可控震源VE464 控制系統的故障分析

楊勇

（大慶物探一公司2280 隊，黑龍江 大慶 163000）

1 VE464 系統構成與特征概述

1.1 VE464 系統構成

VE464 系統是以VE432 可控震源控制系統為基礎進行研發而來，主要由數字伺服驅動器（DSD）、數字信號發生器（DPG）和用于數據通信的時分多址電臺（TRACS TDMA）等部分構成。與VE432 系統對比來看，VE464 系統特征主要表現：第一，DPG 重量減輕，從10kg 降低到3.6kg，DVCx 板只有一塊，TRACS TDMA 和DPG 配合應用，單獨1 臺DPG 可對32 臺震源同時進行管理；第二，DSD 重量減輕，從18kg 降低到11kg，體積是原來的65%，VE432 有5 塊印刷電路板，而VE464 只有2 塊，對于VE432 加速度表和電纜高度兼容。

1.2 VE464 技術特點

（1）VE464 可控震源控制系統自適應能力強、功能強大，針對所有可控震源施工方法都適用。比如專用掃描、編碼掃描、滑動掃描、偽隨機掃描和高效震源采集掃描等。（2）將TDMA 通訊技術運用到TRACSTDMA 電臺中，使可控震源數據傳輸可靠性得到提升，多組震源同時作業過程中震源間通訊電臺之間的干擾也更好的避免。（3）在DSD、DPG 和地震儀器主機中都引用GPS 授時，系統同步精度提升，也無需電臺延遲同步校準。（4）DPG 可產生的模擬參考信號為2 種，24 位數字參考信號為32 種，DPG 自動生成數字參考信號，且對于數字未經過任何加工處理，因此數字參考信號質量更好、噪音更低。（5）質量控制軟件強大，對可控震源工作情況實時監督控制與分析，使施工質量得以保證；將平板加速度信號、參考信號和重錘加速度信號等在對存儲設備中保存，使日后高保真采集等特殊采集方法的實現更加方便。（6）內部配置GPS 接收機，使時鐘信號質量更高，可控震源位置也能更精準的定位。可控震源達到預定激發點并降下平板時，組內其他震源定位信息通過無線網絡通訊技術來得到，完成本組可控震源激發點組合中心距的計算，并將結果傳輸給地震儀器主機，主機接收信息后結合信息自動檢索激發點對應排列，驅動震源以完成震源作業的自動進行。通過GPS 導航功能的運用，震源操作人員可以快速掌握激發點坐標，以及下一個震點距離和方向。采用這種方式以后，原本施工炮點坐標獲取的施工環節就可以省去，使人力物力都得到很大程度的節約。

1.3 增強的TDMA 通訊技術功能

TDMA 通訊技術是時分多址電臺的特點，也正是因為這一通訊技術的運用，VE464 控制系統在施工過程中數據通訊電臺之間干擾問題得到有效解決。TRACSTDMA 電臺即時分多址電臺，時分多址是指多個用戶共享同個數據傳輸通道，以時間分割為標準將傳輸通道劃分為周期性的幀，幀分成多個時隙，進而完成信號向基準站的傳送。當同步條件和定時條件都滿足的情況下，基準站可實現每個時隙接收對應終端信號且相互之間不會發生干擾。而且，基準站也是按照順序在特定時隙內完成信號向移動終端的發送。簡單來說就是所有移動終端設備與一個公用傳輸通道連接，每個移動終端使用公用傳輸通道都是按照特定順序進行分配的。分配到某一個移動終端后，該移動終端連接傳輸通道，進而完成相關操作，同時切斷其他所有移動終端和傳輸通道的聯系。當分配給該移動終端的使用時間一到，TDMA 完成移動終端和傳輸通道間連接的轉換工作。

2 故障分析與排除方法

可控震源VE464 控制系統在野外生產過程中發生的故障通常有兩種類型，其一為電路故障，其二為液壓和機械故障。若是電子元件或者電路板導致的電路故障，一般利用比較法對發生故障的電子元件和正常電子元件對比分析，對故障位置進行確定，然后將發生故障的電子元件進行更換；若是液壓系統或者機械導致的故障，處理過程要結合實際情況展開具體研究后再確定。

