自控激发采集的遥爆同步系统测试装置的制作方法

1.本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种自控激发采集的遥爆同步系统测试装置。


背景技术：

2.遥控爆炸同步系统(以下简称遥爆同步系统)是指地震勘探采用井炮作业时，控制地震波激发和接收同步的系统。遥爆设备一般在使用前或维修后，需要对同步系统中同步精度进行测试，这个指标直接影响到地震资料的准确性，其精度范围是0-100μs。现有测试技术有以下几种：
3.(1)利用地震数据采集系统采集，通常采取采样率最小为0.5ms，因此同步精度最大为500μs，显然达不到测试精度要求。
4.(2)通过示波器显示信号的时序关系，进行抓取测试，得出结果。这种方法由于激发时间不自控且采样精度高，图形不易抓取，结论不能数字化。
5.(3)采用专业数据采集设备，通过标定编译码器信号的时间，得出同步精度。这种方法由于激发时间不自控且缺少数据分析，所得结论不直观。
6.在申请号cn201110364182.7的中国申请中，提供了一种物探专用同步系统测试装置，是一种用于石油勘探中检测和校准遥控爆炸同步系统启爆时间与地震仪器开始记录时间的物探专用遥爆同步系统测试装置。由嵌入式控制计算机，井口仿真信号电路、雷管仿真电路组成，爆炸机高压信号经过电阻分压后利用两个稳压管将高压信号稳定在12v，然后与tb和analog信号通过信号提取电路相连，微处理器发出正弦波输出到井口仿真电路，当爆炸机起爆时，仿真雷管起爆，产生验证tb，显示结果，测试精度在5μs之内。
7.在申请号：cn200920082999.3的中国专利申请中，涉及到了一种遥爆系统检测装置，属地球物理勘探技术领域中遥爆系统的检测设备，包括检测记录对钟时断信号、验证时断信号和井口信号的编码器检测盒、编码器信号检测电缆、检测记录高压启爆信号并产生模拟检波器信号的译码器检测盒、高压检测电缆和译码器井口电缆；该实用新型克服了用传统检测方法检测数字遥爆系统中遇到的时间精度的问题，在检测中不再使用雷管，检测更加安全可靠，可对高压启爆信号直接进行检测，可在编码器、译码器隔开足够距离的情况下进行测试，使测试结果更加严谨可靠。
8.在申请号：cn201310230824.3的中国专利申请中，涉及到一种双套仪器异步激发控制装置及方法，属于物探行业两相邻工区中地震仪器激发的自动控制技术领域。第一aries地震仪器连接第一控制器，第一aries地震仪器连接shotpro编码器的线路为点火线路，shotpro编码器连接第一控制器，第一控制器连接有第一天线，shotpro编码器连接有第九天线，shotpro爆炸机连接有第四天线，第二aries地震仪器连接第二控制器，第二控制器连接boom-box编码器，第二aries地震仪器连接boom-box编码器的线路为点火线路，第二控制器连接有第二天线，boom-box编码器连接有第十天线，boom-box爆炸机连接有第八天线。
9.以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此
我们发明了一种新的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置。


技术实现要素：

10.本发明的目的是提供一种可以自控激发采集，并且测试和校准编码器钟tb产生时刻与脉冲源激发时刻的时间差，以及输出电压的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置。
11.本发明的目的可通过如下技术措施来实现：自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，该自控激发采集的遥爆同步系统测试装置包括编码器测试信号接口电路、译码器测试信号接口电路、信号拾取电路、数据采集模块、时序测量模块和数据分析模块，该编码器测试信号接口电路采集编码器的tb信号，该译码器测试信号接口电路采集译码器的ctb信号和高压输出信号，该信号拾取电路连接于该编码器测试信号接口电路和该译码器测试信号接口电路，将这三路信号由模拟信号转化为数字信号，该数据采集模块连接于该信号拾取电路，完成数据采集工作，该时序测量模块连接于该数据采集模块，根据采集的数据，测得时序数值和输出的高压信号，该数据分析模块连接于该时序采集模块，计算得出同步精度和输出电压数值。
