实施例中对电火花震源的光信号进行采集的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
由于电火花震源放电时的瞬间强电流在100KA～4000KA范围内，同步感生的强电磁场严重干扰光电模块信号的输出，导致光电模块输出信号不能被采集主机有效识别或误触发，现有技术中，没有一种可以应用于电火花震源这种高压强脉冲放电环境中，把光信号转为电信号处理的激发装置，所以迫切需要发明一种既可以屏蔽强磁场干扰，又能精准触发采集仪器的同步触发器。
本发明提供一种电火花震源触发装置，如图1所示，包括：光信号处理模块和震源触发信号生成模块；
光信号处理模块101，用于将接收到的电火花震源激发的光信号转换为电压控制信号；
震源触发信号生成模块102，用于根据电压控制信号获取当前时间生成电火花震源触发信号。
本发明的电火花震源触发装置，直接根据电火花震源激发产生的光信号生成控制信号，采用电火花震源激发时产生的光进行信号处理来触发地震仪器。优点是精确判断电火花震源压力波成形时刻，避免了传统电磁感应式存在的放电时延问题。同时通过光纤传输信号，大大消除了强电磁场对触发信号的干扰。
如图2所示，本发明一实施例中，光信号处理模块包括：
光信号转换电路201，用于将接收的电火花震源激发的光信号转换为电信号；
脉宽调节电路202，用于对电信号进行脉宽调整，生成高电平的电压控制信号。
本发明实施例中，通过光信号转换电路201采集电火花震源激发是产生的光信号，通过对光信号进行处理生成电压控制信号传输至采集主机，使得电火花震源放电时的瞬间输出信号能够被采集主机有效识别。
进一步，本发明一实施例中，如图3所示，光信号处理模块还包括：低通滤波电路；
低通滤波电路203，用于滤除脉宽调节电路中的感生毛刺，以对生成的高电平的电压控制信号进行滤波处理。
利用低通滤波电路滤除感生毛刺，降低同步感生的强电磁场严重信号的输出。
如图4所示，为本发明实施例中公开的光信号处理模块的电气原理图。对本领域技术人员而言，该图仅为本发明一种实施方式，本发明方案并不以此为限。
本实施例中，发明实施例中公开的光信号处理模块包括：光信号转换电路401、脉宽调节电路402、低通滤波电路403。
其中，光信号转换电路401包括：光纤接收器X1、光耦U1，限流电阻R1，光信号转换电路401外接9V电池(VCC3)。
光纤接收器X1接到电火花震源激发的光信号后，通过限流电阻R1将信号转换为9V电信号输出传递光耦U1，驱动光耦3、4管脚导通。
本实施例中，光纤接收器、光耦分别采用光纤接收器HFBR2521，光耦P621。
脉宽调节电路402包括：两三极管、运放AR1、光耦U2、三极管，外接两块9V电池供电。
当光信号通过光信号转换电路导通光耦U1的3、4管脚后，电容C1通过导通的三极管Q3释放电压，运放输入电压Un为0，然后取触发信号的下降沿此电路开始工作，电容C1通过RC电路进行充电，电容电压Uc随时间逐渐升高，输入电压Un也逐渐升高，通过调节电位器可以设定输入电压Up即可得到脉宽时间t＝RCln(Us/(Us-Up))，其中Us为电池电压，再经过运放进行输出，即可以得到＞5ms脉宽的信号高电平信号。
本实施例中，三极管Q3为9014三极管、运放AR1为UA741运放、光耦U2为光耦P621、三极管Q4为9015三极管。
本实施例中，光耦U2，用于实现光纤接收器与脉宽调节电路之间的电气隔离。
本发明实施例中，电火花震源触发装置还包括：屏蔽外壳；
光信号处理模块设置于屏蔽外壳内。
图5所示，为本发明一实施例中屏蔽外壳内的示意图。
采集的光信号通过光纤传输到屏蔽外壳内的光信号处理模块，本实施例中传输光纤5通过金属软管铠装保护后随电缆布置，屏蔽外壳4内的光信号转换模块与接受仪器靠近，通过同轴线传输到震源触发信号生成模块。其中传输同轴线22的一端1为BNC接头，同轴线的另一端为电缆防水接头3，同轴线2设置尽量短，避免强电磁场的干扰。
