大阻尼检波器阻尼比测试研究-论文.pdf

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1、2014年5月西安石油大学学报(自然科学版)Mav2014第29卷第3期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vol_29No．3文章编号：1673-064X(2014)03-0103-03大阻尼检波器阻尼比测试研究刘鑫，肖忠祥(1．西安石油大学电子工程学院，陕西西安710065；2．西安石油大学CNPC石油仪器仪表质量监督检验中心，陕西西安710065)摘要：阻尼比是动圈式检波器的重要参数，动圈式地震检波器阻尼比较大时，传统直流测试方法采用电压第二峰值计算

2、阻尼比，但该值信噪比很低，导致测试精度也较低。针对这一问题进行了研究，提出了新的阻尼比测试方法，即利用2个时间的比值计算阻尼比，避免了使用电压的第二峰值，从而提高了大阻尼检波器的阻尼比测试精度。关键词：动圈式检波器；参数测试；阻尼比中图分类号：TE927；P631．436文献标识码：A0．41问题提出0．2-／／，＼0一>在国内，动圈式地震检波器在地震勘探中使用。0．2数量最多，而阻尼比是动圈式地震检波器的重要参钼-0．4镰数。现有测试方法主要包括共振法、直流激励法和-0．6·k．／B扫频激励法等。由于直流激励法方法简单，

3、测试速．0．8,==0．2度快，目前主流测试仪器都采用这种测试方法。文献[1]已对检波器建立数学模型，其对直流电流阶跃函数的响应电压为：(f)=一m·—=sin(too√l—B)。todl—B一‘(1)式中：u(t)为检波器两端输出电压，t为响应时间，，为检波器上所加阶跃电流幅度，B为检波器阻尼比，∞。为检波器自然角频率，m为检波器运动线圈B：雨·n‘(2)等效质量，G为检波器灵敏度。为排除其他参数的干扰，假设一种比较简单的其中，A和分别是第一和第二波峰的电压幅值。情况：公式中G／／m=1且(cJ=1，则利用MATLAB显

4、然，仪器中的直流测试原理是利用A。和A的比值画出M(z)在B=0．2和B=0．8情况下的函数图进行计算的，这种算法在阻尼比较小的情况下，象，如图1所示。测量精度比较可信，但在阻尼比较大(通常B≥0．7)的情况下，由于A的值会变得很小，甚至几乎收稿日期：2013-09-30作者简介：刘鑫(1989一)，男，在读硕士，主要从事测试计量理论及应用研究。E-mml：284648354@qq．eom．--——104．-．——西安石油大学学报(自然科学版)为零，因而测量的信噪比很低，导致计算出来的阻尼尼情况下第二峰值信噪比低的难题，从

5、而提高了测比误差较大。进而基于阻尼比的测试值求得的自然试精度。频率精度很低。所以，常规的直流激励法在大阻尼情况下的测量误差较大。3误差分析文献[2]和[3]提出的交流扫频测试方法对幅频特性作了线性回归，消除了这种原理误差，所以能现分别对2种测试方法的误差进行研究。在利够测试大阻尼情况下的阻尼比。但交流扫频激励法用电压比值测试的方法中，设=A／A：，利用时间需要进行扫频和数据回归拟合，测试速度较慢，目前比值的方法中，依然设Y=tl／t，显然Ax／x和Ay／y还没有应用于实际。文献[4]根据直流激励法模型都是测量参数时的信噪比

6、，由公式(2)和公式(9)提出了最小二乘估计的方法，但由于计算过于复杂、得测试速度也很慢，亦没有得到实际应用。Bu7，∈(1，+∞)，(10)2问题解决B=cosyvr，Y∈(0，÷)。(11)将B的变化A呵Bn化为观察公式(1)，为计算第一个过零点的时刻，令△sin(O)ot2~／1一B)=0，即8toot241一B=7r，(3)=则第一个过零点的时刻_誉△=—。一。(4)M()=(13)=。而为求第一个峰值对应时刻，对U(t)求导，并令dBtytt(t1)=0得=△y=一m)，y∈(。，)，舞woBttlcos∈~／1

7、一B)=0。(5)+整理得第一个峰值对应时刻、J∞／arctan(v／1-B~／B,)2tl：————1一=——二——=一_o(6)，041一则t1arctan(v／1-B~／B,)_：——。(7)记Y=，那么arctan_／B)=7r=)，7r。(8)J一仃一，’即B=cosyTr。(9)式中，Y的取值范围为0

8、开了大阻刘鑫等：大阻尼检波器阻尼比测试研究．——105．——出，当阻尼比增大，2种算法的误差系数都逐渐减出的结果不够稳定，可信度较低，而利用时间比值的小，且利用时间比值的算法误差系数减小速度快，但算法虽然误差系数比较大，但由于测量值的信噪比其误差系数始终要比常规算法的误差系数大。相对较高，最终测量结果的