SMT-200检波器测试仪培训.doc

检波器测试仪的使用检波器测试仪的使用一、 前言目前在石油地球物理勘探领域使用的检波器有多种，按照工作原理分主要有：模拟速度检波器、模拟加速度检波器、压电检波器和全数字检波器。为了保证野外使用的检波器的质量，就必须有一种设备能够对检波器的性能进行测试，这种设备就是检波器测试仪。根据检波器种类的不同，检波器测试仪也有多种种类。由于现在陆地上使用的检波器主要是常规速度检波器，因此本文主要介绍该种类型的检波器测试仪。二、 常规检波器_测试项目常规检波器的测试项目主要有：自然频率、阻尼、灵敏度、直流电阻、交流阻抗、失真度、极性等。三、 测试原理和方法常规检波器的测试的原理是由检波器测试仪给检波器线圈提供一个脉冲电流，则线圈将会在磁场中运动，就会切割磁力线，产生感生电动势，然后算出阻尼系数、自然频率和灵敏度。由于检波器测试仪型号的不同，测试方法有所不同，有正向激励（如GT-7XXX、ZSF-300）的，有负向激励（如SMT-100、SMT-200）的，但原理都是一样。1. 频率、阻尼及灵敏度测试对检波器或检波器串加一适当的恒定直流驱动源（相当于该检波器灵敏度的6090，SMT-200大约为70），待检波器在直流驱动源作用下稳定后，撤去驱动源，采样检波器的响应输出信号并以此时刻为零点，检波器线圈自由振动，输出结果为一逐渐衰减的阻尼正弦波，求出第一次峰值和第二次峰值的大小以及第一次过零点的时间，通过分析检波器的运动方程及已知驱动电流分别算出阻尼系数、自然频率和灵敏度。382. 直流电阻测试测试直流电阻时，可以把检波器视为一个加在运算放大器两端的电阻，若一个恒定的电流连续加在未知电阻Rf和已知的参考电阻Ri上，测出输出电压Vo，利用运算放大器的工作特性可以计算出未知电阻Rf 。检波器的直流电阻是线圈电阻和阻尼电阻并联的值。3. 失真度（畸变）及动态电阻测试失真度测试给检波器加一个高纯度（低畸变）的标准正弦波，在检波器响应的多个周期内，每个周期都采集出一定数量的样点并求出平均值，然后用快速傅立叶变换计算响应波形的基波、二次、三次谐波分量，根据这些值计算失真度。动态电阻（交流阻抗）测试方法与直流电阻的测试方法基本一致，只是用交流信号源的有效值替代了直流信号源。4. 漏电测试产生一个标准直流电压加在待测检波器或检波器串上，采样参考电阻和漏电测试端的电压，由于参考电阻是已知的，可通过上述两个电压的比值来计算漏电电阻，并将测得的值与某一给定值进行比较，判定是否符合要求。5. 极性判断极性测试对检波器或检波器串不加任何电驱动信号，而是沿着检波器线圈振动的方向轻敲检波器或检波器串中的每一只检波器，系统连续采样检波器的输出信号，当检测到在某一较短时间内输出信号都高于某一给定的正值，就确定该检波器的极性为正，并响一声铃提示用户“该只检波器极性为正”。 当检测到在某一较短时间内输出信号低于某一给定的负值，就确定该检波器的极性为负，并响三声铃提示用户“该只检波器极性为负”。若听到连续不断的响声则表明检波器或检波器串中有断路的现象存在。四、 常规速度检波器器测试仪种类1SMT-100检波器测试仪I/O板库模块/数据模块卡数字板模拟板漏电测试板2SMT-200检波器测试仪3SMT-300检波器测试仪4SERCEL_SGT检波器测试仪5仪器总厂、魁星物探设备有限公司、北京丰汇巨人有限公司_GT-7006、GT-7010、GT-7016最早采用24位A/D的，性能稳定、可靠，精度高6北京昌普新有限公司_GT-7100采用基于ARM的嵌入式系统，Windows界面，无键盘，全鼠标操作。7北京智思峰科技有限公司ZSF-300检波器测试仪JBQ-3三浪牌便携式检波器测试仪先进的触摸屏操作技术8同大地质技术有限公司TD2002型仪器TD600型仪器9A88、B88、JF-7009、等等。如今，PRO-T及ZSF-300新一代的检波器测试仪，具有为野外数据采集的质量管理提供了一套完善的检波器质量监测体系，来有效地保证野外数据的采集建立了可靠的依据。五、 SMT-200检波器测试仪的操作SMT200检波器测试仪是美国I/O公司生产的、现在在国内外广泛使用的一种检波器测试仪，是在SMT-100和SMT-150检波器测试仪的基础上发展起来的，因此它们的功能和操作方法相似，不同的是SMT-200集成度更好、体积更轻、结构更紧凑，所以更加适合野外使用。SMT-200能够对常规检波器极性、灵敏度、阻尼、自然频率、失真度、直流电阻、交流阻抗和漏电电阻进行测量。