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摘要：对于不同厂家的震源控制，其结构不一样。本文结合不同的可控震源电控箱的内部控制模型、信号来源与地表模型差别，通过实验的形式研究可控震源与电控箱体的匹配度。最后发现：安装标定或者十来次的扫描能够让可控震源和可控震源的电控箱体进行匹配，这样既能够让野外可控震源满足施工标准，又能确保施工质量
关键词：可控震源;电控箱体;安装标定
1.电控箱体标定的效果
基于可控震源对箱体进行野外控制，一旦可控震源和箱体出现连接，可控震源交换箱体，就必须重置，然后再进行十多次的扫描。可控震源箱体第一次在可控震源上运作时，如果没有重置与十多次的扫描，将影响到相关数据。从数据获取方式来看：它是同一个可控震源和可控震源箱体于相同地点开展实验，通过线性扫描的方式达成。从实验过程来看：可控震源电控箱体不需要重置，更不需要进行十多次扫描，借助VCA就能直接获取质量数据，之后再重置该可控震源箱体，同时进行十多次扫描，最后再通过VCA获得质量数据。通过对比两种不同的质量数据以及出力点可以发现：扫描标定后的出力目标值明显优于标定之前。
2.电控箱体控制可控震源基本原理
可控震源箱体在可控震源控制中的一个首要问题就是要測量震源的主要反馈信号，即：重锤和平板的加速度、重锤与阀的位移，这些反馈信号反过来又积极参与可控震源箱体对可控震源的控制。为了达到这个目的，在可控震源上安装了非常精确的加速度表传感器和LVDT位移传感器，两个加速度表的安装位置对测量结果的精度和准确性有重要意义。
下图展示了可控震源箱体与可控震源的循环控制关系简图。可控震源箱体产生时钟和参考信号，在时钟信号作用下，可控震源箱体用参考信号与两个加速度计测量到的加权结果进行对比，做相位校正。在可控震源箱体控制可控震源扫描过程中，重锤加速度信号和平板加速度信号进入可控震源箱体，然后进入箱体里面的放大器，把重锤加速度值乘以重锤质量，再加上平板加速度乘以平板质量，获得的加权和称为地面力（通常称输出力）。计算出的可控震源输出力信号被相位检测器检测相位误差，如果可控震源输出力信号相对于时钟信号有延迟，驱动扫描参考信号将提前其相位来补偿先前的延迟。同时，输出力信号也被用于自动振幅锁定控制，将输出力实时峰值与预先设置的可控震源的压重百分比的值进行对比。如果输出力的实时峰值超过压重百分比预设值，就降低向力矩马达提供的电流值;如果输出力的实时峰值达不到压重百分比预设值，就提高向力矩马达提供的电流值。
可控震源箱体与可控震源之间信号连接如图
可控震源箱体与可控震源之间控制信号连接简图在可控震源箱体中建立的可控震源控制模型是为了表述系统输入（送入到力矩马达的电流信号）与输出（基于2个加速度测量结果的输出力信号）的数学关系，如式（1）：
式（1）中，GF为可控震源地面力;Mm为重锤质量;am为重锤加速度;MBP为平板质量;abp为平板加速度。根据牛顿第二定律，物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。在可控震源箱体中建立的系统输入与输出间的最终等式中包含了部分震源传递函数的概念。震源中的状态变量，如重锤加速度、平板加速度，都与瞬时液压输出力有直接的关系，它们取决于重锤油缸内流量的变化，而流量的变化则由电控（力矩马达）阀控制。模型参数的建立与辨识是在可控震源箱体与可控震源本身参数加载和连接信号测量中完成的，所以要把先前与别的可控震源建立的辨识重置，并通过十次左右的扫描重新建立可控震源箱体与这台可控震源的适应性。
3.标定是适应可控震源个体之间存在差异性的需要
目前全球有多个可控震源生产厂家，各个厂家的可控震源设计结构又有所区别，但是主要组成部分和工作原理是相似的;而生产可控震源电控箱体的不同厂家的设计架构和算法也是有区别的，可控震源勘探用的连续振动扫描信号就是由电控箱体控制，由振动器发出并传给大地的。同时，可控震源是一种机械液压系统，它是由车架部分、动力部分、液压系统、提升系统、重锤和平板等结构组合在一起的复杂的机械液压系统。这么多的结构组合在一起，虽然都是按照设计尺寸加工生产组装起来的，但是它们之间的细微差别还是存在的，如重锤活塞腔的大小，平板内部结构的焊接质量等。再者，所使用的通用成品关键配件也会有细微差别，如伺服阀的机械零位不可能百分之百地都加工得丝毫不差。此外，加速表在重锤和平板上的安装位置也不是所有的可控震源都完全一样。如此多的差异性组合在一起，就可能导致不同的可控震源之间存在着差异性。
