地震勘探儀器-地震

1、1 地震勘探儀器設(shè)備 seismograph 2 地震勘探儀器設(shè)備 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 第二節(jié) 地震檢波器 第三節(jié) 震源及其同步系統(tǒng) 第四節(jié) 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第五節(jié) 地震數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 第六節(jié) 相關(guān)疊加器 第七節(jié) 地震數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng) 3 本章地震勘探儀器要點(diǎn)： 地震勘探儀器發(fā)展史 數(shù)字地震儀及其原理 勘探對(duì)于儀器的要求 主流儀器簡(jiǎn)介 檢波器類型與工作原理 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 4 地震勘探儀器發(fā)展史地震勘探儀器發(fā)展史 公元132年，東漢時(shí)期杰出的自然科學(xué)家張衡就創(chuàng)造了世 界上第一臺(tái)觀測(cè)地震的儀器候風(fēng)地動(dòng)儀(seismoscope)。 第一階段為“模擬光點(diǎn)”記錄階段(19271952)，采用電

2、子管元件，把波變成光點(diǎn)的擺動(dòng)，記錄在照像紙上?？死?瑪依油田、大慶油田、勝利油田、玉門油田等 第二階段為“模擬磁帶”記錄階段(19531963)，這時(shí)把 磁帶錄音技術(shù)用于地震勘探，它由晶體管元件組裝而成， 把接收的地震波錄制在磁帶上，在室內(nèi)可以用模擬電子計(jì) 算機(jī)(基地回收儀)，對(duì)資料進(jìn)行處理，得到地震時(shí)間剖面， 使資料整理工作實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化，工作效率和精度也得到 了提高，資料也便于保存。大港油田、遼河油田、南陽(yáng)油 田、中原油田和江蘇油田等。 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 5 第三階段為“數(shù)字磁帶”記錄階段(1964 現(xiàn)在)，使用了數(shù)字地震儀，它采用了電子 集成電路技術(shù)，把地震波以數(shù)字的形式記 錄在磁帶

3、上，然后直接輸入電子計(jì)算機(jī)進(jìn) 行各種處理，這樣使資料的整理工作實(shí)現(xiàn) 了自動(dòng)化，工作效率和精度得到了空前提 高。 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 6 地震儀基本原理 儀器由地震檢波器、電纜、覆蓋開關(guān)、模 擬箱、控制箱、磁帶機(jī)、示波器、遙控震 源同步系統(tǒng)、電臺(tái)和電源等構(gòu)成。 地震波的激發(fā)與遙控震源同步系統(tǒng) 地震檢波點(diǎn)的移動(dòng)(滾動(dòng))與覆蓋開關(guān) 地震信息的采集與采集系統(tǒng) ：采集系統(tǒng)由 前置放大器、多路采樣開關(guān)、主放大器和 模數(shù)轉(zhuǎn)換器與檢測(cè)電路。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 7 集中式邏輯控制型數(shù)字地震儀總框圖集中式邏輯控制型數(shù)字地震儀總框圖 如SN338、DFS-V和MDS-10等 第一節(jié) 地震儀器主

4、機(jī) 8 集中式數(shù)控地震儀框圖 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 9 分布式遙測(cè)型數(shù)字地震儀 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 10 SK-1004遙測(cè)地震記錄系統(tǒng)框圖 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 11 分布式遙測(cè)系統(tǒng)布置模擬 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 12 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 常規(guī)數(shù)常規(guī)數(shù) 字地震字地震 儀儀DFS- V型的結(jié)型的結(jié) 構(gòu)框圖構(gòu)框圖 及電原及電原 理框圖理框圖 13 地震勘探對(duì)數(shù)字地震儀的基本要求地震勘探對(duì)數(shù)字地震儀的基本要求 地震道數(shù)的要求 ：二維勘探是48道和96道，或60道和 120道，目前作三維勘探至少要240道，或512、1024道或 更多道。 對(duì)地震檢波器的要求 ：陸地上勘探用電動(dòng)式地震檢波器， 在

