JJF 2353-2025 石油地震检波器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2353—2025石油地震检波器校准规范CalibrationSpecificationforPetroleumSeismicGeophone2025‑11‑05发布 2026‑05‑05实施国家市场监督管理总局 发布JJF2353JJF2353—2025石油地震检波器校准规范CalibrationSpecificationforPetroleumSeismicGeophone

JJF2353—2025归 口 单 位：全国石油专用计量测试技术委员会主要起草单位：中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司西安石油大学参加起草单位：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司本规范委托全国石油专用计量测试技术委员会负责解释本规范主要起草人：田磊（中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司）张显桂（中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司）李国栋（西安石油大学）参加起草人：中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司）中石化石油工程地球物理有限公司胜利分公司中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司）目 录引言 1 范围 （1）2 引用文件 （1）3 术语 （1）4 概述 （1）计量特性 （2）动圈检波器计量特性 （2）压电检波器计量特性 （3）校准条件 （3）环境条件 （3）测量标准及其他设备 （3）校准项目和校准方法 （4）7.1 外观 （4）动圈式检波器校准方法 （4）压电检波器校准方法 （7）校准结果表达 （8）复校时间间隔 （8）附录A 检波器测试仪核查方法 （9）附录B 检波器校准结果误差的不确定度评定示例 附录C 检波器测试原始记录格式示例 附录D 检波器校准证书内页格式示例 附录E 检波器校准项目 Ⅰ引 言JJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制订工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。Ⅱ石油地震检波器校准规范范围本规范适用于石油地震勘探生产中使用的动圈式速度型检波器或串（以下简称动圈检波器）和（水下）压电检波器（以下简称压电检波器）的校准。引用文件本规范引用了以下文件：JJG134 磁电式速度传感器检定规程GB/T24260—2020 石油地震检波器SY/T6661—2012 地震检波器校准方法SY/T7449—2019 模拟地震检波器通用技术规范凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改单）适用于本规范。术语GB/T24260—2020、SY/T7449—2019中界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1 灵敏度 sensitivity检波器对激励（振动）的敏感程度。注：动圈检波器的灵敏度是检波器在单位时间内接收到的振动引起的位移变化与输出电压的关系。压电检波器的灵敏度是标准检波器输出电压与被测检波器输出电压的关系。［来源：SY/T7449—2019，3.3］3.2 幅频特性 amplitude‑frequency检波器接收到振动激发频率与灵敏度的变化关系。3.3 相频特性 phase‑frequency检波器接收到振动激发频率与相位角的变化关系。3.4 线性度 linearity检波器在固定频率下，接收到的振动信号从所允许的最小值增加到最大值，其灵敏度的变化。概述石油地震检波器（包括动圈检波器和压电检波器）是在陆地、海上的地震勘探中把接收到的地震波转换成电信号的机电转换装置。动圈检波器芯体结构见图1，磁铁位于顶端和底端两个弹簧之间，线圈环绕磁芯，1与外接电极连接。当外界产生振动的时候，线圈和磁铁相对运动，在线圈内产生感应电动势将振动信号转换成电信号。**1I332图1 动圈检波器芯体示意图压电检波器结构见图2，是一种加速度检波器。通常采用压敏元件制造，当外界产生压力变化的时候，压敏元件是将压力变化转换为电信号的机电转换器。E*4D=4½ýfl图2 压电检波器示意图计量特性51 动圈检波器计量特性动圈检波器主要计量特性见表1。表1 动圈检波器的主要计量特性序号计量特性测量范围/技术要求1直流电阻Rc/Ω200~40002自然频率Fn/Hz4~283灵敏度Gv/V/s-）］12~1604阻尼系数Bt0.2~0.855失真度D≤0.26绝缘电阻Ri/MΩ陆地≥20水下≥507极性+/-判定8工作倾角θ/）≥1022 压电检波器计量特性压电检波器的主要计量特性见表2。表2 压电检波器的主要计量特性序号计量特性测量范围/技术要求1直流电阻Ra/Ω140~2402自然频率Fn/Hz8~183灵敏度Mx/dB5~284绝缘电阻Rm/MΩ≥1005极性+/-判定校准条件1 环境条件校准环境条件应满足以下要求：）环境温度：动圈检波器-20℃~60℃，压电检波器0℃~30℃；相对湿度：≤85 ；c）无影响校准数据的震动和电磁干扰。62 测量标准及其他设备621 动圈检波器的测量标准及其他设备211 检波器测试仪检波器测试仪主要计量特性见表3。表3 检波器测试仪的主要计量特性序号计量特性测量范围最大允许误差1直流电阻Rc/kΩ0.2~5.1±12阻尼系数Bt0.2~0.85±13自然频率Fn/Hz1~100±14灵敏度Gv/V/s-）］1~999±25失真度D0.02 ~0.2±0.046绝缘电阻Ri/MΩa5~50±57极性——+/-判定a 水下使用绝缘电阻测试。注：检波器测试仪的核查方法以及核查记录见附录A。6.212 其他设备其他设备的主要计量特性见表4。3表4 校准设备的主要计量特性序号设备名称计量特性测量范围最大允许误差备注1频率测试仪频率Fi/Hz0.1~15000±0.1——2失真度分析仪失真度D0.003 ~100±6 ×FS——3动态分析仪电压U/V-25~25线性度：0.1 ×FS计算阻尼系数4直流电阻测试仪直流电阻Rc/Ω0.1~10000±0.1——5绝缘电阻测试表绝缘电阻Ri/MΩ10~500±5工作电压：0V~1000V6振动台频率Fi/Hz1~1000±1横向振动比≤35~16）Hz振幅A/mm0~25±5——7信号发生器自然频率Fn/Hz1~1×105±0.003——2.2 压电检波器的测量标准压电检波器测试仪的主要计量特性见表5。表5 压电检波器测试仪的主要计量特性计量特性测量范围最大允许误差直流电阻Ra/Ω100~1000±1自然频率Fn/Hz5~500±5灵敏度MX/dB-220~-180±0.5绝缘电阻Rm/MΩa≥50±5极性+/-判定——a 可使用绝缘电阻表。校准项目和校准方法1 外观检波器外观条件应满足以下要求：有清晰的编号或标识；保持完整、外壳无裂痕，动圈检波器尾锥固定良好；插头完整无损，触点无污物和锈蚀，接线牢固可靠、无破损。72 动圈式检波器校准方法721 测试前准备采用检波器测试仪等校准装置测试时，将被校准的动圈检波器稳定插在地面或垂直固定，其倾角应符合其产品标准要求或规定。采用振动台进行校准测试时，将动圈检波器刚性连接在振动台上，如图3所示，数据采集设备分别采集检波器和标准传感器的输出电压，通过数据处理设备测出检波4F@2F@2F@1@+2+1fififlfififl(¾}$ª*$注：振动台采用隔震等措施，减小外界振动、电磁干扰。图3 振动台测试连接示意图J1—被测检波器；J2—标准加速度传感器22 直流电阻连接检波器测试仪和检波器，操作检波器测试仪，显示的电阻值为被校准动圈检波器的直流电阻值；或采用直流电阻测试仪进行直接测试，读取电阻值，相对误差计算方法见公式（1），测试采样次数不少于3次。Xδ=X0-X×100 X式中：δ——相对误差；X——实测值；X0——被测参数的标称值。723 阻尼系数连接检波器测试仪和检波器，操作检波器测试仪读取阻尼系数值；或采用动态分析仪等校准装置测试检波器激励响应电压数据，测试数据通过公式（2）计算得到阻尼系数。阻尼系数值的相对误差计算方法见公式（1），测试采样次数不少于3次。式中：