这些差异性的存在，使得在一台可控震源上首次使用电控箱体或者更换可控震源箱体时就要考虑通过进行重置和进行十次左右的扫描，让电控箱体里的控制模型在接收到可控震源本身的信号时做相应的调整，与可控震源本身达到适应性和同步性。
4.标定是适应复杂地表结构的需要
在现实工作当中，可控震源所遇到的地表都是复杂多样的，而不同的地表对于振动响应的影响也是不一样的。一台可控震源在第一次应用电控箱体期间，因为地表结构不同，所以需要对其进行重置以及十多次扫描，这样可控震源箱体才能识别并且响应施工区地面与控制模型，当然该过程也是检测结果与数学模型拟合匹配的过程。借助最优控制技术，可控震源箱体能够最大程度的约束相位误差，避免或者减小输出信号畸变，确保可控震源的最大基值力输出结果。从本质来看：可控震源模型是数学表述，系统辨识和模型优化都需要借助测量结果和观测来实现，得到模型输出变量、大地和振动器的物理特性，最后得出阀位移动、重锤移动、平板速度以及重锤加速度。而这四个测量结果都是借助可控震源以及数学控制模型得到的，外加反馈增益的影响，能更好的约束大地和可控震源系统模型，让其匹配，当然这也是质量控制数据必须整合不同地表条件进行区分的根本原因。
小结
综上所述，基于可控震源的电控箱体，必须重点关注参数重置、安装标定以及十多次的扫描，在较短的时间之内让电控箱体能够熟知并且适应可控震源结构以及信号特性，根据该地区特定的大地模型，然后再对可控震源进行优化控制，让可控震源的施工质量从根本上满足相关标准以及要求。虽然这都是可控震源在应用时的细节，但正是细节的保障，才能保障可控震源的生产质量。
参考文献
[1]孙军和，黄玉峰，陈龙.震源VE系列控制系统GETDSD功能对震源故障的辨识[J].物探装备2018
[2]BOUCARD D.and OLLIVRIN G.Developments in vibrator control[J]geophysical prospecting，2010
作者一：姓名查晨（1984.03～），性别女，籍贯（安徽省庐江县），单位中国石油集团东方地球物理公司震源服务中心，职称助理工程师，学历大学本科（2002级工学学士）研究方向：人力资源管理。
作者二：姓名张鹏天（1978.01～），性别男，籍贯（甘肃省会宁县），单位中国石油集团东方地球物理公司震源服务中心，职称助理工程师，学历大专（函授）研究方向：工商管理。
关键词：可控震源;电控箱体;安装标定
1.电控箱体标定的效果
基于可控震源对箱体进行野外控制，一旦可控震源和箱体出现连接，可控震源交换箱体，就必须重置，然后再进行十多次的扫描。可控震源箱体第一次在可控震源上运作时，如果没有重置与十多次的扫描，将影响到相关数据。从数据获取方式来看：它是同一个可控震源和可控震源箱体于相同地点开展实验，通过线性扫描的方式达成。从实验过程来看：可控震源电控箱体不需要重置，更不需要进行十多次扫描，借助VCA就能直接获取质量数据，之后再重置该可控震源箱体，同时进行十多次扫描，最后再通过VCA获得质量数据。通过对比两种不同的质量数据以及出力点可以发现：扫描标定后的出力目标值明显优于标定之前。
2.电控箱体控制可控震源基本原理
可控震源箱体在可控震源控制中的一个首要问题就是要測量震源的主要反馈信号，即：重锤和平板的加速度、重锤与阀的位移，这些反馈信号反过来又积极参与可控震源箱体对可控震源的控制。为了达到这个目的，在可控震源上安装了非常精确的加速度表传感器和LVDT位移传感器，两个加速度表的安装位置对测量结果的精度和准确性有重要意义。
下图展示了可控震源箱体与可控震源的循环控制关系简图。可控震源箱体产生时钟和参考信号，在时钟信号作用下，可控震源箱体用参考信号与两个加速度计测量到的加权结果进行对比，做相位校正。在可控震源箱体控制可控震源扫描过程中，重锤加速度信号和平板加速度信号进入可控震源箱体，然后进入箱体里面的放大器，把重锤加速度值乘以重锤质量，再加上平板加速度乘以平板质量，获得的加权和称为地面力（通常称输出力）。计算出的可控震源输出力信号被相位检测器检测相位误差，如果可控震源输出力信号相对于时钟信号有延迟，驱动扫描参考信号将提前其相位来补偿先前的延迟。同时，输出力信号也被用于自动振幅锁定控制，将输出力实时峰值与预先设置的可控震源的压重百分比的值进行对比。如果输出力的实时峰值超过压重百分比预设值，就降低向力矩马达提供的电流值;如果输出力的实时峰值达不到压重百分比预设值，就提高向力矩马达提供的电流值。
