[发明专利]一种幅值和相位自校准的低频岩石物理测量方法及系统

摘要

本发明公开了一种幅值和相位自校准的低频岩石物理测量方法及系统。本发明模拟地层环境，以放置岩石的金属支撑台作为参考基准，分别在岩石和金属支撑台的侧面多点布置传感器；在2Hz～2kHz频率范围内选取多个频率点，分别将对应这些不同频率但相同相位和幅值的交变电压信号，将交变电压信号作为标定和测量模式的激励源，采用实时标定和测量的方式，对测量得到的电压幅值和相位进行自校准，最后依据自校准后的幅值和相位计算岩石弹性参数和非弹性参数。系统主要由信号激励模块、机械模块、标定与测量切换模块和数据采集处理模块构成。本发明能消除环境参数变化带来电子测量系统幅值和相位的漂移，提高系统幅值和相位测量精度。

主权项

一种幅值和相位自校准的低频岩石物理测量方法，具体为：（1）搭建测量环境步骤：将圆柱形岩石置于金属支撑台上并处于围压容器内，向围压容器内泵入传压介质，分别在岩石的侧面纵向和横向多点布置传感器；金属支撑台的上部分为截面直径与岩石相同的圆柱形，在金属支撑台的圆柱形侧面纵向多点布置传感器；（2）标定步骤：在2Hz～2kHz频率范围内选取多个频率点，分别将对应这些不同频率但相同相位和幅值的交变电压信号输入各位移传感器，采集各位移传感器的输出交变电压信号，对输出交变电压信号放大、模数转换得到标定电压信号；针对每一个位移传感器,计算各频率对应的标定电压信号幅值V₁和相位θ₁，构建标定步骤频率点与标定电压信号幅值和相位间的映射关系；（3）测量步骤：向各位移传感器输入直流电压信号，采用标定步骤所用的多个交变电压信号作为激振信号产生交变力,将交变力施加到岩石上，岩石产生形变，各位移传感器采集岩石形变量并转换为测量电压信号，对测量电压信号进行放大和模数转换；所述交变力的频率、幅值和相位与标定步骤所用的交变电压信号相同；针对每一个位移传感器，计算各频率对应的测量电压信号幅值V₂和相位θ₂，构建测量步骤频率点与测量电压信号幅值和相位间的映射关系；（4）幅值和相位自校准步骤：对于每一个传感器，计算其对应的校准后交变电压信号的幅值V_in＝V_refV₂V₁及相位θ_in＝θ₂‑θ₁+θ_ref，其中，V_ref和θ_ref为交变电压信号的幅值和相位；（5）岩石属性参数计算步骤：依据校准后交变电压信号的幅值和相位计算岩石弹性参数和非弹性参数。