12.本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
13.该译码器测试信号接口电路采用了一组高功率电阻来替代仿真雷管，分别与译码器ctb电路和译码器的高压接线柱相连，采集起爆时译码器的ctb信号，同时采用分压分流方式采集取样高压接线柱端输出的电压信号。
14.该数据采集模块采用1mhz的采样率，每秒钟的数据达到一百万个，测试精度为1μs。
15.该信号拾取电路将tb信号通过通道1传输到该数据采集模块，将ctb信号和高压输出信号通过通道2传输到该数据采集模块。
16.该数据采集模块为通道同步采样，即通道1和通道2都各有一个独立的ad转换单元，在采集信号时，将tb、ctb和高压输出的模拟信号转换为数字信号，通过通道1和通道2，进入到该时序测量模块。
17.该时序测量模在通道1对编码器tb信号进行采集，并实时对采集到的数据进行判断，观测在信号中是否检测到相应的脉冲，此脉冲值定义为均值背景噪声的3倍，一旦检测到相应的脉冲,则启动计数器，此时计数器的数值为t0；接着跳转到通道2继续检测，而一旦在通道2内检测到相应的脉冲，计数器便停止计数，此时计数器内的数值为t1，测得的时序数值和输出的高压信号，进入该数据分析模块。
18.该数据分析模块将测得的时序数值，通过公式：t＝t 1-t0计算出遥爆系统的同步时差值t。
19.该数据分析模块还根据采集的高压信号，筛选出最大电压为u1，利用分压公式u0＝u1(r1+r2)/r1，计算出译码器高压输出的电压u0，其中r1、r2为串联在高压接线柱的高功率电阻。
20.该自控激发采集的遥爆同步系统测试装置还包括显示屏，该显示屏连接于该数据分析模块，以显示同步精度数值、图像及高压接线柱输出高压数值。
21.该自控激发采集的遥爆同步系统测试装置还包括自控激发接口电路，该自控激发接口电路与起爆信号和+5v电源相连，并将激发指令发送给译码器。
22.该自控激发采集的遥爆同步系统测试装置还包括串口控制模块，该串口控制模块连接于该自控激发接口电路、该数据采集模块和该编码器测试信号接口电路，当该自控激发接口电路收到起爆信号时，+5v电源接通，此时编码器启动处于等待命令状态，同时该串口控制模块导通，导通后，首先启动该数据采集模块，然后当触发延迟结束时，通过该编码器测试信号接口电路将起爆信号送入编码器，编码器开始工作，并将起爆信号通过电台发送给已经充好电的译码器，实现遥爆系统的自控激发与信号采集。
23.该串口控制模块对三个时间进行控制；点击延迟是该数据采集模块采集的延迟时间；触发延迟是指该串口控制模块导通的延迟时间，即编码器激发延迟时间；触发时间是指该串口控制模块持续导通的时间。
24.本发明的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，采取1mhz采样率的数据采集模块，以及时序测量模块和数据分析模块，可将测试精度提高到1μs，还采用自控激发系统，可使编译码器与数据采集模块按时序进行逻辑控制，进行激发和采集，提高了采集数据的可靠性。本发明可以实现编译码器精确测试与校准遥爆系统的同步精度，精度达到1μs，并测试输出电压值，可以直接显示测试数据和图像；自控激发系统可使编译码器与数据采集模块按时序进行逻辑控制，进行激发和采集，采集数据准确可靠。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
25.(1)能够测试、校准遥爆系统同步精度，测试精度达到1μs。
26.(2)自控激发技术可控制遥爆系统激发和数据采集模块的采集，将激发时间间隔控制在毫秒级，提高系统的可靠性。
27.(3)直接显示同步精度值和输出电压值，以及两项的图像。
附图说明
28.图1为本发明的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置的一具体实施例的结构图。
具体实施方式
29.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
31.本发明的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置包括编码器测试信号接口电路、译码器测试信号接口电路、信号拾取电路、数据采集模块、时序测量模块、数据分析模块、串口控制模块、自控激发接口电路和显示屏。
