第七章 第一節(jié)第二節(jié)ok

1、勘勘 查查 儀儀 器器 原原 理理教師：教師： 王旭王旭Email：第七章第七章 勘查儀器實(shí)例勘查儀器實(shí)例 勘查儀器種類繁多，限于課時(shí)，這里只勘查儀器種類繁多，限于課時(shí)，這里只介紹一種儀器，一種最復(fù)雜、最昂貴的勘查介紹一種儀器，一種最復(fù)雜、最昂貴的勘查儀器地震勘探儀器。儀器地震勘探儀器。第一節(jié)第一節(jié) 地震勘探對(duì)儀器的要求地震勘探對(duì)儀器的要求7.1.1地震勘探的基本概念地震勘探的基本概念 利用物理學(xué)原理和方法來研究地殼中地質(zhì)構(gòu)造，利用物理學(xué)原理和方法來研究地殼中地質(zhì)構(gòu)造，并解決資源勘探中的問題，就稱地球物理勘探，簡(jiǎn)并解決資源勘探中的問題，就稱地球物理勘探，簡(jiǎn)稱稱“物探物探”。物探相對(duì)于地質(zhì)勘探來

2、講，最大的優(yōu)。物探相對(duì)于地質(zhì)勘探來講，最大的優(yōu)點(diǎn)是可以點(diǎn)是可以跨越跨越介質(zhì)進(jìn)行勘探，如地震勘探可以探測(cè)介質(zhì)進(jìn)行勘探，如地震勘探可以探測(cè)地下幾千米深處的油氣資源。地下幾千米深處的油氣資源。 地震勘探就是利用人工方法激發(fā)地震波，研究地震勘探就是利用人工方法激發(fā)地震波，研究地震波在地層中傳播的規(guī)律，以查明地下的地質(zhì)情地震波在地層中傳播的規(guī)律，以查明地下的地質(zhì)情況，為尋找油氣田或其它勘探目的服務(wù)的一種物探?jīng)r，為尋找油氣田或其它勘探目的服務(wù)的一種物探方法。方法。與其它物探方法相比，地震勘探具有與其它物探方法相比，地震勘探具有精度高、精度高、分辨率高、勘探深度大的優(yōu)點(diǎn)分辨率高、勘探深度大的優(yōu)點(diǎn)，因此已成為

3、石油，因此已成為石油勘探中一種最有效的勘探方法?？碧街幸环N最有效的勘探方法。 地震勘探過程由地震勘探過程由野外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)資料處理、野外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)資料處理、地震資料解釋地震資料解釋三個(gè)階段組成。三個(gè)階段組成。地地下下探探測(cè)測(cè)成成像像示示意意天然地震人工錘擊炸藥可控震源地震勘探中的幾種激勵(lì)源地震勘探中的幾種激勵(lì)源濱海濱海505號(hào)海洋勘探船號(hào)海洋勘探船 我國(guó)第一臺(tái)我國(guó)第一臺(tái)600kJ陸地電火陸地電火花震源車（花震源車（2005年）年） 海洋石油震源船海洋石油震源船 塔克拉瑪干沙漠東部的英吉蘇（塔克拉瑪干沙漠東部的英吉蘇（2003年勘探）年勘探）10000億噸，可采儲(chǔ)量為億噸，可采儲(chǔ)量為300

4、0億噸。其中海洋石油儲(chǔ)億噸。其中海洋石油儲(chǔ)量約占量約占45%，即可采儲(chǔ)量為，即可采儲(chǔ)量為1350億噸。中東地區(qū)的億噸。中東地區(qū)的波波斯灣斯灣，美國(guó)、墨西哥之間的，美國(guó)、墨西哥之間的墨西哥灣墨西哥灣，英國(guó)、挪威之，英國(guó)、挪威之間的間的北海北海，中國(guó)，中國(guó)近海近海，包括，包括南沙群島海底南沙群島海底，都是世界，都是世界公認(rèn)的公認(rèn)的海洋石油最豐富的區(qū)域海洋石油最豐富的區(qū)域。預(yù)計(jì)在本世紀(jì)，海底。預(yù)計(jì)在本世紀(jì)，海底油氣開發(fā)將從淺海大陸架延伸到千米水深的海區(qū)。油氣開發(fā)將從淺海大陸架延伸到千米水深的海區(qū)。海海上上石石油油井井架架關(guān)于海洋石油的儲(chǔ)藏量，由于關(guān)于海洋石油的儲(chǔ)藏量，由于勘探資料和計(jì)算方法的限制，勘