B= ln|UB1UB2| t π2+(ln|UB1UB2|)2t

（2）Bt——检波器阻尼系数π ——圆周率；UB1——检波器响应电压信号波形第一个峰值电压，V；UB2——检波器响应电压信号波形第二个峰值电压（与第一个峰值反向最大。724 自然频率连接检波器测试仪和检波器，操作检波器测试仪测试；或采用频率测试仪、振动5台等校准装置测试，得到自然频率值。振动台测试自然频率方法应符合GB/T24260的方法要求。自然频率相对误差计算方法见公式（1），测试采样次数不少于3次。725 灵敏度连接检波器测试仪和检波器，操作检波器测试仪进入灵敏度测试项后启动校准测试；或者采用振动台等校准装置测试，读取灵敏度值。振动台测试灵敏度计算方法应符合JJG134的方法要求。灵敏度相对误差计算方法见公式（1），测试采样次数不少于3次。726 失真度连接检波器测试仪和检波器，操作检波器测试仪进入失真度校准项后启动校准，或者采用失真度分析仪测试，所测值为被测检波器的失真度以百分数表示。相对误差计算方法见公式，测试采样次数不少于3次。Δ=D0-D 式中：Δ——绝对误差；D——失真度实测值；D0——失真度的标称值。727 绝缘电阻!44*K="$"A"$!44*K="$"A"$*728 极性