当电火花震源激发时，发出的光信号通过光纤采集到并传输给光信号转换模块，光信号转换模块首先通过光信号转换电路将光信号转换为闭合信号，再通过脉宽调节电路部分将闭合信号转换为数字信号，最后通过低通滤波电路部分进行低通滤波处理传输给采集仪器。
本发明实施例中，电火花震源触发装置还包括：光纤护头，设置于与电火花震源放电电极平齐的位置，以采集电火花震源的光信。
如图6所示，为本实施例中，对电火花震源的光信号进行采集的示意图，电火花震源通过放电电缆连接到放电电极，放电电极生成光信号，光纤护头接收光信号，通过光信号转换模块传输至震源触发数据生成模块，震源触发数据生成模块接收到电压控制信号后，读取震源触发装置的当前时间，生成包括震源触发装置的当前时间的电火花震源触发数据。可以有效屏蔽2KJ～400KJ能量范围内的电火花震源激发时的强电磁干扰，并将电弧放电时产生的光信号转换成5ms脉宽高电平电压信号输出。光纤护头保证了在实际生产过程中光纤端部得到有效保护。
通过本发明的使用，电火花震源激发延迟时降低到了1微秒的级别，满足地震采集标准规范的要求。
本发明还提供一种电火花震源触发控制方法，该方法利用本实施例中前述的电火花震源触发装置进行触发控制，生成电火花震源触发数据。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种电火花震源触发装置，其特征在于，所述的电火花震源触发装置包括：光信号处理模块和震源触发数据生成模块；其中，
所述的光信号处理模块，用于将接收到的电火花震源激发的光信号转换为电压控制信号；
所述震源触发信号生成模块，用于根据所述电压控制信号获取当前时间生成电火花震源触发信号。
2.如权利要求1所述的电火花震源触发装置，其特征在于，所述的光信号处理模块包括：
光信号转换电路，用于将接收的电火花震源激发的光信号转换为电信号；
脉宽调节电路，用于对所述电信号进行脉宽调整，生成高电平的电压控制信号。
3.如权利要求2所述的电火花震源触发装置，其特征在于，所述的光信号转换电路包括：光纤接收器、光耦；
光纤接收器，用于接收所述电火花震源激发的光信号，并转换为电信号；
光耦，用于所述光纤接收器与脉宽调节电路之间的电气隔离。
4.如权利要求3所述的电火花震源触发装置，其特征在于，所述的光信号转换电路还包括：限流电阻，与所述光纤接收器相连接，所述光纤接收器通过限流电阻将所述电火花震源激发的光信号转换为9V电信号。
5.如权利要求2所述的电火花震源触发装置，其特征在于，所述的光信号处理模块还包括：低通滤波电路；
所述低通滤波电路，用于滤除脉宽调节电路中的感生毛刺，以对生成的高电平的电压控制信号进行滤波处理。
6.如权利要求1所述的电火花震源触发装置，其特征在于，所述的电火花震源触发装置还包括：屏蔽外壳；
所述的光信号处理模块设置于屏蔽外壳内。
7.如权利要求1所述的电火花震源触发装置，其特征在于，所述的电火花震源触发装置还包括：光纤护头，设置于与电火花震源放电电极平齐的位置，以采集电火花震源的光信号；
所述的光纤护头通过光纤连接到所述光信号处理模块。
8.如权利要求1所述的电火花震源触发装置，其特征在于，所述的电火花震源触发装置还包括：同轴线；
所述的光信号处理模块通过同轴线连接到震源触发信号生成模块。
9.如权利要求8所述的电火花震源触发装置，其特征在于，所述的电火花震源触发装置还包括：防水接头；
所述的同轴线一端通过防水接头连接到光信号处理模块。
10.如权利要求8所述的电火花震源触发装置，其特征在于，所述的电火花震源触发装置还包括：BNC接头
同轴线的另一端通过BNC接头连接到震源触发信号生成模块。
11.一种电火花震源触发控制方法，其特征在于，所述的方法利用权利要求1-10中任一项所述的电火花震源触发装置进行触发控制，生成电火花震源触发信号。
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