5、探資料和計(jì)算方法的限制，得出的結(jié)論也各不相同。法國(guó)得出的結(jié)論也各不相同。法國(guó)石油研究機(jī)構(gòu)的一項(xiàng)估計(jì)是：石油研究機(jī)構(gòu)的一項(xiàng)估計(jì)是：全球石油資源的極限儲(chǔ)量為全球石油資源的極限儲(chǔ)量為7.1.2地震波基本特征地震波基本特征 地震波是在巖層中傳播的地震波是在巖層中傳播的彈性波彈性波。當(dāng)用。當(dāng)用10公斤公斤左右的炸藥在井中爆炸激發(fā)地震波時(shí)，爆炸前沿的左右的炸藥在井中爆炸激發(fā)地震波時(shí)，爆炸前沿的壓強(qiáng)可高達(dá)幾十萬個(gè)大氣壓，使巖石破碎成粉化，壓強(qiáng)可高達(dá)幾十萬個(gè)大氣壓，使巖石破碎成粉化，產(chǎn)生永久形變，爆炸脈沖向外傳播產(chǎn)生永久形變，爆炸脈沖向外傳播10多米后，壓強(qiáng)多米后，壓強(qiáng)逐漸減少，地層開始產(chǎn)生彈性形變，形成地震

6、波，逐漸減少，地層開始產(chǎn)生彈性形變，形成地震波，再向外傳播。由于介質(zhì)對(duì)高頻成分的吸收，振動(dòng)圖再向外傳播。由于介質(zhì)對(duì)高頻成分的吸收，振動(dòng)圖還要發(fā)生明顯的變化，直到傳播了更大距離（還要發(fā)生明顯的變化，直到傳播了更大距離（100米幾百米）后，振動(dòng)圖的形狀米幾百米）后，振動(dòng)圖的形狀逐漸穩(wěn)定逐漸穩(wěn)定，成為一，成為一個(gè)具有個(gè)具有23個(gè)極值延續(xù)個(gè)極值延續(xù)60100ms的地震波，稱為的地震波，稱為地震子波地震子波。地震波在繼續(xù)傳播過程中，嚴(yán)格講，它。地震波在繼續(xù)傳播過程中，嚴(yán)格講，它的幅度和形狀都會(huì)發(fā)生變化，但在許多情況下，可以的幅度和形狀都會(huì)發(fā)生變化，但在許多情況下，可以粗略認(rèn)為粗略認(rèn)為地震子波形狀基本不變

7、地震子波形狀基本不變，只是幅度會(huì)因種種，只是幅度會(huì)因種種原因而衰減。地震勘探的原理，也可以理解為原因而衰減。地震勘探的原理，也可以理解為就是利就是利用地震子波從地下地層界面反射回地面時(shí)帶回來的旅用地震子波從地下地層界面反射回地面時(shí)帶回來的旅行時(shí)間和形狀變化的信息，用以推斷地下的地層構(gòu)造行時(shí)間和形狀變化的信息，用以推斷地下的地層構(gòu)造和巖性。和巖性。 把地震波在地層中傳播時(shí)受到的各種影響統(tǒng)稱為把地震波在地層中傳播時(shí)受到的各種影響統(tǒng)稱為地層效應(yīng)地層效應(yīng)，影響地震波振幅、頻率特征的地層效應(yīng)主，影響地震波振幅、頻率特征的地層效應(yīng)主要有要有波前擴(kuò)散、吸收效應(yīng)、反射、透射波前擴(kuò)散、吸收效應(yīng)、反射、透射，另外

8、還有，另外還有環(huán)環(huán)境噪聲。境噪聲。人工方法產(chǎn)生地震波人工方法產(chǎn)生地震波炸藥產(chǎn)生地震波炸藥產(chǎn)生地震波可控震源產(chǎn)生地震波可控震源產(chǎn)生地震波環(huán)境噪聲環(huán)境噪聲檢波器檢波器輸出輸出直達(dá)波直達(dá)波淺層反射波淺層反射波中層反射波中層反射波更深層反射波更深層反射波深層反射波深層反射波爆炸瞬間爆炸瞬間 看出，地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要采集看出，地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要采集強(qiáng)噪聲下強(qiáng)噪聲下的的大動(dòng)態(tài)瞬時(shí)信號(hào)大動(dòng)態(tài)瞬時(shí)信號(hào)。7.1.3地震勘探地震勘探對(duì)儀器的要求對(duì)儀器的要求1、動(dòng)態(tài)范圍：、動(dòng)態(tài)范圍：定義為直達(dá)波幅度定義為直達(dá)波幅度Amax與最深目的層與最深目的層反射波幅度反射波幅度Amin之比的分貝數(shù)。之比的分貝數(shù)。RrDVDfA