5、海上勘探用壓電式地震檢波器。 對(duì)幅頻特性、相頻特性的要求 對(duì)地震道一致性的要求 對(duì)前置放大器動(dòng)態(tài)范圍的要求 對(duì)諧波失真系數(shù)的要求 對(duì)地震儀系統(tǒng)噪聲的要求 頻帶要求：低、高截、陷 儀器結(jié)構(gòu)、工藝、適應(yīng)性能 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 14 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 15 新型的數(shù)字地震儀器介紹新型的數(shù)字地震儀器介紹 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 16 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 地面三維地震SN388儀器 17 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) TSP203隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)硬件組成 礦井巷道超前探儀配套設(shè)備 18 WZG-24A、48A工程地震儀工程地震儀 主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo) 通 道 數(shù)：24/48道 采樣點(diǎn)數(shù)：1024

6、樣點(diǎn)、2048樣點(diǎn)、4096樣點(diǎn)、8192 樣點(diǎn)、16384樣點(diǎn) 地脈動(dòng)測(cè)量1M樣點(diǎn)若干檔 采 樣 率： 10s、25s、50s、100s、200s、500s、1ms、 2ms、5ms、10ms、20ms 地脈動(dòng)測(cè)量為1ms200ms多檔可選 A/D 轉(zhuǎn) 換 器：24位 信號(hào)迭加增強(qiáng)：32位 動(dòng)態(tài)范圍：144dB 通 頻 帶：0.1Hz4000Hz 噪 音：全頻狀態(tài)下為1V 幅度一致性：0.2% 相位一致性：0.01ms 失 真 度： 0.05% 延 時(shí)：09999ms 輸入阻抗：20K 道間串音壓制：90dB 低截濾波器陡度：軟件濾波 高切濾波器陡度：優(yōu)于72dB/倍頻程 50Hz陷波器：4

7、0dB 主 機(jī)（工業(yè)控制級(jí)微機(jī)）：PIII 500MHz 內(nèi) 存：128MB 硬 盤：不小于40GB 光 驅(qū)：內(nèi)置 顯 示 屏：800600點(diǎn)陣VGA液晶顯示屏（TFT真彩） 輸入設(shè)備：觸摸屏輸入、精致小鍵盤、光電鼠標(biāo) 接 口：雙串一并、雙USB口、鼠標(biāo)口、鍵盤口等 標(biāo)準(zhǔn)口 移動(dòng)存儲(chǔ)：256M電子U盤 數(shù)據(jù)格式：SEG-2 工作溫度：-1050 90RH 儲(chǔ)存溫度：-2060 電 源：DC12V 4A（48道時(shí)為5.5A） 重 量：12Kg（WZG-24A）/15Kg（WZG-48A） 體 積：400mm310mm180mm 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 19 KDZ1114-3型便攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀

8、型便攜式礦井地質(zhì)探測(cè)儀 顯顯 示：示：采用640200大屏幕圖形點(diǎn)陣液晶顯示器； 打打 印：?。簶?biāo)準(zhǔn)并行接口，可外接常用打印機(jī)； 鍵鍵 盤：盤： 64鍵，由數(shù)字鍵、功能鍵和子母鍵等； 操作界面：操作界面： 全中文界面，有字符、專(通)用庫(kù)、拼音、五筆等輸入法； 采集通道采集通道 通通 道道 數(shù)：數(shù)： 采樣通道數(shù)為4個(gè)，可同時(shí)采樣四個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)； 采樣速度：采樣速度： 單道采樣最快速度為2.5s(高速型)，5s(次高速型)； 分分 辨辨 率：率： 采樣數(shù)據(jù)分辨率為12位； 內(nèi)存容量：內(nèi)存容量： 1M8M字節(jié)可選，可存儲(chǔ)1000個(gè)左右測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)資料； 增增 益：益： 0dB96dB (042dB以6d

9、B、42dB96dB以3dB增量可選)； 低低 通：通： 最高截止頻率為4000Hz； 帶帶 通：通： 在1HZ4000HZ之間任取頻帶，但高截不能超過低截的5倍； 全全 通：通： 可通過0HZ7KHZ任意頻率信號(hào)； 容容 量：量： 采樣存儲(chǔ)器容量為8K字節(jié)； 間間 隔：隔： 聲波采樣 ：2.5s32000s (以0.5s為增量可選)。 探測(cè)介質(zhì)探測(cè)介質(zhì) 探測(cè)深度：探測(cè)深度： 自動(dòng)探測(cè)為100m以內(nèi)，用戶自定義探測(cè)深度不限。 探測(cè)層數(shù)探測(cè)層數(shù)：5層； 電電 源源 供供 電：電：內(nèi)含有高能鋰電池，可連續(xù)工作4小時(shí)以上； 數(shù)據(jù)保持：數(shù)據(jù)保持：掉電情況下，可保證數(shù)據(jù)1000小時(shí)不丟失； 充充 電：電