1、 SMT-200检波器测试仪的组成部分SMT200检波器测试仪为了能够更好的满足野外使用，采用模块化结构。其主要由以下四个部分组成：（见下图1）图1、SMT-200检波器测试仪组成图l 主机：用于测试仪的操作、数据存储等。l 接口部件：用于主机和PC机的连接部件、数据传输、电池充电、连接外部温度传感器接口等。l 配备部件包括：电池、标准检波器、检波器的连线、PC机的连线、地线、外部温度传感器、电源线等。l 软件：用于数据传输和软件更新升级、2、 技术指标Natural FrequencyRange 1 to 100HzAccuracy 14Hz 1% of measured valueDisplay Resolution 0.01HzCoil ResistanceRange 20 to 9999 ohmAccuracy 1% or 1 ohm whichever is the greaterDisplay Resolution 1 ohm or 0.1 ohm when measured value is less than 100 ohmDampingRange 0.100 to 0.850Accuracy 1% of measured valueDisplay Resolution 0.001SensitivityRange 0 to 999 V/m/sAccuracy 2% Calculated from other measured valuesDisplay Resolution 0.1 V/m/sHarmonic DistortionRange 0 to 20 %Accuracy 10% of measured value or 0.01% whichever is greaterDisplay Resolution 0.01%Dynamic ResistanceRange 20 to 99999 ohmAccuracy Not specifiedLeakage TestRange 1M to 100M ohm (measured at 5V max)Accuracy 5% of measured value (after calibration)Test StorageCapacity 2 MB FLASH disk typically storing 16000 recordsActual figure will depend on tests selected and tags storedPhysical CharacteristicsDimensions (Approx.) 270 x 110 x 60 mm (10.63 x 4.33 x 2.36 inches)Weight (Approx.) 1.5 kg (3.30 lbs.)Environmental SpecificationsOperating temperature range -20 to 60 C ( -4 to 140 F)Storage temperature range -40 to 70 C (-40 to 158 F)NOTE: All capabilities are measured at 20 C.3、 SMT-200检波器测试仪软件介绍SMT-200检波器测试仪的操作主要分为两个部分，即检波器的测试和数据下载及整理。3.1检波器测试首先将电池与主机相连，按一次START/ENTER键，测试仪将进入加电自检程序，屏幕显示如下：约20秒后，测试仪完成加电自检，自动进入如下主菜单：如果上一次使用时，没有进行正常关机，将显示以下信息，按任意键也可进入主菜单。对于菜单的操作可以有两种方法：1是使用光标移动键将光标移动到所要使用的菜单，按下START/ENTER键，即可进入；2是使用数字键，直接按下所要使用的菜单前面的数字，则直接进入所要使用的菜单。实例如下图：注意：主菜单中的第5项（Tag menu），在有些版本的主机软件中没有，而出现在数据下载软件中。