9、ALSlglglgminmax20220220 式中，式中，D，R-最深目的層深度和反射系數(shù)；最深目的層深度和反射系數(shù)； r-偏移距（距離炮點(diǎn)最近的接收點(diǎn)到炮點(diǎn)的偏移距（距離炮點(diǎn)最近的接收點(diǎn)到炮點(diǎn)的距離）距離） ； ，V-最深目的層以上介質(zhì)的平均吸收系數(shù)和平最深目的層以上介質(zhì)的平均吸收系數(shù)和平均速度；均速度； f-地震波的主頻。地震波的主頻。2、頻率范圍：、頻率范圍：由于吸收效應(yīng)，越是深層的反射波到由于吸收效應(yīng)，越是深層的反射波到達(dá)地面時(shí)其主頻越低，越是淺層的反射波達(dá)到地面時(shí)達(dá)地面時(shí)其主頻越低，越是淺層的反射波達(dá)到地面時(shí)其主頻越高。所以，其主頻越高。所以，作為一個(gè)既適用于深層又適用于作為一個(gè)既

10、適用于深層又適用于淺層的通用儀器，記錄信號(hào)的頻率范圍應(yīng)從幾淺層的通用儀器，記錄信號(hào)的頻率范圍應(yīng)從幾HZ到到幾百幾百HZ。3、非線性失真：、非線性失真：緒論中已給出定義。緒論中已給出定義。一般要求儀器一般要求儀器非線性失真小于非線性失真小于0.05%。4、記錄道數(shù)：、記錄道數(shù)：指每激發(fā)一次同時(shí)接收的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)。指每激發(fā)一次同時(shí)接收的觀測(cè)點(diǎn)數(shù)。為了提高生產(chǎn)效率，一般為了提高生產(chǎn)效率，一般道數(shù)盡可能多道數(shù)盡可能多。5、穩(wěn)定性和可靠性：、穩(wěn)定性和可靠性：這是所有儀器必不可少的要求。這是所有儀器必不可少的要求。特別是野外儀器，特別是野外儀器，要具備很高的穩(wěn)定性、可靠性。要具備很高的穩(wěn)定性、可靠性。第二節(jié)第

11、二節(jié) 地震儀器基本組成地震儀器基本組成 7.2.1地震儀器發(fā)展簡(jiǎn)史地震儀器發(fā)展簡(jiǎn)史 隨著地震勘探技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信隨著地震勘探技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，從地震儀的記錄內(nèi)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，從地震儀的記錄內(nèi)容和方式看大致劃分為五代，它們依次是：容和方式看大致劃分為五代，它們依次是：模擬光點(diǎn)記錄地震儀、模擬磁帶記錄地震儀、模擬光點(diǎn)記錄地震儀、模擬磁帶記錄地震儀、數(shù)字磁帶地震儀、早期遙測(cè)地震儀、數(shù)字磁帶地震儀、早期遙測(cè)地震儀、24位遙位遙測(cè)地震儀測(cè)地震儀。 從技術(shù)上說，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字，從從技術(shù)上說，經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字，從電子管到晶體管、集成電路、超大規(guī)模集成電子管到晶體管

12、、集成電路、超大規(guī)模集成電路，從紙記錄到模擬條式磁帶記錄、盒式電路，從紙記錄到模擬條式磁帶記錄、盒式數(shù)字磁帶記錄，從儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的集中式數(shù)字磁帶記錄，從儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的集中式系統(tǒng)到分布式遙測(cè)系統(tǒng)，從模擬信號(hào)的記錄系統(tǒng)到分布式遙測(cè)系統(tǒng)，從模擬信號(hào)的記錄到二進(jìn)制數(shù)字定點(diǎn)記錄、到到二進(jìn)制數(shù)字定點(diǎn)記錄、到14位浮點(diǎn)數(shù)字記位浮點(diǎn)數(shù)字記錄、再到錄、再到24位定點(diǎn)記錄的發(fā)展過程。位定點(diǎn)記錄的發(fā)展過程。 第一代電子管儀器和第二代晶體管儀器都第一代電子管儀器和第二代晶體管儀器都屬于全模擬地震儀器系統(tǒng)。屬于全模擬地震儀器系統(tǒng)。 第一代第一代模擬光點(diǎn)記錄地震儀模擬光點(diǎn)記錄地震儀，使用的核心，使用的核心元器件是元器