图4 绝缘电阻校准连接示意图连接检波器测试仪和检波器，操作检波器测试仪进入极性测试项，轻敲击被测检波器顶部，根据测试仪屏幕显示极性或发出音响不同，判断被测检波器极性。729 线性度检波器连接方法如图3315Hz率的3倍~5）不同振幅速度）输出时，测出检波器的灵敏度值，接收到的振动信号从所允许的最小值增加到最大值时，其灵敏度的变化关系。振动信号最小值为引起检波器响应的最小值振动速度；最大值为振动信号幅度不大于检波器允许最大位移、6或最大速度不大于“检波器悬体位移×振动频率”。测试采样次数不少于10次。7210 幅频特性检波器连接方法如图3所示，振动台在不同频率输出时，测出检波器的灵敏度值。测试起点从低于自然频率开始，测试最大频率不小于20倍自然频率，振动台输出频率20个5Hz、6Hz、10Hz、15。7211 相频特性检波器连接方法如图3所示，振动台在不同频率输出时，测出检波器的响应延时相位角。测试起点从低于自然频率开始，测试最大频率不小于20倍自然频率，振动台输出频率数不少于20个。7212 假频将检波器置于水平振动台上，连接方法如图3所示，振动台测试假频方法应符合GB/T24260的方法要求。假频测试时，振动台输出频率数不少于20个。7213 倾角将检波器置于不同倾角，测试检波器的直流电阻、自然频率、阻尼系数、灵敏度、失真度和幅频特性等。73 压电检波器校准方法731 测试前准备压电检波器测试仪配套的标准压电检波器，作为传递标准对压电检波器测试仪进行赋值；确认被校准的压电检波器应置于与标准压电检波器声场相同的区域。732 直流电阻连接测试仪和压电检波器，操作测试仪进行直流电阻校准项后启动校准，测试仪屏幕显示的电阻值为被校准压电检波器的直流电阻值，计算方法见公式。733 自然频率压电检波器自然频率的校准采用共振点比较法，即采用频率数不少于20个，按照校准压电检波器灵敏度的校准方法得到每一个频率点的灵敏度值。查找出这些灵敏度值的最大值，该值所对应的频率即为该压电检波器的近似自然频率。设频率为信号驱动压电检波器，得到的压电检波器输出端的开路电压，则压电检波器的谐振频率计算方法见公式（4）：Fn=F[max(U,U,⋯,Um)] ）式中：Fn ——待测压电检波器的谐振频率，Hz；U1 ——压电检波器在第1个固定频率信号驱动下测得的输出电压，V；U2 ——压电检波器在第2个固定频率信号驱动下测得的输出电压，V；Um ——压电检波器在第m个固定频率信号驱动下测得的输7出电压，V；max(U,U,…,Um) —代表数组U1，U2，…，Um中最大的值，V；F[max(U,U,…,Um)]—数组U1，U2，…，Um中最大值所对应的驱动信号频率，Hz。734 绝缘电阻将检波器置于压力容器中，将绝缘电阻表或检波器测试仪连接到检波器，操作绝缘电阻表或检波器测试仪进行绝缘电阻校准项后启动校准，绝缘电阻表或检波器测试仪显示的数值为被测检波器的绝缘电阻值，相对误差根据公式（1）计算，应符合5.1的要求。测试采样次数不少于3次，采样间隔不少于1s。735 灵敏度将待测压电检波器和标准压电检波器（已溯源）同时放入声场内声压相同的区域，测出压电检波器的输出端开路电压，待测压电检波器的灵敏度计算方法见公式（5）：式中：

