基于QPSO的震动传感器片上相位补偿器设计方法

来源：计算机测量与控制杂志2024年第3期北京时间：

作者：贺斌,李剑,马翊翔,庞润嘉,邹宇,刘宁

单位：中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室；中北大学信息探测与处理山西省重点实验室

摘要：震动传感器的系统相位非一致性会对地震波到时时差提取产生很大的误差，严重影响震源定位精度；针对这一问题，提出了一种基于量子粒子群优化算法（QPSO）的震动传感器片上相位补偿器设计方法。首先对震动传感器进行相位标定，获得传感器与参考传感器的相位差；其次设计基于QPSO算法的相位补偿滤波器对相位差进行修正，使其无限趋近于0；最后，将相位补偿滤波器封装成FPGA软核部署于FPGA上，完成对震动传感器的相位片上实时补偿。为了验证该方法的性能，将相位补偿滤波器部署于自研的多通道震动信号采集系统上，对8个相同型号震动传感器进行相位一致性校准。试验结果表明，在震动传感器频响范围内，该方法可以将2.5°内的传感器相位差实时修正至0.0044°以下，实现了震动传感器阵列的相位一致性实时校准。该成果在地下浅层震源定位领域具有较强的应用价值。

关键词：震源定位;QPSO;相位一致性;FPGA软核;相位补偿滤波器;片上解算

基金资助：国家自然科学基金面上项目(62271453)