32.编码器测试信号接口电路采集tb信号，译码器测试信号接口电路采集ctb信号和高压输出信号，这三路信号通过信号拾取电路将这三种模拟信号转化为数字信号，由通道1和通道2送入数据采集模块，完成数据采集工作。采集的数据通过时序测量模块，测得的时
序数值和输出的高压信号，进入数据分析模块，计算得出同步精度和输出电压，最终通过显示屏显示测试数据和图像。
33.同步精度测试装置的编码器测试信号接口电路，采集编码器tb信号，同步精度测试装置的译码器测试信号接口电路采用了一组高功率电阻来替代仿真雷管，采集起爆时释放的雷管爆炸信号，同时采用分压分流方式采集取样高压接线柱端输出的电压、电流信号。
34.三路信号通过信号拾取电路，经过多路开关(mux)、放大器、采样保持电路以及a/d转换，将这三种模拟信号转化为数字信号，送入数据采集模块，完成数据采集工作。
35.采集的数据通过时序测量模块，首先在通道1对采集到的tb数据进行判断，定义采集的数值为均值背景噪声的3倍为有效信号数值，一旦检测到相应的有效信号数值,则启动计数器，此时计数器的数值为t0(计数器设置为向下计数的方式)；接着跳转到通道2继续检测，而一旦在通道2内检测到相应的数值，计数器便停止计数，此时计数器内的数值为t1。
36.测得的时序数值和输出的高压信号，进入数据分析模块，计算得出同步精度和输出电压，最终通过显示屏显示同步精度数值、图像及高压接线柱输出高压数值。
37.由于采集数据量大、时间短，人工操作难度较大，设计了自动自控采集、激发系统。自控激发接口电路与起爆信号和+5v电源相连，当串口控制模块导通时，首先启动数据采集模块，然后当触发延迟结束时，通过编码器测试信号接口电路将起爆信号送入编码器，编码器开始工作，并将起爆信号通过电台发送给已经充好电的译码器，实现遥爆系统的自控激发与信号采集。
38.以下为应用本发明的几个具体实施例。
39.实施例1：
40.在应用本发明的一具体实施例1中，如图1所示，编码器测试信号接口电路1，与编码器clktb电路相连，可采集编码器的tb信号；与信号拾取电路3相连，可将采集编码器tb信号送至信号拾取电路3；与串口控制模块8相连，自控制编码器的激发时间。
41.译码器测试信号接口电路2，采用了一组高功率电阻来替代仿真雷管，分别与译码器ctb电路和译码器的高压接线柱相连，采集起爆时译码器的ctb信号，同时采用分压分流方式采集取样高压接线柱端输出的电压信号；与信号拾取电路3相连，可将上述采集的两路信号送至信号拾取电路3。
42.信号拾取电路3，与编码器测试信号接口电路1、译码器测试信号接口电路2和数据采集模块4相连。将编码器测试信号接口电路1和译码器测试信号接口电路2采集的三路模拟信号，经过多路开关(mux)、放大器、采样保持电路后，通过通道1和通道2进入到数据采集模块4，完成数据采集工作。
43.数据采集模块4与时序测量模块5相连。数据采集模块采用1mhz的采样率，每秒钟的数据达到一百万个，测试精度为1μs。此模块为通道同步采样，即通道1和通道2都各有一个独立的ad转换单元，在采集信号时，可以保证每个通道采集得到的数据在时间上是同步的。将tb、ctb和高压输出的模拟信号转换为数字信号，通过通道1和通道2，进入到时序测量模块5。
44.时序测量模块5与数据分析模块6相连。数据进入到时序测量模块5，首先在通道1对编码器模拟信号tb进行采集，并实时对采集到的数据进行判断，观测在信号中是否检测到相应的脉冲，此脉冲值定义为均值背景噪声的3倍，一旦检测到相应的脉冲,则启动计数
器，此时计数器的数值为t0(计数器设置为向下计数的方式)；接着跳转到通道2继续检测，而一旦在通道2内检测到相应的脉冲，计数器便停止计数，此时计数器内的数值为t1。测得的时序数值和输出的高压信号，进入数据分析模块6。
45.数据分析模块6与显示屏9相连。在数据分析模块中，将测得的时序数值，通过公式：t＝t 1-t0计算出遥爆系统的同步时差值t；在数据分析模块中，还将采集的高压信号，筛选出最大电压为u1，利用分压公式u0＝u1(r 1+r2)/r1，计算出译码器高压输出的电压u0(r1、r2为串联在高压接线柱的高功率电阻，其功率都是10w，r1＝0.5ω，r2＝21ω)。最终通过显示屏9显示测试数据和图像。
