[發明專利]地震勘探電纜特性阻抗的測試裝置和方法

在審

• 申請號: 202210415227.7
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114814366A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 閻志武;李廣輝;吳學兵;高翀;瞿婉潔;付淼星
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化石油工程地球物理有限公司;中石化石油工程地球物理有限公司裝備管理中心
• 主分類號: G01R27/04
• 分類號: G01R27/04;G01R27/08;G01R27/16
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 劉暢;徐冬濤

本發明公開了一種地震勘探電纜特性阻抗的測試裝置，其特征在于：待測電纜連接定向耦合器，將信號源連接功率分配器的輸入端，功率分配器的一個輸出端連接相檢模塊獲得相差信息，另一個輸出端通過定向耦合器連接幅檢模塊獲得幅差信息；所述信號源為高頻正弦函數發生器。針對地震勘探電纜阻抗測試專門設計的裝置和算法，包括頻率總次數、不同的連接方案和后期數據運算算法，不同于一般電纜的測試。能夠快速實現物探電纜阻抗測試，精度高，自動化程度高。

技術領域

本發明屬于地震勘探領域，尤其涉及一種地震勘探電纜特性阻抗的測試裝置和方法。

背景技術

特性阻抗又稱“特征阻抗”，它不是直流電阻，屬于長線傳輸中的概念。在高頻范圍內，信號傳輸過程中，信號沿到達的地方，信號線和參考平面(電源或地平面)間由于電場的建立，會產生一個瞬間電流，如果傳輸線是各向同性的，那么只要信號在傳輸，就始終存在一個電流I，而如果信號的輸出電平為V，在信號傳輸過程中，傳輸線就會等效成一個電阻，大小為V/I，把這個等效的電阻稱為傳輸線的特性阻抗Z。信號在傳輸的過程中，如果傳輸路徑上的特性阻抗發生變化，信號就會在阻抗不連續的結點產生反射。影響特性阻抗的因素有:介電常數、介質厚度、線寬、銅箔厚度。特性阻抗是衡量地震數傳電纜與采集站之間匹配質量的電氣參數。良好的阻抗匹配有利于提高數據信號的傳輸質量、消除反射噪聲、提高系統的可靠性、降低傳輸誤碼率。

特性阻抗的突變叫特性阻抗的不連續性或特性阻抗異常，這會造成信號的反射，從而引起電纜中傳輸信號的畸變并導致數據傳輸錯。一般電纜的阻抗會在電纜的連接和端接處發生改變，電纜的硬轉彎或扭結也會使電纜的特性阻抗發生變化。在阻抗不連續不嚴重的情況下，由于反射的信號微弱而且又經過了電纜的衰減，所以有時數傳仍能進行，但較嚴重的阻抗不連續將會干擾數據傳輸。嚴重的阻抗不連續是由不良的電氣連接、不正確的電纜端結、不匹配的電纜及電纜中雙絞線對的絞結方式錯誤造成的。因此在電纜的維修過程中，連接處非雙絞的部分越短越好；在電纜的使用過程中，不要將電纜打彎或打結，電纜的最小彎曲半徑不要太小，同時不要碾壓電纜或捆綁過緊。

數傳電纜是儀器主機與野外排列間各種命令和數據的通道，在實際生產應用中，地震采集系統中央控制單元和野外電子單元的穩定性很好，而數傳電纜的好壞成為影響施工質量和進度的關鍵因素。其性能好壞對于能否準確、穩定、不失真的傳輸數字信號至關重要，也決定了野外施工效率和質量，其性能的好壞實質是指電纜的性能參數是否與整個儀器系統野外部分相匹配。如果數傳電纜的性能參數發生變化，會引起電纜傳輸故障，影響地震數據傳輸質量，導致生產效率的降低。

1.國內相關產業和技術現狀、發展趨勢

國內的數傳電纜生產廠家使用HP網絡分析儀對電纜二次參數進行檢測。其工作原理是網絡分析儀產生2MHz-12MHz的掃描正弦信號，通過定向耦合器拾取施加在數傳電纜上的相位與幅度變化，折算不同頻率點的平均值。

而目前野外使用的數傳電纜測試儀的測試原理是儀器產生一高頻1/4周期的余弦單脈沖施加在數據傳輸線上。在數傳線另一端連接用電位計，(或數字電位計)作為匹配電阻。在施加信號端除了1/4周期的單脈沖將出一個反射脈沖，通過調節匹配電阻到無反射，讀取匹配電阻值即為電纜的特性阻抗值。

FLUKE網絡電纜分析儀，可以對局域網雙絞電纜進行測試、分析和故障診斷。該測試儀使用了新的測試技術，將脈沖信號和數字信號結合起來，提供快速精確的測試結果。測試結果既可以以數字形式顯示，也可以以圖形方式顯示，其測試頻率為0～300MHz。同時測試儀也可以通過串行口和計算機直接相接，利用計算機來分析測試結果，對數傳電纜的電氣特性指標進行測試分析。

2.國內相關產業和技術現狀

惠普公司HP4395A測試電纜的二次參數，能測試電纜阻抗、衰減、近端串音等參數。物探電纜測試行業內對其測試方法和測試精度認可。特點：二次參數測試精度高，穩定，儀器不能測試電纜的一次參數，對操作人員專業知識要求高，儀器和附件、夾具、測試軟件價格高昂。