13、件是電子管電子管，儀器的接收道數(shù)很少，只有，儀器的接收道數(shù)很少，只有1224道道。地震檢波器非常笨重，每個(gè)地震道。地震檢波器非常笨重，每個(gè)地震道只連接一個(gè)檢波器，沒有組合。從檢波器到地只連接一個(gè)檢波器，沒有組合。從檢波器到地震電纜再到儀器主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行記錄，地震信號(hào)震電纜再到儀器主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行記錄，地震信號(hào)的傳輸都是模擬的，且的傳輸都是模擬的，且傳輸失真嚴(yán)重傳輸失真嚴(yán)重。地震信。地震信號(hào)的記錄采用紙質(zhì)記錄模擬波形信號(hào)。其傳輸號(hào)的記錄采用紙質(zhì)記錄模擬波形信號(hào)。其傳輸特征如下圖，數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)見下表。特征如下圖，數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)見下表。全模擬儀器系統(tǒng)全模擬儀器系統(tǒng) 第二代第二代模擬磁帶記錄地震儀模擬磁帶記錄

14、地震儀，其核心元器件采用其核心元器件采用晶體管晶體管分立元器件。儀器接收道數(shù)開始從分立元器件。儀器接收道數(shù)開始從24道發(fā)展到道發(fā)展到48道道，數(shù)據(jù)傳輸量比電子管儀器增加一倍數(shù)據(jù)傳輸量比電子管儀器增加一倍，地震信號(hào)地震信號(hào)傳輸質(zhì)量有很大提高。地震勘探出現(xiàn)了傳輸質(zhì)量有很大提高。地震勘探出現(xiàn)了多次覆蓋多次覆蓋方法，方法，只是覆蓋次數(shù)很低。只是覆蓋次數(shù)很低。使用了模擬磁帶記錄，可以重復(fù)使用了模擬磁帶記錄，可以重復(fù)回放處理?；胤盘幚?。磁記錄器的記錄動(dòng)態(tài)范圍比電子管儀器大磁記錄器的記錄動(dòng)態(tài)范圍比電子管儀器大一些，一般可達(dá)到一些，一般可達(dá)到4050dB。記錄信噪比有了一定提。記錄信噪比有了一定提高，但高，但

15、動(dòng)態(tài)范圍仍較小，記錄的失真度也比較大動(dòng)態(tài)范圍仍較小，記錄的失真度也比較大。記。記錄濾波器改進(jìn)較大，頻帶可以達(dá)到錄濾波器改進(jìn)較大，頻帶可以達(dá)到15120Hz；系統(tǒng)；系統(tǒng)增加了熱敏紙模擬波形地震監(jiān)視記錄，有了現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量增加了熱敏紙模擬波形地震監(jiān)視記錄，有了現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控手段；模擬磁帶記錄可以重復(fù)多次使用，并可長(zhǎng)監(jiān)控手段；模擬磁帶記錄可以重復(fù)多次使用，并可長(zhǎng)期保存。期保存。 主機(jī)系統(tǒng)采用數(shù)字記錄方式標(biāo)志著地震勘主機(jī)系統(tǒng)采用數(shù)字記錄方式標(biāo)志著地震勘探儀進(jìn)入了探儀進(jìn)入了第三代第三代。從。從20世紀(jì)世紀(jì)70年代初期至年代初期至80年代初期，主要標(biāo)志是采用年代初期，主要標(biāo)志是采用中小規(guī)模集成電路中小規(guī)模集成電路