46.由于数据分析模块最大写入量的限制，每个通道每次采集点最多1048576个，超出的数据将不会记录，也就是有效采集时间为1s，造成了人工激发遥爆系统然后采集的难度较大，因此设计了自控采集、激发系统。
47.自控激发接口电路7与起爆信号和+5v电源相连，并将激发指令发送给译码器。
48.自控激发接口电路7与串口控制模块8相连，当自控激发接口电路7收到起爆信号时，+5v电源接通，此时编码器启动处于等待命令状态，同时串口控制模块8导通。导通后，首先启动数据采集模块4，然后当触发延迟结束时，通过编码器测试信号接口电路1将起爆信号送入编码器，编码器开始工作，并将起爆信号通过电台发送给已经充好电的译码器，实现遥爆系统的自控激发与信号采集，可将激发间隔精度控制在毫秒级。
49.串口控制模块8可对三个时间进行控制。点击延迟是数据采集模块4采集的延迟时间；触发延迟是指串口控制模块8导通的延迟时间，即编码器激发延迟时间；触发时间是指串口控制模块8持续导通的时间。
50.实施例2：
51.在应用本发明的一具体实施例2中，串口控制模块8对三个时间的设置分别为：点击延迟设置为0ms，触发延迟设置为400ms，触发时间设置为300ms，即可有效的自控激发采集。
52.实施例3：
53.在应用本发明的一具体实施例3中，串口控制模块8对三个时间的设置分别为：点击延迟设置为0ms，触发延迟设置为600ms，触发时间设置为300ms，即可有效的自控激发采集。
54.因此，串口控制模块8对三个时间的设置分别为：点击延迟设置为0ms，触发延迟设置区间为400-600ms，触发时间设置区间为300ms，都可有效的自控激发采集。
55.本发明采用1mhz采样率的数据采集模块对tb、ctb和输出电压三路信号进行了采集，能够测试、校准遥爆系统同步精达到1μs。通过时序测量模块和数据分析模块，将采集到的数据进行筛选、分析，测试结果以“同步精度以及输出电压的测试数据”和“同步精度以及输出电压的测试图形”的形式显示出来，操作简单，非常直观。由于采集数据量大、时间短，人工操作难度较大，本发明设计了自控采集、激发系统。采用自控激发电路和串口控制模块，对编译码器与数据采集模块按时序进行逻辑控制，进行激发和采集，将激发时间间隔控制在毫秒级，提高系统的可靠性。可将自控激发技术，推广应用到节点激发系统的研究中。
56.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以
对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
57.除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

技术特征：
1.自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该自控激发采集的遥爆同步系统测试装置包括编码器测试信号接口电路、译码器测试信号接口电路、信号拾取电路、数据采集模块、时序测量模块和数据分析模块，该编码器测试信号接口电路采集编码器的tb信号，该译码器测试信号接口电路采集译码器的ctb信号和高压输出信号，该信号拾取电路连接于该编码器测试信号接口电路和该译码器测试信号接口电路，将这三路信号由模拟信号转化为数字信号，该数据采集模块连接于该信号拾取电路，完成数据采集工作，该时序测量模块连接于该数据采集模块，根据采集的数据，测得时序数值和输出的高压信号，该数据分析模块连接于该时序采集模块，计算得出同步精度和输出电压数值。2.根据权利要求1所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该译码器测试信号接口电路采用了一组高功率电阻来替代仿真雷管，分别与译码器ctb电路和译码器的高压接线柱相连，采集起爆时译码器的ctb信号，同时采用分压分流方式采集取样高压接线柱端输出的电压信号。3.根据权利要求1所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该数据采集模块采用1mhz的采样率，每秒钟的数据达到一百万个，测试精度为1μs。4.根据权利要求1所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该信号拾取电路将tb信号通过通道1传输到该数据采集模块，将ctb信号和高压输出信号通过通道2传输到该数据采集模块。5.