10、：外配有電池充電器，可直接輸入220V交流電對(duì)機(jī)內(nèi)電池進(jìn)行充電，充電時(shí)間大于等于8小時(shí)。 外設(shè)選件外設(shè)選件 通訊存儲(chǔ)卡：通訊存儲(chǔ)卡：存儲(chǔ)部分容量為1M8M字節(jié)可選，用于記錄探測(cè)歷史數(shù)據(jù)，可存1千個(gè)左右探點(diǎn)數(shù)據(jù)；通訊 部分采用RS232接口標(biāo)準(zhǔn)，可使儀器與微機(jī)直接通訊； 打打 印印 機(jī)：機(jī)：可選用常用打印機(jī)； PC 鍵鍵 盤：盤：可選通用標(biāo)準(zhǔn)PC鍵盤。 環(huán)境條件環(huán)境條件 防防 爆：爆：本質(zhì)安全型防爆產(chǎn)品，可適用于井下高瓦斯環(huán)境； 防防 濕濕：采用密封措施，可適應(yīng)于井下高潮濕環(huán)境； 防防 塵：塵：采用密封措施，可適應(yīng)于井下高粉塵環(huán)境； 工作溫度：工作溫度：040； 相對(duì)濕度：相對(duì)濕度：95%。 重

11、量規(guī)格重量規(guī)格 重重 量：量：主機(jī)重量為4.4Kg，攜帶方便。 規(guī)格尺寸：規(guī)格尺寸：350mm248mm88mm。 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 20 NZ專業(yè)型專業(yè)型24位堅(jiān)實(shí)地震儀位堅(jiān)實(shí)地震儀 通通 道道 數(shù)：數(shù)：整機(jī)地震記錄系統(tǒng)-3,6,12,1664道可選（以8道遞增），TM視 窗操作系統(tǒng)，全套地震軟件，配以Geode，總道數(shù)視實(shí)際需要（1000道）。 A/D轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器：采用Crystal半導(dǎo)體公司和Geometrics公司專利的-A/D 轉(zhuǎn)換； 動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍：在2ms采樣，24位時(shí)，達(dá)到144dB（系統(tǒng)），110dB（瞬態(tài) 測(cè)量）； 畸畸 變：變：2ms采樣，1.75208Hz，0

12、.0005%； 通通 頻頻 帶：帶：1.75Hz20KHz，低頻區(qū)域可選； 共模抑制：共模抑制：100dB (=100Hz，36dB)； 道間串音：道間串音：-125dB（23.5Hz，24dB，2ms）； 噪聲背景：噪聲背景：2ms，36dB，1.75208Hz條件下，射頻干擾0.20V； 疊加開關(guān)精度：疊加開關(guān)精度：采樣率的1/32； 最大輸入信號(hào)：最大輸入信號(hào)：2.8V峰-峰值； 前放增益：前放增益：以4道一組，由軟件成對(duì)可選12和24dB或24和36dB，對(duì)于 大能量震源也可直接跳到0dB； 去假頻率波：去假頻率波：在Nyquist頻率的83%處為-3dB，下至90dB； 采集和顯示濾

13、波器：采集和顯示濾波器： 低低 截：截：輸出10,15,25,35,50,70,100,140,200,280,400Hz,Butterworth 濾波器，每倍頻24或48dB； 陷陷 波：波：50,60,150,180Hz，壓制50dB以上，中心頻率2%寬度； 高高 截：截：輸出250,500或1000Hz，每倍頻24或48dB，濾波頻率用戶可 選； 采樣間隔：采樣間隔：0.02,0.03125,0.0625,0.125,0.5,1.0,2.0,4.0,8.0,16.0ms； 第一節(jié) 地震儀器主機(jī) 21 相相 關(guān)關(guān) 器：器：內(nèi)置用于可控震源的高速硬件相 關(guān)器，還可選用于偽隨機(jī)震源（Minis