16、、邏輯控制、模擬邏輯控制、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換和數(shù)字磁帶記錄數(shù)字轉(zhuǎn)換和數(shù)字磁帶記錄。這。這一時(shí)代的地震勘探儀器實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，從而引一時(shí)代的地震勘探儀器實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，從而引發(fā)了勘探領(lǐng)域的發(fā)了勘探領(lǐng)域的數(shù)字化高潮數(shù)字化高潮，同時(shí)為地震勘探，同時(shí)為地震勘探儀器進(jìn)一步發(fā)展到遙測(cè)階段奠定了基礎(chǔ)。這時(shí)儀器進(jìn)一步發(fā)展到遙測(cè)階段奠定了基礎(chǔ)。這時(shí)的集成電路地震儀，通常叫的集成電路地震儀，通常叫數(shù)字磁帶記錄地震數(shù)字磁帶記錄地震儀儀，也叫，也叫常規(guī)數(shù)字儀常規(guī)數(shù)字儀。 數(shù)字磁帶記錄地震儀的核心技術(shù)是采用了數(shù)字磁帶記錄地震儀的核心技術(shù)是采用了瞬時(shí)瞬時(shí)浮點(diǎn)增益控制放大器技術(shù)浮點(diǎn)增益控制放大器技術(shù)( (IFP) )、模數(shù)模數(shù)/

17、/數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器技術(shù)技術(shù)( (ADC/DAC) )、數(shù)字磁記錄技術(shù)、通信領(lǐng)域中的、數(shù)字磁記錄技術(shù)、通信領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等。地震勘探實(shí)現(xiàn)了等。地震勘探實(shí)現(xiàn)了高覆蓋次數(shù)觀測(cè)，高覆蓋次數(shù)觀測(cè)，地震數(shù)據(jù)采用了數(shù)字計(jì)算機(jī)處理等等。數(shù)字地震儀地震數(shù)據(jù)采用了數(shù)字計(jì)算機(jī)處理等等。數(shù)字地震儀采用集成電路制造后，采用集成電路制造后，儀器體積小、重量輕、耗電儀器體積小、重量輕、耗電省、性能穩(wěn)定可靠省、性能穩(wěn)定可靠。所得地震勘探原始資料為數(shù)字。所得地震勘探原始資料為數(shù)字磁帶記錄和模擬波形地震監(jiān)視記錄。這使數(shù)字地震磁帶記錄和模擬波形地震監(jiān)視記錄。這使數(shù)字地震儀除具有模擬磁帶地震儀的特點(diǎn)，即可作回放

18、處理儀除具有模擬磁帶地震儀的特點(diǎn)，即可作回放處理和多次覆蓋，更可作高次覆蓋。和多次覆蓋，更可作高次覆蓋。 從地震數(shù)據(jù)傳輸來分析，這一代最關(guān)鍵的改變是從地震數(shù)據(jù)傳輸來分析，這一代最關(guān)鍵的改變是在主機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在主機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字記錄數(shù)字記錄。來自主機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)按。來自主機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)按照數(shù)字磁帶記錄格式對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行新的數(shù)據(jù)編排，照數(shù)字磁帶記錄格式對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行新的數(shù)據(jù)編排，然后寫到數(shù)字磁帶上。這種數(shù)字磁帶記錄的地震數(shù)據(jù)，然后寫到數(shù)字磁帶上。這種數(shù)字磁帶記錄的地震數(shù)據(jù)，可以可以直接在基地計(jì)算中心上機(jī)處理直接在基地計(jì)算中心上機(jī)處理，而無需再去進(jìn)行，而無需再去進(jìn)行模擬模擬/ /數(shù)字轉(zhuǎn)換。并且數(shù)字轉(zhuǎn)換。

19、并且數(shù)字磁帶記錄方式不僅記錄容數(shù)字磁帶記錄方式不僅記錄容量大，密度高，而且抗干擾性能良好，記錄數(shù)據(jù)可靠，量大，密度高，而且抗干擾性能良好，記錄數(shù)據(jù)可靠，便于變換和處理。便于變換和處理。這一時(shí)代的儀器，這一時(shí)代的儀器，主機(jī)系統(tǒng)以前的主機(jī)系統(tǒng)以前的部分部分，包括檢波器信號(hào)的拾取，檢波器電纜，包括檢波器信號(hào)的拾取，檢波器電纜( (小線小線) )信信號(hào)傳輸，地震電纜號(hào)傳輸，地震電纜( (大線大線) )信號(hào)傳輸?shù)?，仍然都是信?hào)傳輸?shù)?，仍然都是模擬模擬信號(hào)傳輸信號(hào)傳輸，如下圖所示。，如下圖所示。大線模擬傳輸、主機(jī)數(shù)字記錄儀器系統(tǒng)大線模擬傳輸、主機(jī)數(shù)字記錄儀器系統(tǒng) 地震電纜地震電纜數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)的

