專利名稱：一種物探專用遙爆同步系統測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明是一種用于石油勘探中檢測和校準遙控爆炸同步系統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測試裝置。
背景技術：
隨著地球物理勘探技術不斷的發展，勘探精度要求越來越高。遙控爆炸同步系統是石油勘探生產中必不可少的輔助設備，它的同步一致性精度問題直接影響地震采集數據的質量。面對勘探精度要求已經達到0.25ms的要求，同時在地震勘探中，為了實現不同采集記錄的正確疊加，就必須保證每一炮的激發點和記錄點都嚴格同步。在做儲層研究過程中，由于原始數據的可靠性問題，將直接影響到對地震屬性信息的研究，原始數據本身帶來的誤差有可能掩飾了所研究的地質目標。因而開工時對遙爆系統的校準顯得尤為重要。目前野外物探工作常用的遙爆TB延遲時間校準使用大型數字地震儀作為計量工具進行測試。大型數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地震波記錄由此而產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、穩壓電源、源控制器等部分組成。使用大型數字地震儀進行遙爆系統TB延遲校準時，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到0.5ms)，遠不能滿足數字型遙爆系統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(每次數十只)，占用數字地震儀工作時間，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遠不能夠滿足要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種具有高精度，便于攜帶和操作使用，準確顯示的物探專用遙爆同步系統測試裝置。本發明通過以下技術手段實現:物探專用遙爆同步系統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，經過電阻分壓后再利用兩個穩壓管將分壓后的高壓信號穩定在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，將數據送到A/D轉換器，進行A/D轉換；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，當爆炸機起爆時，仿真雷管起爆，產生驗證TB ；數據從信號提取電路4通過系統總線連接嵌入式計算機6的A/D轉換器進行A/D轉換處理后，在顯示屏上顯示結果。所述的井口仿真電路2根據選擇輸出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，所述的嵌入式計算機6是工業級ARM9芯片，型號為三星2440 16/32_bitRISC微處理器，內核為32bit，帶有10位A/D轉換器，25M時鐘，128M存儲器，具有USB、RS232、顯示接口、JTAG接口和系統總線。所述的微處理器3型號為C8051F120，是Silicon Laboratories公司產品，具有內置8位A/D轉換器，可編程轉速率達500Ksps，所述的井口仿真電路2輸出10ms、40ms延遲波形，使爆炸機產生井口信號。本發明能精確的測量出遙爆系統編碼器鐘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。可以模擬雷管和井口，使爆炸機產生驗證TB和井口信號；可以仿真井口檢波器，產生井口信號，井口信號有延遲IOms和40ms兩檔。參數采用觸摸屏輸入，具有USB接口，程序裝載和存儲接口，可以將測試結果直接存儲在移動硬盤上。本發明可以測試包括SH0TPR0、SH0TPR0I1、Β00ΜΒ0Χ、DIGIB00M、S⑶-S、SSS-200、SDB-2000等型號遙爆系統啟爆精度和同步精度，能精確的測量出遙爆系統編碼器鐘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。可以模擬雷管和井口，使爆炸機產生驗證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測試裝置系統；圖2是時差測試程序流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖詳細說明本發明。本發明附圖1所示為系統框圖。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。經過電阻分壓后再利用兩個穩壓管將分壓后的200V 600V高壓信號穩定在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，將數據送到A/D轉換器，進行A/D轉換。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；當微處理器3檢測到高壓信號后發出一個井口仿真信號。當爆炸機正常起爆產生驗證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，當爆炸機起爆時，仿真雷管起爆，產生驗證TB。數據從信號提取電路4通過系統總線連接嵌入式計算機6的A/D轉換器，進行A/D轉換，A/D轉換后的數據進入編制的數據采集程序。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。系統的數據采集使用微處理器自帶的A/D部件來實現，由于對采集到的數據的精度的要求較高，為了保證數據采集的準確性以及穩定性，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。測試數據通過將采集到數據經過處理后將結果在顯示屏上顯示。所述的井口仿真電路2根據選擇輸出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。所述的嵌入式計算機6是工業級ARM9芯片，型號為三星2440 16/32_bitRISC微處理器，內核為32bit，帶有10位A/D轉換器，25M時鐘，128M存儲器，具有USB、RS232、顯示接口、JTAG接口和系統總線。所述的微處理器3型號為C8051F120，是Silicon Laboratories公司產品，具有內置8位A/D轉換器，可編程轉速率達500Ksps。所述的井口仿真電路2輸出10ms、40ms延遲波形，使爆炸機產生井口信號。
權利要求
1.一種物探專用遙爆同步系統測試裝置，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，經過電阻分壓后再利用兩個穩壓管將分壓后的高壓信號穩定在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，將數據送到Α/D轉換器，進行Α/D轉換； 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，當爆炸機起爆時，仿真雷管起爆，產生驗證TB ； 數據從信號提取電路(4)通過系統總線連接嵌入式計算機(6)的Α/D轉換器進行A/D轉換處理后，在顯示屏上顯示結果。
2.根據權利要求1所述的裝置，特點是井口仿真電路(2)根據選擇輸出10ms、40ms延遲波形。
3.根據權利要求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.根據權利要求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。
5.根據權利要求1所述的裝置，特點是嵌入式計算機(6)是工業級ARM9芯片，型號為三星2440 16/32-bit RISC微處理器，內核為32bit，帶有10位A/D轉換器，25M時鐘，128M存儲器，具有USB、RS232、顯示接口、JTAG接口和系統總線。
6.根據權利要求1所述的裝置，特點是微處理器(3)型號為C8051F120，是SiliconLaboratories公司產品，具有內置8位Α/D轉換器，可編程轉速率達500Ksps。
7.根據權利要求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，使爆炸機產生井口信號。
全文摘要
本發明是一種用于石油勘探中檢測和校準遙控爆炸同步系統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，爆炸機高壓信號經過電阻分壓后利用兩個穩壓管將高壓信號穩定在12V，然后與TB和ANALOG信號通過信號提取電路相連，微處理器發出正弦波輸出到井口仿真電路，當爆炸機起爆時，仿真雷管起爆，產生驗證TB，顯示結果。本發明能精確測量出遙爆系統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。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 優先權日2011年11月16日
發明者秦明輝, 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任公司