《用電子學方法實現地震勘探動圈檢波器性能改進的研究》是依託中國科學技術大學，由宋克柱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：用電子學方法實現地震勘探動圈檢波器性能改進的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋克柱
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
從我國地震勘探的實際需求出發，深入研究動圈式地震感測器（geophone）和微機電系統感測器（MEMS）的動力學方程和性能指標。提出在不改變機械結構的條件下，在Geophone的輸出端附加一個電磁力反饋電路，根據動圈檢波器電磁力的動力學特性設計反饋電路結構和參數，利用電子學方法對線圈的電磁力進行控制，增大線圈的電磁感應和電子阻尼，從而改進檢波器的線性和動態範圍，降低失真度，改進低頻特性和頻率回響的頻寬。為了能在實驗室測試，研究用直流激勵法及高精度ADC讀出檢波器的輸出波形，用數字濾波和計算波形參數的方法測量自然振動頻率、阻尼係數等各項參數。建立仿真和測試平台，最佳化設計參數。我們預期，改進後的Geophone，可以在較長時間內同MEMS感測器共存，在提高勘探精度的同時繼續發揮其廉價和使用方便的優勢，使我國掌握高性能新型地震感測器的技術和核心智慧財產權，從而提高我國石油勘探公司在國際上的競爭力。
結題摘要
項目背景： 為探測深地層，需要低頻檢波器。傳統動圈檢波器需要靠增大體積實現較低的自然頻率，因體積增大、成本增大，低頻檢波器不方便大量使用。本項目研究在不改變機械結構的條件下，通過在檢波器輸出端附加一個電磁力反饋電路從而改進檢波器的低頻回響。 主要研究內容： (1)研究建立更加精確的動圈檢波器電磁動力學內阻模型。 (2)研究基於負電阻反饋網路的檢波器性能改進的附加電路和方法。 (3)研究將遺傳算法套用於檢波器性能改進的反饋網路最佳化設計中。 (4)研究基於直流和交流激勵法，設計用電子學方法測試動圈檢波器性能參數的測試平台，對DAC 數字調製器進行了研究。 (5)搭建高精度振動測試平台。 重要結果： (1)理論研究和實際測試證明，本項目改進檢波器頻率回響的方法是可行的。 (2)創新性地得到了動圈檢波器更為精確的電磁動力學內阻模型，即內阻模型不是純電阻而包含了容性和感性阻抗。 (3)根據檢波器更加精確的內阻模型，建立了新的負電阻反饋迴路的仿真模型，並獲得了符合振動台實際測量結果的仿真結論。有效的提高了基於負電組網路的頻率回響穩定性。 (4)利用遺傳算法，最佳化了可控的電磁力反饋控制參數的數值，振動台實測結果表明，該反饋網路可以將自然頻率10Hz的檢波器改進為5Hz，頻率回響頻寬得到有效拓寬。(5)研製出基於直流和交流激勵法的檢波器性能參數電子學測試平台。可以測試檢波器的自然頻率、阻尼比、靈敏度、漏電電阻、線圈電阻、交流阻抗、諧波失真。 科學意義: (1)首次建立的更加精確的動圈檢波器動力學內阻模型，是研究檢波器性能改進的基礎，為深入研究檢波器具有重要意義； (2)成功研製出的負電組反饋網路，首次基於遺傳算法得到的最佳化反饋網路電路結構和參數，可以實現對檢波器低頻特性的改進以及頻響頻寬的拓展，具有廣闊的產業化前景； (3)研製的基於直流和交流激勵法的檢波器性能參數測試平台，具有實際套用價值。
