LDKJ-1A陆用压电检波器检修技术

李秀芝，赵金良，郭入铭，黄燕霞，孙苗苗，冯跃军

(1.中石化地球物理公司胜利分公司仪器管理中心 山东 东营 257086；2.中石油东方地球物理勘探有限公司西安物探装备分公司 陕西 西安 710077)

0 引 言

LDKJ-1A陆用压电检波器是一种新型加速度检波器，与传统检波器相比，具有频带宽、动态范围大，灵敏度高、失真度低，单道单只、运输及使用方便等特点，特别是对高频信号的响应能力明显优于动圈组合检波器[1-2]。目前胜利分公司拥有近5万道。自2015年投入使用以来，在生产过程中常有损坏发生，且损坏数量随着使用年限和使用频率的增加逐年上升。由于近年勘探工作量较大，上个项目的设备使用完毕后需马上投入下个工区，周转频繁。由于没有实现自主维修，送厂家维修不仅需要大量费用，且送修周期较长，不能满足设备高速周转的需要。为保障勘探形势对设备的需求，同时降低生产成本，胜利分公司仪器管理中心组织技术人员对其结构和工作原理展开研究，通过不断探索形成了一套完善的检修流程，实现了该设备的自主维修，解决了陆用压电检修的难题。

1 陆用压电检波器基本构成

陆用压电检波器分主体部分和电源适配器两个部分。主体部分主要部件为：外壳体、电路板、机芯、尾锥、四芯插头；适配器部分用来给检波器主体部分供电和连接采集站，主要部件为：电源、接检波器插头、接采集站插头。

其中，电路板和机芯装配在外壳内，尾锥装配在外壳上；电源装配在适配器内。陆用压电检波器实物图如图1所示，结构图如图2所示。

图1 陆用压电检波器实物图

图2 陆用压电检波器结构图

陆用压电检波器在使用中各部件均有损坏，通过对压电检波器发生故障部件逐项进行统计，得出各部件故障数量，由故障数量计算出各部件的故障率，自高向低依次为适配器、外壳、电路板、机芯，电源(必须定期更换)。

2 陆用压电检波器检修

2.1 专用检修工具研制

陆用压电检波器各部件紧密的组合在一起，普通的拆卸方法很难打开且容易对部件造成损坏，为方便拆卸，首先制作了专用检修工具，可顺利对压电检波器和适配器进行拆卸、封装和焊接。制作的检修工具为：拆卸固定检波器外壳工装；拆卸护壳尾锥工装；拆卸芯体工装；拆卸电源适配器工装等，如图3所示。

图3 自行研制的检修工具

2.2 适配器部分测试维修

适配器部分的检测分外观检查、通断测量、电池电压测量[3]。首先对外观进行检查，查看适配器有无破损、部件缺失、插针插孔有无变形等。变形的进行纠正，无法纠正的进行更换或维修直至能满足使用要求。通断测量为测量连接陆用压电端的插头和连接采集站端的插头之间是否正确接通，若是不通则为使用过程中造成的内部连线出现故障，由于适配器是一体结构无法对其内部连线进行重新焊接，只能更换适配器，为方便测量适配器通断自制了通断测试插头，使测试方便无误。

电源的输出电压标称值为7.2 V，新电源实际测试值为7.4 V，由4节标称值为3.6 V的一次锂电池两并两串组合而成。电源内部配备有自恢复保险电阻，当负载故障或输出短路时，保险电阻断开，确保电源及负载安全。此外，电源还配备有熔断性保险丝，电流过大时，直接断开，以防电池过热爆炸，确保人员及设备安全。空载测量适配器电源电压必须大于7.2 V，电源电压低于7.2 V的要进行更换，不能继续投入使用。

2.3 检波器主体测试及检修

检波器主体部分故障主要为机械故障和电气指标异常故障，机械故障指部件缺失断裂、壳体内电路板上连线脱焊、四芯插头连线内部线芯断等直观故障；电气指标故障为电路板故障和机芯故障导致的指标异常[4]。