14、osie） 的先導(dǎo)相關(guān)器； 記錄長(zhǎng)度： 記錄長(zhǎng)度：標(biāo)準(zhǔn)16384樣點(diǎn)，也可選 65536樣點(diǎn)； 延時(shí)觸發(fā)： 延時(shí)觸發(fā)：最大4096樣點(diǎn)； 智能型自觸發(fā)： 智能型自觸發(fā)：可供天然地震觀察和可 控源； 延 延 遲：遲：0至9999ms一步到位； 輔 輔 助助 道：道：可以通過程序設(shè)置任意工作道 為輔助道或數(shù)據(jù)道； CDP滾動(dòng)： 滾動(dòng)：全部工作道可通過軟件實(shí)現(xiàn) 滾動(dòng)覆蓋； 大線測(cè)試： 大線測(cè)試：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排列上檢波器的噪 音，測(cè)量檢波器故障同時(shí)指出大線短路或短路 位置； 本機(jī)檢測(cè)： 本機(jī)檢測(cè)：內(nèi)置或外帶檢測(cè)系統(tǒng)，根據(jù) 用戶需要設(shè)計(jì)檢測(cè)結(jié)果顯示方式； 數(shù)據(jù)格式： 數(shù)據(jù)格式：標(biāo)準(zhǔn)SEG-2格式，同時(shí)具備

15、SGOS，SEG-D和SEG-Y格式； 軟 軟 件：件：WindowsTM平臺(tái)操作系統(tǒng)，采 用Geometrics的MGOS軟件控制本機(jī)各道和4 線Geodes外接各道的數(shù)據(jù)采集； 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)： 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)置硬盤上或通 SCSI接口存入磁帶記錄，數(shù)據(jù)格式有SEG2， SEGY或SEGD； 繪 繪 圖圖 儀：儀：可驅(qū)動(dòng)各種NT兼容的打印機(jī)， 包括48和12英寸的連續(xù)熱敏打印機(jī)； 觸 觸 發(fā)：發(fā)：正，負(fù)觸發(fā)或接觸式閉路，軟 件控制觸發(fā)門檻值； 電 電 源：源：20W，采集時(shí)每道增加0.65W， 等待時(shí)消耗電為30%，12V外接電源供電； 工作環(huán)境： 工作環(huán)境：?jiǎn)?dòng)溫度5-+40，工作溫

16、度-5-+40。全封閉結(jié)構(gòu)，小雨中可工作， 通過MIL810E沖擊和振動(dòng)試驗(yàn)； 幾何尺寸： 幾何尺寸：267457533.4mm。 22 一種機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的機(jī)電裝置 速度型、壓電加速度型檢波器主要用于陸 地地震勘探 壓電壓敏型檢波器主要用于水域及海洋的 地震勘探。 地震檢波器Geophone 第二節(jié) 地震檢波器 地震檢波器的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段： 1978年前，地震檢波器以窄頻帶(1460Hz)、低靈敏度30dB為主，型號(hào)單一。 上世紀(jì)80年代中期，地震儀器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，檢波器的靈敏度、自然頻率、失真 度、假頻系數(shù)等技術(shù)指標(biāo)都得到較大改進(jìn)，其性能及適用范圍大大提高，井中檢波 器，海上壓

17、電檢波器等先后研制成功。 上世紀(jì)90年代至今，三維地震、高分辨率地震日益成熟，出現(xiàn)了四維地震、 多波多分量勘探，井間地震等新技術(shù)和新方法，隨之相適應(yīng)，檢波器的型號(hào)和品種 也越來越豐富，如三分量檢波器、四分量檢波器、渦流檢波器、高性能壓電檢波器 等。 23 速度檢波器 第二節(jié) 地震檢波器 24 渦流檢波器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 1接線柱，2上頂蓋，3卡簧，4上彈簧片， 5線圈，6磁鋼，7線架，8紫銅片，9下彈簧片， 10卡簧，11外殼，12下底蓋 WY-GJ-4400型渦流檢波 器主要技術(shù)指標(biāo) (1)固有頻率：17Hz (2)阻尼系數(shù)Damping Factor ： 60-70 (3)靈敏度： 0.010-