20、采用是的采用是第四代第四代早期遙測(cè)早期遙測(cè)地震儀的重要標(biāo)志地震儀的重要標(biāo)志。在第一代、第二代地震儀器中，。在第一代、第二代地震儀器中，地震數(shù)據(jù)的傳輸雖然是地震數(shù)據(jù)的傳輸雖然是全模擬全模擬的，但由于地震接收道的，但由于地震接收道數(shù)很少，因此問題并不突出。到了第三代數(shù)字地震儀數(shù)很少，因此問題并不突出。到了第三代數(shù)字地震儀時(shí)代末期，這個(gè)問題就很突出了。當(dāng)時(shí)面臨的問題是時(shí)代末期，這個(gè)問題就很突出了。當(dāng)時(shí)面臨的問題是地震勘探方法要實(shí)現(xiàn)地震勘探方法要實(shí)現(xiàn)高次覆蓋、高次疊加、三維勘探、高次覆蓋、高次疊加、三維勘探、高分辨率勘探高分辨率勘探等新方法，新發(fā)展起來的等新方法，新發(fā)展起來的地震地層學(xué)地震地層學(xué)，要求

21、儀器要求儀器接收道數(shù)迅速擴(kuò)展接收道數(shù)迅速擴(kuò)展，儀器系統(tǒng)接收的地震數(shù)，儀器系統(tǒng)接收的地震數(shù)據(jù)量迅速膨脹，儀器系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸率要迅速提高。據(jù)量迅速膨脹，儀器系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸率要迅速提高。于是，在于是，在20世紀(jì)世紀(jì)70年代中期，地震勘探儀器的發(fā)展從年代中期，地震勘探儀器的發(fā)展從整體結(jié)構(gòu)上發(fā)生了整體結(jié)構(gòu)上發(fā)生了第一次重大變革第一次重大變革，即把地震儀器中，即把地震儀器中原來集中在一個(gè)或幾個(gè)地震道箱體原來集中在一個(gè)或幾個(gè)地震道箱體( (當(dāng)時(shí)常稱為當(dāng)時(shí)常稱為“模擬箱體模擬箱體”) )中的采集電路部分中的采集電路部分( (模擬電路和模模擬電路和模/ /數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路) )做成采集站做成采集站，與主

22、機(jī)控制和記錄系統(tǒng)，與主機(jī)控制和記錄系統(tǒng)( (儀器儀器車內(nèi)車內(nèi)) )分離出來分離出來，分散布置到外線排列中分散布置到外線排列中。于是，新。于是，新的的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)誕生了，這就是第四代早期遙誕生了，這就是第四代早期遙測(cè)地震儀。測(cè)地震儀。 所謂遙測(cè)，指利用所謂遙測(cè)，指利用電纜、光纜、無線電電纜、光纜、無線電或其它傳或其它傳輸技術(shù)對(duì)遠(yuǎn)距離物理點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。遙測(cè)地震儀由許多輸技術(shù)對(duì)遠(yuǎn)距離物理點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。遙測(cè)地震儀由許多分離的野外地震數(shù)據(jù)采集站和中央控制記錄系統(tǒng)組成。分離的野外地震數(shù)據(jù)采集站和中央控制記錄系統(tǒng)組成。采集站布置在接收地震信息的物理點(diǎn)附近采集站布置在接收地震信息的物理點(diǎn)附

23、近，并以，并以數(shù)傳數(shù)傳方式方式將信息傳輸?shù)街醒肟刂朴涗浵到y(tǒng)。將信息傳輸?shù)街醒肟刂朴涗浵到y(tǒng)。 儀器使用了放在儀器使用了放在檢波點(diǎn)上的檢波點(diǎn)上的采集站采集站，由各，由各采集站將檢波器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成為采集站將檢波器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成為數(shù)字?jǐn)?shù)字信號(hào)信號(hào)后，通過地震電纜后，通過地震電纜( (俗稱俗稱“大線大線”) )以以數(shù)字?jǐn)?shù)字信號(hào)信號(hào)的傳輸方式向中央控制記錄系統(tǒng)傳送。由的傳輸方式向中央控制記錄系統(tǒng)傳送。由于數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力強(qiáng)，因而避免了于數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力強(qiáng)，因而避免了傳送模擬信號(hào)時(shí)大線所固有的傳送模擬信號(hào)時(shí)大線所固有的道間串音、天電道間串音、天電干擾、工頻干擾干擾、工頻干擾等。