MX=20lg

UXSUS

（5）MX——待测压电检波器的灵敏度，dB；MS——标准压电检波器的灵敏度，dB；UX——待测压电检波器输出端的开路电压，V；US——标准压电检波器输出端的开路电压，V7.3.6 极性连接测试仪和压电检波器，操作测试仪进行极性测试，根据测试结果判断极性。校准结果表达校准结果应在校准证书上反映，校准结果误差的不确定度评定方法见附录B，校准过程中原始记录格式见附录C，校准证书内页格式见附录D，校准项目见附录E。复校时间间隔动圈检波器的复校时间建议不超过6个月，压电检波器的复校时间建议不超过12个月。8附录A检波器测试仪核查方法检波器测试仪在使用过程中，为确保数据准确，需要定期进行核查。采用核查标准装置对检波器测试仪进行核查。核查标准装置由具有良好稳定性和重复性的一组标准检波器和电阻组成，并经过校准赋值；核查标准装置应配备一只数字温度计。其各项技术指标应符合测试仪的技术要求。检波器测试仪核查标准装置技术要求见表1，检波器测试仪核查记录见表A2。表A.1 检波器测试仪核查标准装置技术要求名称数量/只参数指标最大允许误差赋值最大允许误差标准检波器3~5阻尼系数自然频率/Hz灵敏度/V/s-）］失真度标准电阻1直流电阻/Ω1直流电阻/Ω1直流电阻/Ω1直流电阻/Ω1绝缘电阻/MΩ数字温度计1温度/℃表A.2 检波器测试仪核查记录表设备名称设备编号生产商测试配置核查方法环境条件核查日期核查人员核查记录：参考值x测量1测量2测量3测量4测量5测量6平均值x极差R被核查检波器测试仪×××的测试的最大允许误差Δ=核查结论：核查人： 年 月 实验室主任负责年 月 9附录B检波器校准结果误差的不确定度评定示例1 地震检波器直流电阻校准结果误差的不确定度评定B11 校准方法和测量模型722进行检波器直流电阻的校准，按公式计算地震检波器直流电阻校准结果相对误差：Xδ=X0-X×100 X式中：δ——相对误差；X——实测值；X0——被测参数的标称值。B12 不确定度来源由于检波器没有示值，因此检波器校准结果误差的不确定度来源有：测量重复性引入的不确定度分量u1；标准装置引入的不确定度分量u2。B13 不确定度评定B.131 由测量重复性引入的不确定度分量在重复性测量条件下，对同一测量点进行连续10次测量，测量值见表B.1。表B.1 电阻10次测量值测量次数n12345678910读数/Ω285285285285285285286285286285测量的平均值：重复性：

R=1nRi=285.2Ωn(R-R)in(R-R)i2i=1n-1ni=因此，由测量重复性引入的不确定度分量：

≈0.42Ωu1=s(R)=0.42ΩB.132 由标准装置引入的不确定度分量校准证书上电阻最大误差值为0.75 相对误，取k=2：u2=a/k=200Ω×0.75 /2=150Ω/2=0.75Ω10B14 标准不确定度分量汇总表电阻标准不确定度分量汇总见表B.2。表B.2 电阻标准不确定度分量汇总表标准不确定度来源标准不确定度符号不确定度分量/Ω测量重复性引入的不确定度分量u10.42标准装置引入的不确定度分量u20.75B15 合成相对标准不确定度依照不确定度传播公式得：uc(Δ)=

u2+u2u2+u21 2u(Δ)=uc(Δ)=0.84

≈0.29relB16 相对扩展不确定度

R 285.2Ω取k=2，检波器电阻校准结果误差的扩展不确定度：U=kuc(Δ)=2×0.84Ω=1.68Ω检波器电阻校准结果误差的相对扩展不确定度：Urel=kurel(Δ)=2×0.29 =0.58 ≈1B2 地震检波器失真度校准结果误差的不确定度评定B21 测量模型726计算地震检波器失真度校准结果的误差：已知地震检波器失真度值校准结果测量模型：Δ=D0-D 式中：Δ——绝对误差；D0——被测参数的标称值；D——失真度实测值；B22 不确定度来源由于检波器没有示值，因此检波器校准结果误差的不确定度来源有：测量重复性引入的不确定度分量u1；标准装置引入的不确定度分量u2。B23 不确定度评定B.231 由测量重复性引入的不确定度分量在重复性测量条件下，对同一测量点进行连续10次测量，测量值分别为获得数据如表B.3所示。11表B.3 失真度10次测量值测量次数n12345678910读数/0.080.070.070.060.070.070.060.070.070.07测量的平均值：单次测量标准偏差：

G=1nGi≈0.069n(G-G)i2i=1n-1ni=n(G-G)i2i=1n-1ni=取单次测量值为测量结果，因此，由测量重复性引入的不确定度分量：u1=s(G)=0.0057B.232 由标准装置引入的不确定度分量校准证书上电阻最大误差值为0.008 绝对误，取k=2：u2=0.008 /2=0.004失真度标准不确定度分量汇总表见表B.4。表B.4 失真度标准不确定度分量汇总表标准不确定度来源标准不确定度符号标准不确定度测量重复性引入的不确定度分量u10.0057标准装置引入的不确定度分量u20.004B.24 合成相对标准不确定度依照不确定度传播公式得：uc(Δ)=

u2+u2u2