2.3.1 机械故障检修

对外观故障和壳体打开后能直观发现的故障，在检修中使用制作的专用检修工具，对压电检波器和适配器进行拆卸、封装和焊接，完成对外观故障和连线出现故障的全部修复。

2.3.2 电路板检修

检修中发现指标不合格的陆用压电检波器多数由电路板[5]故障导致，因此电路板检修成为最大难关。由于电路板上的器件难以识别又没有电路图(生产厂家技术保密)，给检修工作带来极大困难。通过对器件功能进行分析和测试输入、输出参数，模拟信号流程，并按流程形成了测试点，确定了电路板上测试点标准参数。然后通过测试对比，对电路板上所有元器件进行逐一辨识，查找并更换存在问题的器件，最终形成了检修能力，完成故障电路板的维修，修复率达96%以上(除进水腐蚀严重无法修复外)。

对电路板的维修首先要完成电路板好坏的检测，根据在电路板上确定的测试点对电路板进行测试，给电路板输入正和输入负两个输入端分别连接上机芯，敲击机芯产生激励信号，与此同时用示波器观察输入、输出波形，由多次比对得出幅值为2倍关系时该电路板是完好的，否则对电路板各元件进行检测并更换掉查找出的故障部件，完成电路板修复。

通过对电路板的检修，总结出电路板检修流程： 1)首先在显微镜下观察电路板是进水导致的故障还是受外力撞击出现了机械损伤。进水腐蚀的电路板要彻底清洗，清除有可能存在的隐患，存在机械损伤的首先修复机械损伤。2)对电路板上的关键部件进行测试，判断电路板有无修复价值，无修复价值的直接报废，可从上面拆卸下合格元器件用于维修其他电路板。3)对存在机械损伤的部件进行更换。4)测试电路板输入端电阻值，如果阻值过小或短路，首先排除此故障。5)加电源，对要修复的电路板进行逐点测试，查找出损坏部件进行更换。6)通过更换元器件修复的电路板，进行输入输出信号测试，判断电路板是否完成修复。电路板检修流程图如图4所示。

图4 电路板检修流程图

2.3.3 机芯的测试及维修

陆用压电检波器的机芯为两只根据指标配好对机芯组合而成，针对机芯故障导致的指标不合格，在检修中一是采取成对(厂家配对好的)更换合格机芯的方法进行修复，本方法快捷方便，维修合格率高。二是测量单个机芯的灵敏度、容值、幅频特性等技术指标[6]，挑选指标相近的进行重新配对，此方法繁琐而且不能一次成功，需对重新配对机芯反复测试才能挑选出符合要求机芯，是一项细致耗时长的工作。因此，下步工作重点是如何判定机芯性能好坏和快速完成两只机芯配对，提高检修效率，顺利完成故障压电检波器的检修工作。

3 建立检修流程

结合检修实际，通过一段时间探索，对陆用压电的检修形成了比较完善的检修流程并在工作中加以应用。流程主要分设备清洁、检查和测试、外观及指标修复、入库四大环节。即设备收工回厂后首先对送回的检波器进行彻底清洁以便查找故障点和下步应用；清洁完成后进行外观检查和指标测试，存在外观故障的修复后再进行指标测试；指标和外观均合格的入库待用；指标不合格的进入指标维修环节，先判断出电路板故障还是机芯故障，然后完成对机芯的更换和电路板的维修，直至指标合格。检修流程图如图5所示。

图5 检修流程图

4 结束语

通过对陆用压电出现故障现象的分析与解决方法的研究，探索出了行之有效的检修方法，顺利完成了故障压电检波器的检修工作，故障修复率达到96%以上。实现了陆用压电检波器的自主检修，缩短了检修周期，降低了维修费用，确保设备能够快速修复，满足了野外施工对设备高速周转的需要，为地震勘探提供了良好的设备支持。