[發明專利]寬頻帶地震計校準測試裝置及校準方法

在審

• 申請號: 201410456484.0
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104216030A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 林君;劉婷婷;呂世學;吳海超;張懷柱;張林行;陳祖斌
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01V13/00
• 分類號: G01V13/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術領域：

本發明涉及一種地球物理探測傳感器，具體是涉及一種用于對寬頻帶地震觀測用的地震計的調零、校準使能控制和標準信號校準的寬頻帶地震計校準測試裝置及校準方法。

背景技術：

地震儀通常包含傳感器和記錄器兩個部分。其中傳感器部分也叫地震計、檢波器、拾震器、地震擺，它是將地表振動轉換為對應強度電信號的傳感器裝置。傳感器的設計原理和構造決定了對應的測試和校準裝置，目前現有的地震傳感器的測試校準裝置多是針對石油和礦產勘探領域中廣泛使用的速度型動圈式檢波器而設計的。動圈式檢波器具有磁電效應和電動力效應，給檢波器施加直流激勵，可以根據輸出的波形特征獲取檢波器的相關參數值，這就是檢波器的直流激勵法。80年代中后期，以SMT-100為代表的直流激勵法檢波器測試儀被廣泛推廣應用，這種測試裝置便于攜帶，易于現場測試，尤其適用于檢波器串的測試，但此種方法無法應用于基于力平衡反饋式的寬頻地震計的測試和校準。在天然地震觀測中，通常選用基于力平衡反饋式的寬頻帶地震計作為獲取地球深部信息的地震傳感器，它具有頻帶范圍寬、動態范圍大的特點。這種寬頻帶地震計內部結構復雜、價格昂貴、體積大、質量大，在野外布設時，經常需要進行移動和埋設，每次布置前都需要測試校準。而目前寬頻帶地震計的生產廠家和型號較多，設計和使用沒有統一標準，實際使用中往往需要依賴廠家或其他第三方廠商的校準控制裝置，增加了天然地震觀測作業的成本和復雜性。

發明內容：

本發明的目的就是針對上述天然地震觀測作業的技術不足，提供一種內置于寬頻帶記錄器的寬頻帶地震計校準測試裝置；

本發明的另一目的是提供一種寬頻帶地震計校準測試裝置的校準方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

寬頻帶地震計校準裝置，是由操作界面經FPGA和數據緩沖電路與寬頻帶地震計連接，FPGA經數據抽取濾波器、24位Δ-∑型D/A轉換器、差分信號至單端信號轉換器和測試信號選擇器與寬頻帶地震計連接，寬頻帶地震計通過輔助通道連接信號保護電路、信號衰減電路、通道切換電路、24位Δ-∑型D/A轉換器和數據抽取濾波器構成。

寬頻帶地震計校準測試裝置的校準方法，包括以下步驟：

a、在開展天然地震觀測或地震勘探作業前，首先對布設在觀測點的寬頻帶地震計進行垂直方向和水平方向的調節和固定，然后將寬頻帶地震計通過雙絞線電纜連接至內置校準測試裝置的寬頻帶地震記錄器、寬頻帶地震記錄器通過串行端口連接至計算機；

b、寬頻帶地震記錄器和寬頻帶地震計先后接通電源，待地震記錄器完成初始化后，用戶通過計算機上的操作界面發出調零命令，將寬頻帶地震計中的質量塊偏移位置歸零，保證寬頻帶地震計在沒有外界震動情況下，輸出電壓為零；

c、用戶通過操作界面選擇標準信號的類型、頻率、幅度和持續時間，FPGA根據用戶設定，輸出指定頻率、幅度、持續時間的標準正弦波、階躍波或偽隨機噪聲波形等標準信號，并經過由運算放大器構成的求差電路進行轉換，將D/A轉換器生成的差分校準信號轉換為單端校準信號，最終輸送給寬頻帶地震計進行校準；

d、完成寬頻帶地震計標準信號校準后，用戶通過操作界面選擇輔助通道測量功能。寬頻帶地震計輸出的輔助通道信號，經過信號衰減電路衰減至±2.5V的A/D轉換器量程內，然后利用A/D轉換器對通過通道切換電路的輔助通道信號進行分時切換采集，最后經過數字抽取濾波得到輔助通道的電壓測量值。根據電壓測量值來判斷質量塊偏移位置信息，以確定寬頻帶地震計的校準結果；