[发明专利]一种基于Goertzel变换算法的检波器测试仪及测试方法

说明书

提供一种基于Goertzel变换算法的检波器测试仪及测试方法，其利用单片机的直接内存存取技术(DMA)，直接读取存储的标准正弦信号查找表，产生所需频率正弦信号，并通过低谐波失真、高频谱纯度的电流源架构，提高检波器参数测试的测量范围和准确度；使用数字化正弦扫频信号作为输入，测得的检波器参数，可以直接测量待测检波器幅频响应和相频响应特性；使用反馈电路对检波器进行扩频的方式，测量检波器低频响应的真实特性。该检波器测试技术测试范围大、精度高，测试指标可靠，测试速度快，便携性等优势。

技术领域

本发明属于地球物理勘探技术领域，其涉及一种基于Goertzel变换算法的检波器测试仪及测试方法,其适用于对微弱信号进行拾取的检波器进行测试。

背景技术

地震检波器是一种被广泛应用于地球物理勘探和地震研究的检波器，对微弱信号进行拾取，检波器的性能直接关系到地震数据采集的质量，其各项性能的测量结果对于保证勘探数据品质和后续采集电路的设计十分重要。

现有的检波器测试仪，测试检波器的固有频率、灵敏度、阻尼比、直流电阻、动态电阻等参数时，大多使用直流激励法以及正弦扫频电激励法。直流激励法原理清楚，结构简单，适宜于小阻尼低固有频率检波器，但对于较大阻尼及较高固有频率检波器，测量误差较大；而且在利用测得的参数对检波器进行幅频和相频响应特性分析时，误差更大。由于低频检波器制作难度高，价格昂贵，现在地震检波器在测量地震微弱低频信号时，大多为了扩频的目的，使用反馈电路对低频信号进行检测，若只是利用测量的固有频率和阻尼比等参数进行反馈计算，对于低于固有频率部分的频率响应不真实，对采集的地震信号质量有严重影响，因此更需要利用扫频的方式，将检波器低频的响应的真实特性测量出来。在现有的检波器测试仪中使用的正弦扫频激励测试准确度更高，且测试速度也更快，是地震勘探随时随地检波器测试标定的最佳方法，但是目前使用正弦扫频测试所产生的正弦信号都是通过振荡器产生，这种方式产生的信号的精度受振荡器的环境影响较大，易老化，信号本身易失真；同时振荡器产生的低频信号精度不高，造成硬件电路复杂、成本过高。

在地震检波器中谐波失真度是一个非常重要的性能指标，谐波失真度是输出信号谐波分量有效值总和与基波分量有效值之比的百分比，是衡量检波器性能的综合指标，它决定了检波器的瞬时动态范围。现有检波器测试仪的测量方式大多数都是在检波器线圈两端通入高保真测量频率的正弦波信号，检波器在此信号激励下由电磁感应原理产生输出响应，对输出响应进行FFT频率分析，来确定检波器输出的失真度；在利用正弦扫频测量检波器的频率响应时，同样也需要对采集的信号进行傅里叶变换。但是现在普遍使用的傅里叶变换计算方法需要先保存采集的数据，再进行频谱分析。实际测量时，数据采集的时间总是有限的，由于采集时间越长精度越高，这就需要大量内存来保证计算精度。

因此，需要研发能够解决上述技术问题的新检波器的测试仪。

发明内容

基于现实和生产实践的需要，本申请人投入大量资金及长期研究，提供了一种基于Goertzel变换算法的检波器测试仪及测试方法，其不仅很好地解决了现有技术中存在的生产成本高的问题，还能解决了检波器失真度过高的问题，同时提高了测试仪的测试精度。

依据本发明的第一方面，提供一种基于Goertzel变换算法的检波器测试仪，其利用单片机的直接内存存取技术(DMA)，直接读取存储的标准正弦信号查找表，产生所需频率正弦信号，并通过低谐波失真、高频谱纯度的电流源架构，提高检波器参数测试的测量范围和准确度；使用数字化正弦扫频信号作为输入，测得的检波器参数，可以直接测量待测检波器幅频响应和相频响应特性；使用反馈电路对检波器进行扩频的方式，测量检波器低频响应的真实特性。