3.1.1 SMT-200测试菜单介绍主菜单：1Do a test 作一次测试2Setup menu 各种各样参数设置3Temp.menu 设置温度补偿参数4File menu 存储、下载、配置文件5Tag menu 自动标识识别和检波器串识别6About 检波器测试仪的软件版本、序列号等信息0shup down 保存配置，并自动关机Do a test菜单Sensor-SM4：当前检波器测试类型Temp 20.9：当前测试设定温度Series 1：检波器串连个数Parallel 1：检波器并联个数Not Shunted：确定是否使用并联电阻Next# 15 A：将要测试的检波器串记录号Estimated Space：测试仪还可存储测试记录的剩余空间Back to Main：按0键返回主菜单Repeat Test：按+/-键重新测试并覆盖最后一次测试结果Start next test：开始测试记录号测试温度极性 1SEG -1=NSEG 0=不测试极性漏电电阻直流电阻自然频率阻尼系数灵敏度畸变交流阻抗阻尼系数超标Back to Main：按0键返回主菜单Repeat Test：按+/-键重新测试并覆盖最后一次测试结果Start next test：开始测试3.1.2 SMT-200参数设置菜单介绍2Setup menu菜单本菜单在第一次使用时必须按要求进行设置，如果以后的测试要求和条件不变，可以不必操作。设置检波器串的配置及并联电阻选择和编辑检波器类型（库、参数卡）设置测试操作参数选择测试项目限定值菜单（噪音和漏电范围）LCD和声音及公制/英制选择电源设置日期和时间设置仪器校准检查及诊断2Setup menustring menu检波器串的配置确定记录号串连数并联数连接线电阻检波器的间距（连线长度）引出线（检波器到夹子）的长度计算时是否包含阻尼电阻? YES阻尼电阻返回设置菜单2Setup menustring menulimits menu限定值菜单Low_Drive：低驱动规定了动态阻抗测试的驱动电平输入范围为199（默认10）Noise：噪音最大值，单位为毫伏Leak：漏电最大值，单位为兆欧Max_Test：最大测试数Bar_range：规定了动态阻抗测试的条线图灵敏度输入范围199（默认10）Pol_Sens：规定极性测试敲击，范围110（默认5）2Setup menugeophone menu检波器类型选择检波器类型修改检波器的参数。这些参数是检波器的基本参数，应根据有关规范标准填写，建议不要修改仪器提供的检波器标准。复制一个检波器类型首先复制一个名为*newspec1xx，然后再通过Edit来修改。从内存中删除一个检波器类型，一旦删除将无法恢复，慎用。如想要删除某一个类型库，首先选择Select将要删除类型库为当前库，再按Delete删除。2Setup menugeophone menuselect检波器类型选择在选择菜单中可以选择要使用的检波器类型，用上下方向键把光标移到Select处，按回车或直接按“1”键，进入选择菜单（Select menu），再选择所需要的检波器类型。2Setup menugeophone menuedit检波器类型编辑用上下键改写英文字母及字符Res：检波器线圈电阻（Rc）Freq：自然频率（Fn）Sens：灵敏度V/m/s（G）Damp：阻尼系数（Bo）Dist：畸变限定值Fdis：畸变的测试频率Mexc：悬体位移mMass：悬体质量gTemp：测试特性参数是的温度Res，Freq，Damp，Sens，Dist，Mexc和 Mass 这些参数可在检波器使用手册、厂商、相关规范中找到，所有参数不能随意修改，否则将无法正确测试。光标选定（Enter：Edit +：Imp）项，用+/-键可切换公制和英制2Setup menuoperating menu操作参数设置Autonumber：选择“ON”，在每次测试后检波器测试记录号将自动加1。Save Rejs：选择“YES”，否则将只记录合格记录。Full Test：在显示结果中，可让测试结果数据与“Go/No-Go”方式切换。“Go/No-Go”方式显示是以“”和“”表示测试结果的好坏。在两种显示状态下所有测试结果都将记入内存。Cont on reject：选择连续测试或中断测试。Skip next：跳过。如果测试过程中发现有某一项测试没有通过，仪器将中断进一步测试。Constant：可进行固定位移和固定速率间的转换。(Constant Vel. / Constant Exc.)T-Corr on：测试数据和特性值间的转换。(T-Corr on Data / T-Corr on Spec)Continuous：选择连续方式测试。ON/offInterval：在连续方式选择测试时间间隔。在测试自然频率小于12Hz的检波器时，固定位移和固定速率的选择对于畸变测试非常重要。对于高于12Hz检波器固定位移和固定速率是相等的。固定速率：畸变测试是以特定的驱动强度驱动检波器悬体，测试检波器产生的谐波。