18、 0.018V/cms-1 (4)內(nèi)阻：300 5 第二節(jié) 地震檢波器 25 加速度檢波器 第二節(jié) 地震檢波器 HYD-1型壓電檢波器 dB系列水聽器 壓電加速度型檢波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖和力學(xué)模型 壓電壓敏型檢波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖面 26 第二節(jié) 地震檢波器 檢波器的主要技術(shù)參數(shù)及特點(diǎn)檢波器的主要技術(shù)參數(shù)及特點(diǎn) 1、阻尼 阻尼系數(shù)可分為開路阻尼和線圈電 流阻尼兩部分。 由于線圈回路電阻較小，線圈電流 阻尼較大，選擇的開路阻尼應(yīng) 較小。開路阻尼典型值一般為 0.250.36，考慮到阻尼電阻 會(huì)消耗一部分反射信號(hào)能量， 目前部分國(guó)產(chǎn)檢波器沒接阻尼 電阻。這種沒有內(nèi)接阻尼電阻 的檢波器，線圈回路電阻很大

19、， 線圈電流阻尼很小。 檢波器總阻尼系數(shù)主要由回路阻尼 提供，國(guó)產(chǎn)檢波器的開路阻尼 一般為0.50.7。 2、自然頻率 檢波器的幅頻響應(yīng)呈現(xiàn)高通濾 波器的特性。當(dāng)自然振頻偏低 時(shí)，接收深層低頻信號(hào)的能力 強(qiáng)，而壓制面波的能力弱。為 了加強(qiáng)高通濾波效果，數(shù)字地 震儀都設(shè)置了高通濾波電路。 顯而易見，檢波器的自然頻率 若比地震儀中的高通濾波器截 止頻率還低，就沒什么意義。 而且動(dòng)圈式檢波器的自然頻率 越低其彈簧片越軟，慣性體質(zhì) 量越重，則越易損壞。因此， 在反射法地震勘探中使用的電 動(dòng)式檢波器的自然頻率為8Hz， 10Hz，14Hz。自然頻率更低的 檢波器一般適用于低頻地震勘 探用途。 27 3、

20、靈敏度 靈敏度是指機(jī)電轉(zhuǎn)換 的效率，效率越高， 檢波器輸出電壓越大， 靈敏度也越高。因此， 提高檢波器的靈敏度， 實(shí)質(zhì)上是提高檢波器 的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率。 4、非線性 由于制造工藝上的原 因，檢波器存在一定 的非線性。檢波器的 非線性與儀器的非線 性一樣會(huì)造成地震信 號(hào)的畸變，因此，檢 波器的非線性畸變?cè)?小越好以保證有效信 號(hào)不失真。 第二節(jié) 地震檢波器 28 5、絕緣電阻 檢波器芯必須與外界絕緣， 如果絕緣不好，外界的工頻電 網(wǎng)和天磁干擾就通過線圈與地 面之間的漏電電阻進(jìn)入地震儀， 從而對(duì)地震信號(hào)形成干擾。因 此檢波器的絕緣電阻應(yīng)為數(shù)十 兆歐數(shù)量級(jí)。 1）SWJ-14主要技術(shù)指標(biāo) (1)自然頻

21、率： 145%Hz (2)線圈電阻： 4005% (3)靈敏度：1310mV/cms-1 (4)阻尼系數(shù)： 0.45-0.65 (5)失真系數(shù)： 0.3 (6)截止頻率： 400Hz (7)直徑： 22.3mm (8)高度： 26.5mm (9)質(zhì)量： 45g 第二節(jié) 地震檢波器 29 接頭與大線 防水插頭 SN388電纜 SYSTEM/2000-I/O-2電纜 各種檢波器小小線、電源線 海洋物探常用電纜 第二節(jié) 地震檢波器 30 第三節(jié) 震源及其同步系統(tǒng) 人工方法激發(fā)地震波 1、炸藥震源，從20世紀(jì)20年代開始到現(xiàn)在 優(yōu)點(diǎn)：脈沖尖銳、頻率范圍較寬、能量強(qiáng) 缺點(diǎn)：不安全、對(duì)周圍環(huán)境易造成破壞，