24、而且，因?yàn)楦锍嗽斜康?。而且，因?yàn)楦锍嗽斜恐氐拇缶€，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。重的大線，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。遙測(cè)地震儀遙測(cè)地震儀有線遙測(cè)地震儀有線遙測(cè)地震儀無線遙測(cè)地震儀無線遙測(cè)地震儀這一代儀器的這一代儀器的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù): :采用大規(guī)模集成電路采用大規(guī)模集成電路和應(yīng)用微處理機(jī)技術(shù)。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了和應(yīng)用微處理機(jī)技術(shù)。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了模擬數(shù)據(jù)采集部分與中央控制和數(shù)據(jù)記錄部模擬數(shù)據(jù)采集部分與中央控制和數(shù)據(jù)記錄部分的分離，而將模擬數(shù)據(jù)采集部分作為采集分的分離，而將模擬數(shù)據(jù)采集部分作為采集站分布到外線排列上。站分布到外線排列上。 這種儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的重大改變直接反映到這種儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的重大改

25、變直接反映到地震數(shù)據(jù)傳輸?shù)卣饠?shù)據(jù)傳輸上的重大技術(shù)進(jìn)步，即除了主機(jī)系統(tǒng)仍然保持?jǐn)?shù)字記錄方式以上的重大技術(shù)進(jìn)步，即除了主機(jī)系統(tǒng)仍然保持?jǐn)?shù)字記錄方式以外，在大面積覆蓋地面的地震排列上，其地震電纜外，在大面積覆蓋地面的地震排列上，其地震電纜( (大線大線) ) 中的中的地震信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)了地震信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)了數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸，從而大大提高了地震數(shù)據(jù)傳輸，從而大大提高了地震數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡目垢蓴_能力和傳輸質(zhì)量抗干擾能力和傳輸質(zhì)量，如下圖所示。，如下圖所示。 早期遙測(cè)地震儀早期遙測(cè)地震儀 為了適應(yīng)復(fù)雜地表?xiàng)l件下的施工需要，為了適應(yīng)復(fù)雜地表?xiàng)l件下的施工需要，這一代這一代出現(xiàn)了出現(xiàn)了無線無線傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)。因?yàn)橛芯€

26、系統(tǒng)在復(fù)雜地表?xiàng)l件下。因?yàn)橛芯€系統(tǒng)在復(fù)雜地表?xiàng)l件下( (例如山地、叢林、例如山地、叢林、沼澤、水網(wǎng)等地區(qū)沼澤、水網(wǎng)等地區(qū)) )施工會(huì)非常困難施工會(huì)非常困難，而無線系統(tǒng)沒有龐大而笨而無線系統(tǒng)沒有龐大而笨重的地震電纜重的地震電纜，因此在這些復(fù)雜地表?xiàng)l件下施工會(huì)有著獨(dú)特的因此在這些復(fù)雜地表?xiàng)l件下施工會(huì)有著獨(dú)特的便利和優(yōu)勢(shì)。無線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式如下圖。便利和優(yōu)勢(shì)。無線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式如下圖。無線系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式無線系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式第四代第四代 多種數(shù)據(jù)傳輸模式的出現(xiàn)是多種數(shù)據(jù)傳輸模式的出現(xiàn)是第五代第五代24位遙測(cè)地震位遙測(cè)地震儀的重要標(biāo)志儀的重要標(biāo)志。24位遙測(cè)地震儀可分為有線遙測(cè)地震位遙測(cè)地震儀

27、可分為有線遙測(cè)地震儀、無線遙測(cè)地震儀、存儲(chǔ)式數(shù)據(jù)回收遙控地震儀。儀、無線遙測(cè)地震儀、存儲(chǔ)式數(shù)據(jù)回收遙控地震儀。這三類遙測(cè)地震儀中，有線遙測(cè)地震儀仍占據(jù)世界市這三類遙測(cè)地震儀中，有線遙測(cè)地震儀仍占據(jù)世界市場(chǎng)的場(chǎng)的絕大部分份額絕大部分份額。無線遙測(cè)地震儀一般用于特殊地。無線遙測(cè)地震儀一般用于特殊地表?xiàng)l件下施工，也占有一定市場(chǎng)。表?xiàng)l件下施工，也占有一定市場(chǎng)。存儲(chǔ)式數(shù)據(jù)回收遙存儲(chǔ)式數(shù)據(jù)回收遙控地震儀是一種特殊類型的地震儀，它沒有大線，沒控地震儀是一種特殊類型的地震儀，它沒有大線，沒有地震數(shù)據(jù)傳輸有地震數(shù)據(jù)傳輸。儀器主機(jī)只對(duì)所用采集站發(fā)送發(fā)炮。儀器主機(jī)只對(duì)所用采集站發(fā)送發(fā)炮等命令，不接收數(shù)據(jù)，不監(jiān)視采集