在固定速率驱动情况下，驱动强度为0.7in/s，由此产生的位移取决于驱动信号的频率和检波器的自然频率。低驱动频率将导致悬体位移成比例增加，由于弹簧呈非线性驱动，位移增加将导致畸变增大，所以把这些和固定位移进行计算，就可完成畸变测试。固定位移：除了频率为12Hz外，在测试时对驱动电流（驱动强度）进行补偿，改变驱动强度可以使悬体位移保持在0.236mm，这与悬体在以12Hz、0.7in/s驱动时产生的位移相等。在检波器菜单中设定畸变测试所需频率按照推荐值设定。T-Corr on（温度相关）：温度补偿适用于检波器特性测试和检波器测试数据采集。一种情况数据不需要温度调节，但测试环境必须符合测试规范。另一种情况需要温度补偿。推荐使用数据相关，这样在不同温度下所记录的数据可进行对比。数据相关后，所测试数据接近于检波器的特性值。2Setup menutest sequence项目测试次序低驱动设定ON/off极性测试设定ON/off噪音测试设定ON/off漏电测试设定ON/off直流电阻设定ON/off自然频率、阻尼、灵敏度测试ON/off畸变测试ON/off交流阻抗测试ON/off极性测试首先测试或最后测试2Setup menudisplay显示、声音及公制/英制设置显示屏背光设置增加LCD对比度减少LCD对比度仪器提示音设置键盘反应提示音设置公制（Metric）和英制(imperial)转换2Setup menupower menu电源参数设置电源参数保存设置ON/off设置背光灯亮显示时间设置最后一次按键后显示保持的时间在无操作状态下，仪器自动关机的时间。在此时间内，按任意键，仪器将重新计时。系统自动关机不会造成数据丢失。设置仪器关机时间。2Setup menudate &time日期和时间设置日期和时间菜单用于设置仪器的内部时钟。按方向键的左右键，将光标移动到相应的修改区域，按上下键可改变数据，修改日期和时间。3.1.3 SMT-200温度设置菜单介绍3temp.menu此菜单可以读取和设置温度，温度的补偿对于测试结果非常重要，SMT-200允许在不同温度下进行测试。检波器串自身材料有一个温度系数，也就是检波器的特性是随温度变化的。在菜单中允许对测试数据进行补偿，在温度菜单中允许设置温度，从而计算补偿值。手动输入温度读取和存储参考检波器提供的温度设置温度传感器的状态ON/off读取和存储外置传感器提供的温度System：计算仪器内部温度注意：当选择手动输入温度时，应将温度传感器（Smartec）设置为off，所有随后测试及数据都将随输入值变化。输入温度应注意尽量准确，并随时注意环境温度变化，修改温度值，保证测试数据准确。3.1.4 SMT-200参数设置菜单介绍4file menu文件菜单显示最后一次测试结果存储状态转储数据文件（如：串行打印、PC终端）记录数据列表显示删除数据读取配置文件保存配置文件 4file menuredisplay last显示最后一次测试结果如果在此之前没有进行测试，其显示的是一组无意义的数据。 4file menustorage status存储状态SMT-200大约可以记录16000（根据仪器配置的DOC容量大小不同）个测试记录。在存储状态下可以准确地了解保存了多少记录（如图中：82），还可以存储多少记录（如图中：15012）。 4file menudump data file转储数据文件在这个窗口里将显示3个信息：a）打开终端，然后按“0”b）正在转储（转移）数据，按“0”取消c）关闭终端，然后按“0”数据流控制关闭时，终端的默认设置为9600-N-8-1 4file menulist data file记录数据列表显示执行此命令可以显示内存中的测试记录数据，如果全部记录不能一屏显示的，将滚屏显示，按“0”键可以停止滚动，按“+/-”键暂停或enter/start键滚动切换，按其它任意键返回上一菜单。4file menuErase All data删除数据此命令将删除内存中的全部测试记录数据，一旦删除无法恢复。4file menuread config读取配置文件加载内存中的配置文件，配置文件保存了SMT-200设置的所有参数，这个文件在加电时自动加载，在关机时自动保存。读取配置文件将重新加载开机时的配置参数，或加载最近一次保存配置时保存的参数。4file menusave config存储配置文件将配置文件写入内存。3.1.5 SMT-200有关信息6about在窗口中给出了有关本台仪器的有关信息，包括SMT-200测试仪软件版本号、仪器序列号、软件编译完成时间。