22、 鉆炮井所需費(fèi)用大。 成型炸藥 爆炸索 31 2、氣動(dòng)震源：可燃?xì)怏w導(dǎo)入爆炸室，然后 由電火花引爆。爆炸時(shí)產(chǎn)生的脈沖經(jīng)爆炸 室底板傳至地下 3、重錘震源 ：將3t以上的重錘高舉至3m 讓其墜落 4、電火花震源：萬(wàn)伏的高壓，電極間水介 質(zhì)中形成數(shù)萬(wàn)安培的放電電流，瞬間產(chǎn)生 出幾十萬(wàn)焦耳的熱能，使海水汽化，對(duì)海 水產(chǎn)生巨大的沖擊力，激發(fā)出地震波。電 火花震源激發(fā)的地震波頻譜很寬(50Hz- 500Hz) 第三節(jié) 震源及其同步系統(tǒng) 32 5、空氣槍震源 ：海上勘探 應(yīng)用最廣的震源 空氣壓縮機(jī)把高壓空氣經(jīng)左上方的 進(jìn)氣管打進(jìn)氣室，推動(dòng)活塞向下運(yùn) 動(dòng)，活塞中心有一孔道將高壓空氣 引入儲(chǔ)氣室。上下儲(chǔ)氣室內(nèi)

23、的壓強(qiáng) 雖然相同，但上活塞頂面積大于下 活塞的底面積，合力向下推動(dòng)活塞 關(guān)閉儲(chǔ)氣室，氣槍處于待發(fā)狀態(tài)， 激發(fā)時(shí)觸發(fā)電磁閥，高壓氣經(jīng)引發(fā) 氣室推動(dòng)上活塞向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞 向上高速運(yùn)動(dòng)滑過排氣口時(shí)，急速 打開排氣口，儲(chǔ)氣室中的高壓空氣 便通過四個(gè)排氣孔急速噴入水中產(chǎn) 生高壓氣泡，氣泡在靜水壓力作用 下將產(chǎn)生脹縮震蕩(氣泡效應(yīng))形成向 外傳播的彈性波 氣槍激發(fā)的地震波的能量 譜主要集中在地震勘探有 效波的頻率范圍內(nèi)，所以 能量的利用率較高。 第三節(jié) 震源及其同步系統(tǒng) 33 6、可控震源 掃描的起始頻 率和終了頻率 可以控制和改 變的，振動(dòng)的 延續(xù)時(shí)間也是 可以控制的， 因此叫可控震 源。 可控震源相

24、關(guān)記錄和脈沖震源記錄波的到達(dá)時(shí)間 掃描信號(hào)的自相關(guān)圖形 可控震源的原始記錄和相關(guān)記錄 掃描信號(hào) 第三節(jié) 震源及其同步系統(tǒng) 34 可控震源的組成框圖 第三節(jié) 震 源及其同步 系統(tǒng) 35 震源同步系統(tǒng)震源同步系統(tǒng) 震源激發(fā)與記錄開始應(yīng)是同時(shí)的， 可以通過地震電纜中專用通信芯線建立聯(lián) 系。但目前大都與無(wú)線電臺(tái)配合使用。 第三節(jié) 震源及其同步系統(tǒng) 36 第三節(jié) 震源及其同步系統(tǒng) 地震同步系統(tǒng)放炮工作流程 37 第四節(jié) 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由檢波器、前置放大、 濾波、主放和模數(shù)轉(zhuǎn)換等電路組成 38 1、前放電路 加在前置放大器輸入端的電壓包括三部分： 差模信號(hào)VSd，差模干擾VNd，共模

25、干擾VNc 第四節(jié) 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 共模電壓轉(zhuǎn)換成差模電壓 前放輸入等效電路 兩條導(dǎo)線送至前放的電壓信號(hào)包括兩部分： 一部分是檢波器送來的地震信號(hào)電壓，它 經(jīng)由兩根連線加至前放的兩個(gè)輸入端之間， 稱之為差模輸入電壓。另一部分是干擾電 壓信號(hào)。 干擾信號(hào)以兩種形式存在，差模干擾和 共模干擾。同一道檢波器的兩根連線雖 然結(jié)構(gòu)性能基本上一致，但它們的電阻 (R1、R2)和它們對(duì)地的漏電電阻(r1、 r2)及分布電容C(C1、C2)不可能完全 相同，這些參量的不一致性會(huì)使共模干 擾電壓VNc轉(zhuǎn)換成一部分差模干擾電壓 VNd 39 前放電路的特點(diǎn) 1）高共模抑制比 2）低噪聲放大 3）阻抗匹配 第四節(jié)