可控震源箱体与可控震源之间信号连接如图
可控震源箱体与可控震源之间控制信号连接简图在可控震源箱体中建立的可控震源控制模型是为了表述系统输入（送入到力矩马达的电流信号）与输出（基于2个加速度测量结果的输出力信号）的数学关系，如式（1）：
式（1）中，GF为可控震源地面力;Mm为重锤质量;am为重锤加速度;MBP为平板质量;abp为平板加速度。根据牛顿第二定律，物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。在可控震源箱体中建立的系统输入与输出间的最终等式中包含了部分震源传递函数的概念。震源中的状态变量，如重锤加速度、平板加速度，都与瞬时液压输出力有直接的关系，它们取决于重锤油缸内流量的变化，而流量的变化则由电控（力矩马达）阀控制。模型参数的建立与辨识是在可控震源箱体与可控震源本身参数加载和连接信号测量中完成的，所以要把先前与别的可控震源建立的辨识重置，并通过十次左右的扫描重新建立可控震源箱体与这台可控震源的适应性。
3.标定是适应可控震源个体之间存在差异性的需要
目前全球有多个可控震源生产厂家，各个厂家的可控震源设计结构又有所区别，但是主要组成部分和工作原理是相似的;而生产可控震源电控箱体的不同厂家的设计架构和算法也是有区别的，可控震源勘探用的连续振动扫描信号就是由电控箱体控制，由振动器发出并传给大地的。同时，可控震源是一种机械液压系统，它是由车架部分、动力部分、液压系统、提升系统、重锤和平板等结构组合在一起的复杂的机械液压系统。这么多的结构组合在一起，虽然都是按照设计尺寸加工生产组装起来的，但是它们之间的细微差别还是存在的，如重锤活塞腔的大小，平板内部结构的焊接质量等。再者，所使用的通用成品关键配件也会有细微差别，如伺服阀的机械零位不可能百分之百地都加工得丝毫不差。此外，加速表在重锤和平板上的安装位置也不是所有的可控震源都完全一样。如此多的差异性组合在一起，就可能导致不同的可控震源之间存在着差异性。
这些差异性的存在，使得在一台可控震源上首次使用电控箱体或者更换可控震源箱体时就要考虑通过进行重置和进行十次左右的扫描，让电控箱体里的控制模型在接收到可控震源本身的信号时做相应的调整，与可控震源本身达到适应性和同步性。
4.标定是适应复杂地表结构的需要
在现实工作当中，可控震源所遇到的地表都是复杂多样的，而不同的地表对于振动响应的影响也是不一样的。一台可控震源在第一次应用电控箱体期间，因为地表结构不同，所以需要对其进行重置以及十多次扫描，这样可控震源箱体才能识别并且响应施工区地面与控制模型，当然该过程也是检测结果与数学模型拟合匹配的过程。借助最优控制技术，可控震源箱体能够最大程度的约束相位误差，避免或者减小输出信号畸变，确保可控震源的最大基值力输出结果。从本质来看：可控震源模型是数学表述，系统辨识和模型优化都需要借助测量结果和观测来实现，得到模型输出变量、大地和振动器的物理特性，最后得出阀位移动、重锤移动、平板速度以及重锤加速度。而这四个测量结果都是借助可控震源以及数学控制模型得到的，外加反馈增益的影响，能更好的约束大地和可控震源系统模型，让其匹配，当然这也是质量控制数据必须整合不同地表条件进行区分的根本原因。
小结
综上所述，基于可控震源的电控箱体，必须重点关注参数重置、安装标定以及十多次的扫描，在较短的时间之内让电控箱体能够熟知并且适应可控震源结构以及信号特性，根据该地区特定的大地模型，然后再对可控震源进行优化控制，让可控震源的施工质量从根本上满足相关标准以及要求。虽然这都是可控震源在应用时的细节，但正是细节的保障，才能保障可控震源的生产质量。
参考文献
[1]孙军和，黄玉峰，陈龙.震源VE系列控制系统GETDSD功能对震源故障的辨识[J].物探装备2018
[2]BOUCARD D.and OLLIVRIN G.Developments in vibrator control[J]geophysical prospecting，2010
作者一：姓名查晨（1984.03～），性别女，籍贯（安徽省庐江县），单位中国石油集团东方地球物理公司震源服务中心，职称助理工程师，学历大学本科（2002级工学学士）研究方向：人力资源管理。
作者二：姓名张鹏天（1978.01～），性别男，籍贯（甘肃省会宁县），单位中国石油集团东方地球物理公司震源服务中心，职称助理工程师，学历大专（函授）研究方向：工商管理。