根据权利要求4所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该数据采集模块为通道同步采样，即通道1和通道2都各有一个独立的ad转换单元，在采集信号时，将tb、ctb和高压输出的模拟信号转换为数字信号，通过通道1和通道2，进入到该时序测量模块。6.根据权利要求5所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该时序测量模在通道1对编码器tb信号进行采集，并实时对采集到的数据进行判断，观测在信号中是否检测到相应的脉冲，此脉冲值定义为均值背景噪声的3倍，一旦检测到相应的脉冲,则启动计数器，此时计数器的数值为t0；接着跳转到通道2继续检测，而一旦在通道2内检测到相应的脉冲，计数器便停止计数，此时计数器内的数值为t1，测得的时序数值和输出的高压信号，进入该数据分析模块。7.根据权利要求6所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该数据分析模块将测得的时序数值，通过公式：t＝t1-t0计算出遥爆系统的同步时差值t。8.根据权利要求7所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该数据分析模块还根据采集的高压信号，筛选出最大电压为u1，利用分压公式u0＝u1(r1+r2)/r1，计算出译码器高压输出的电压u0，其中r1、r2为串联在高压接线柱的高功率电阻。9.根据权利要求8所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该自控激发采集的遥爆同步系统测试装置还包括显示屏，该显示屏连接于该数据分析模块，以显示同步精度数值、图像及高压接线柱输出高压数值。10.根据权利要求1所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该自控激发采集的遥爆同步系统测试装置还包括自控激发接口电路，该自控激发接口电路与起爆信号和+5v电源相连，并将激发指令发送给译码器。11.根据权利要求1所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该自
控激发采集的遥爆同步系统测试装置还包括串口控制模块，该串口控制模块连接于该自控激发接口电路、该数据采集模块和该编码器测试信号接口电路，当该自控激发接口电路收到起爆信号时，+5v电源接通，此时编码器启动处于等待命令状态，同时该串口控制模块导通，导通后，首先启动该数据采集模块，然后当触发延迟结束时，通过该编码器测试信号接口电路将起爆信号送入编码器，编码器开始工作，并将起爆信号通过电台发送给已经充好电的译码器，实现遥爆系统的自控激发与信号采集。12.根据权利要求11所述的自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，其特征在于，该串口控制模块对三个时间进行控制；点击延迟是该数据采集模块采集的延迟时间；触发延迟是指该串口控制模块导通的延迟时间，即编码器激发延迟时间；触发时间是指该串口控制模块持续导通的时间。

技术总结
本发明提供一种自控激发采集的遥爆同步系统测试装置，包括编码器测试信号接口电路、译码器测试信号接口电路、信号拾取电路、数据采集模块、时序测量模块和数据分析模块，该编码器测试信号接口电路采集编码器的TB信号，该译码器测试信号接口电路采集译码器的CTB信号和高压输出信号，该信号拾取电路将这三路信号由模拟信号转化为数字信号，该数据采集模块完成数据采集工作，该时序测量模块根据采集的数据，测得时序数值和输出的高压信号，该数据分析模块计算得出同步精度和输出电压。该自控激发采集的遥爆同步系统测试装置能够测试、校准遥爆系统同步精度，测试精度达到1μs，将激发时间间隔控制在毫秒级，提高系统的可靠性。提高系统的可靠性。提高系统的可靠性。


技术研发人员：张伟 陈治庆 宫兆媛 王继刚 赵忠 陈华青 毕义龙 宫晓燕 李伟 张胜
受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司 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胜利分公司
技术研发日：2022.03.07
技术公布日：2023/9/20