26、 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 40 濾波器電路濾波器電路 截止頻率(fnc)：一般定義增益下降到-3dB點(diǎn)，在 有源濾波器中，指其相對(duì)下降3dB點(diǎn)。 濾波陡度s一般定義每十倍頻程增益下降的 值。其單位為dB/oct。 濾波器特性曲線 有效波和干擾波的頻譜曲線 第四節(jié) 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 41 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)多路轉(zhuǎn)換開關(guān) m道的地震信號(hào)要 由同一主放大器進(jìn) 行放大和A/D轉(zhuǎn)換， 如DFS-V每60道公 用一個(gè)主放電路， 又稱之為集中采集。 在采樣周期內(nèi)k道信 號(hào)與主放相連接， 進(jìn)行離散化. 用單刀多擲開關(guān)示意多路轉(zhuǎn)換開關(guān) 第四節(jié) 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 42 浮點(diǎn)放大器浮點(diǎn)放大器(IFPA) 瞬時(shí)浮點(diǎn)的增益控制方式

27、對(duì)輸入的每一個(gè) 子樣都進(jìn)行最佳放大，其增益的改變由每 一個(gè)子樣的瞬時(shí)值控制，具有最大的壓縮、 擴(kuò)展速度，在10S和24S內(nèi)放大器增益可 變化84-90dB，任意幅度的子樣經(jīng)放大后的 輸出均在特定的范圍內(nèi) 逐 次 比 較 型 A/ D 框 圖 第四節(jié) 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 43 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D) 1）轉(zhuǎn)換精度 2）量化方式和量化誤差 3）電路誤差 4）轉(zhuǎn)換速度 第四節(jié) 地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 44 第五節(jié) 地震數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 國(guó)內(nèi)外采用電纜傳輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)可分為三 種類型：雙絞線(SN368/SN348)、電視平 行饋線(GUS-BUS)、同軸電纜(Geocor-) 。 無(wú)線傳輸系統(tǒng) 光纖通信

28、45 第六節(jié) 相關(guān)疊加器 實(shí)時(shí)相關(guān)疊加器是用可控震源作震源的地 震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必不可少的輔助設(shè)備，它 將反射的地震信號(hào)與震源掃描信號(hào)在現(xiàn)場(chǎng) 進(jìn)行實(shí)時(shí)相關(guān)運(yùn)算；將各次震動(dòng)接收的反 射信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)疊加運(yùn)算，以達(dá)到壓縮磁 帶記錄的數(shù)據(jù)量和監(jiān)視并改進(jìn)野外磁帶記 錄質(zhì)量的目的。 46 垂直疊加 m次疊加后的信噪比 ( ) () ij m m Sk SNRm SNR m 疊加器簡(jiǎn)化框圖 第六節(jié) 相關(guān)疊加器 47 相關(guān)器相關(guān)器 相關(guān)器對(duì)震源產(chǎn)生的 掃描信號(hào)與各地震道 接收的地震信號(hào)做實(shí) 時(shí)相關(guān)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì) 地震數(shù)據(jù)的壓縮，形 成與炸藥震源類似的 回放監(jiān)視記錄(相關(guān)記 錄)。 相關(guān)運(yùn)算有時(shí)域法和 頻 域法 時(shí)域數(shù)字相關(guān)原理 源信號(hào)X，采集數(shù)據(jù)Y 相關(guān)信號(hào) N0由源長(zhǎng)度T0和采樣 周期Ts ,N0 T0/ Ts 若采集過程持續(xù)T2， 那么反射信號(hào)的子樣 總數(shù)N2為N2T2/TS 相關(guān)信號(hào)的子樣總數(shù) N1= N2-N0 0 1 N k knii YXr s H s T T NN T TT N 02 02