六、SMT-200数据下载介绍 1将SMT200主机、接口部件与PC机按照如下图连接：2打开接口部件的电源，SMT-200检波器测试仪（主机）仍处在关机状态3启动PC机中的数据下载程序。C:SMT200STM200DS。 在此状态下，打开PC机，将数据下载软件安装在PC机上。注意：该软件可以在WINDOWS3.XX/95/98和DOS5.0以上的操作系统下运行，但不能在WINDOWS NT下运行。运行该软件，程序的主界面如下：从上图可以看出，该程序有3个子菜单，即SMT-200DS、FILE、SMT-200。4 使用Alt+T选择文件传输命令，也可以在下拉式菜单中使用光标选择【执行（点击）SMT-200File Transfer】。5 SMT-200测试仪的电源将会自动被唤醒（打开），进行数据传输（数据自动调入PC机），这整个过程需要花费几分钟（根据测试仪存储记录块大小），请等待。6 一旦数据传输完毕，计算机将显示“Save DATA as”。 下载（调出）数据完成后，SMT-200主机自动关机。7选择一个合适的名字，按回车键进行存储。这种文件是一个ASCII文本文件，格式如下：注意事项：（1）通常数据传输设置参数已设置好，不需要更改，但如果传输失败应检查相关设置，PC机和仪器设置应相同。（2）使用的PC机主频不能超过200Hz。（3）如果连接设备时，PC机处于开机状态，连接好后须要重新启动。（4）传输过程经常不能一次完成，可重复以上操作步骤。建议不要等仪器记满内存后才传数据。七、SMT-200检波器测试仪电路分析、故障诊断及维修（一）电路组成及分析SMT-200的电路由两大部分组成：一个是它的核心部分PC/104计算机板，由运算速度为9.8MHz与8088兼容的CPU，以及各具独立功能芯片的高集成电路组成。另一部分测试数据采集板，用于提供电源，以及向PC/104板提供的测试和传输数据的所有其它附加电路。采集板中由电源（23V、15V、+5V）、LED显示驱动、A/D转换器、D/A转换器、查表ROM、滤波器、检波器测试接口线路、温度传感器、地址发生器、地址译码器、数据缓冲/锁存器、键盘等组成。（二）故障诊断2Setup menudiagnostics menu诊断菜单，在执行命令前，需要输入PIN（Personal Identification Number个人身份号）码，PIN码是仪器的序列号，可从相应的菜单中查到。（输入一次PIN码后，只要在不关机状态下，反复进 入诊断菜单，不需要再次输入PIN码）Iopa：漏电测试。使用这个测试需要在正负（geo+，geo-）间接一个电阻，阻值接近设定的检波器串漏电电阻，进行电流测试，一旦测试完成，仪器可计算出漏电电流，这样就能精确地计算出漏电值。Simulation：模拟测试ON/off 。仪器产生一组模拟数据替代实际测试数据，对于在不连接检波器的情况下进行培训和设置SMT-200参数是非常有用的。在实际测试时要设置为off。Post Mortem：事后分析。在仪器关机前显示仪器状态，表中列出几种信息及含义。Normal Shut Down没有问题，正常关机Temperature HighSMT-200检测到内部温度高于80Temperature LowSMT-200检测到内部温度低于-40Battery LowSMT-200检测到电池电压低于10.7VTimed Out按内部电源设置（power saving）的参数关机Shut Down Error非正常关机（如电池断开）Reset all：恢复SMT-200所有设置到默认设置，加载SM-4 10Hz 375检波器规格库，并保存到配置文件中。（在此期间引导，按+/-键重新显示；按enter/start键恢复默认设置、按0键退出）2Setup menudiagnostics menudisplay显示菜单键盘诊断（退出同时按0和enter/start键）显示屏象素反相（黑色）显示诊断在半秒钟切换背光显示诊断显示灰度等级诊断喇叭从1006000Hz诊断2Setup menudiagnostics menuhardware硬件诊断串行口诊断Ok成功，Nok失败内部温度传感器诊断外部温度传感器诊断(如果没有连接外部温度传感器将显示n/a)电池电压诊断继电器诊断（显示内部参考电阻499 0.01%与检波器输入端电阻值）正弦波诊断子菜单2Setup menudiagnostics menuhar