2.1 聯機故障

DPG 工作過程中，利用TDMA 連接DSD 時若存在DSD 無法連接，可能是一臺或者多臺無法連接，這種情況就稱為聯機故障。

首先對DSD 地址進行檢查，確定與DPG 要求保持一致；然后對TDMA 電臺工作狀態和儀器運行情況進行檢查，具體包括發射轉換、通信頻道、天線及其連接、TDMA 到DSD 傳輸線、TDMA 到DPG 傳輸線等狀態檢查，檢查通訊距離是否超出最大值，外界干擾因素是否存在以及通訊死角的排除等。完成上述檢查過程后就能夠確定問題發生在DSD 還是DPG。通常個別DSD 無法聯機時是DSD 的DVCX 板或者AVCX 板發生故障，此時可與DSD 箱體的正常電路板進行交換來完成故障確定，進而完成故障維修。若全部的DSD 都無法聯機，故障必然發生在DPG 的DVCX 板上，對DVCX 板進行維修即可。下面結合具體案例對故障進行分析和排除。

故障現象：DPG 與一臺震源的DSD 無法聯機。

故障分析過程與故障排除：首先對DPG 發射信號進行判斷，由于故障現象為DPG 與一臺震源DSD 無法聯機，這說明DPG 可以正常發射信號。然后判斷DSD 與DPG 預定地址是否保持一致，檢查后發現地址保持一致，更換DSD 后故障未解決；對TDMA 和天線、放大器進行檢查，最終確定TDMA 發生故障，將TDMA 天線進行更換后故障不再出現，故障排除。

2.2 DSD 箱體內繼電器故障

DSD 箱體繼電器對震源舉升系統進行控制，主要包括HALFUP、DOWN 和UP 繼電器。如果故障發生在震源舉升系統，需要先將DSD 關閉，然后頂壓舉升D 閥確定是否為繼電器導致的故障，若對D 閥進行控制后舉升正常，說明極有可能是繼電器元件發生故障。也可以更換正常DSD，重復以上操作若故障依舊發生，內部繼電器故障排除，可對外部舉升系統進行檢查。

2.3 平扳、重錘加速度表報警

施工過程加速度傳感器報警只是偶爾發生或者報警率未超過1%則報警可以忽略，無需對報警原因進行分析，不過產生報警的條件要重視。報警若頻繁發生，同時可控震源控制系統工作狀態不正常，比如出現重錘失控亂振、畸變偏大等問題，有可能是連線故障、拼版加速度表故障或者重錘故障等。

實際工作過程中發生過一臺震源平板加速度表報警的情況，而且相位誤差較大，峰值相位誤差超過22°，輸出力畸變峰值超過61%。

而且重錘振動過程存在亂振問題，導致這種現象可能是兩個原因導致的：其一，平板加速度表故障；其二，平板加速度表和接線盒Breakoutbox 間電纜連接故障。對平板加速度和接線盒Breakoutbox 之間的電纜連線進行檢查，發現接頭位置沙粒很多，將接頭清理干凈后，振動過程的畸變和相位誤差恢復正常，故障排除。

2.4 DSD 壓力開關設置問題

壓力敏感開關性能是通過壓力開關來監測的，因此對于壓力開關狀態要實時監測。平板上升或下降過程通過這種方法檢測是否存在升缸壓力，同時對傳感器開關觸發級別進行觀測。

如果壓力開關設置偏高，震源不會發送“READY”信號，如果壓力開關設置偏低，震源平板沒有壓實，DSD 將“READY”信號發送給DPG，掃描信號接收后平板反彈并自動上升。此時，對LP2 閥調整使壓重增大，若故障未排除，可以對LP2 閥再次調整或者將壓力開關更換。

2.5 VE464 系統接地問題

可控震源VE464 控制系統中接地問題要得到高度重視，也就是設備和DPG 接地、機殼和儀器接地、DSD 和配套TDMA與震源車接地等。若沒有很好的完成接地，DSD 和DPG 采集時就很可能出現失真問題，或者DSD 內TDMA 和電路板很可能燒毀。實例，某臺震源DSD 接地情況不好，采集的信號存在嚴重的失真問題。

3 結語

作為一種振動機構，可控震源工作過程中元件松動、液壓閥件密封問題和液壓管線磨損等都很容易發生，這些問題都是故障發生的主要原因。所以，易于松動的元件要經常檢查保證牢固，液壓管線加強保護力度，震源故障發生率會大幅降低。

綜上，野外施工發生故障要冷靜，按照故障分析和排除的流程對具體問題進行分析，在最短的時間內排除所有故障，并對故障進行分析和解決，使可控震源控制系統在野外高效施工得到更好的保障。