28、站的工作狀態(tài)；每等命令，不接收數(shù)據(jù)，不監(jiān)視采集站的工作狀態(tài)；每個(gè)采集站接收放炮數(shù)據(jù)后自動(dòng)存儲(chǔ)，再用專門的數(shù)據(jù)個(gè)采集站接收放炮數(shù)據(jù)后自動(dòng)存儲(chǔ)，再用專門的數(shù)據(jù)回收系統(tǒng)回收系統(tǒng)(DCU)把所有放炮數(shù)據(jù)從采集站中取出來。把所有放炮數(shù)據(jù)從采集站中取出來。 從數(shù)據(jù)傳輸?shù)男再|(zhì)和特點(diǎn)來看，這一代地震儀器主流傳輸從數(shù)據(jù)傳輸?shù)男再|(zhì)和特點(diǎn)來看，這一代地震儀器主流傳輸技術(shù)技術(shù)仍采用地震電纜進(jìn)行數(shù)字傳輸仍采用地震電纜進(jìn)行數(shù)字傳輸，但，但數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)和理論發(fā)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)和理論發(fā)生了變化生了變化，即由，即由普通數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸普通數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。另。另外，無線數(shù)據(jù)傳輸理論與技術(shù)也大大向前發(fā)展。見下圖。

29、外，無線數(shù)據(jù)傳輸理論與技術(shù)也大大向前發(fā)展。見下圖。 24位遙測(cè)地震儀位遙測(cè)地震儀第五代 全數(shù)字化地震數(shù)據(jù)傳輸與記錄系統(tǒng)標(biāo)志著第六代全數(shù)字化地震數(shù)據(jù)傳輸與記錄系統(tǒng)標(biāo)志著第六代全數(shù)字遙測(cè)地震儀的出現(xiàn)全數(shù)字遙測(cè)地震儀的出現(xiàn)，此時(shí)儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有了重，此時(shí)儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有了重大改變。在全數(shù)字遙測(cè)地震儀系統(tǒng)中，包括各種地震大改變。在全數(shù)字遙測(cè)地震儀系統(tǒng)中，包括各種地震電纜在內(nèi)的全部地震數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)傳輸?shù)碾娎|在內(nèi)的全部地震數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)傳輸?shù)亩际菙?shù)字信都是數(shù)字信號(hào)，號(hào)，不再有模擬地震數(shù)據(jù)傳輸。不再有模擬地震數(shù)據(jù)傳輸。全數(shù)字遙測(cè)地震儀全數(shù)字遙測(cè)地震儀 一個(gè)完整的一個(gè)完整的全數(shù)字遙測(cè)地震儀系統(tǒng)全數(shù)字遙測(cè)地震儀系統(tǒng)將

30、構(gòu)成將構(gòu)成一個(gè)龐大的計(jì)算機(jī)一個(gè)龐大的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，主機(jī)部分就是整個(gè)中，主機(jī)部分就是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的控制中心網(wǎng)絡(luò)的控制中心，所有，所有地面電子單元都是地面電子單元都是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。使用傳輸電纜或。使用傳輸電纜或網(wǎng)線連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)就構(gòu)成了有線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，網(wǎng)線連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)就構(gòu)成了有線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，使用無線方式使用無線方式( (包括蜂窩技術(shù)包括蜂窩技術(shù)) )連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)就連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)就構(gòu)成了無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。在全數(shù)字遙測(cè)地震構(gòu)成了無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。在全數(shù)字遙測(cè)地震儀系統(tǒng)中，包括各種地震電纜在內(nèi)的全部地震儀系統(tǒng)中，包括各種地震電纜在內(nèi)的全部地震數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)傳輸?shù)?/p>

31、都是數(shù)字信號(hào)，不再有模數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)傳輸?shù)亩际菙?shù)字信號(hào)，不再有模擬地震數(shù)據(jù)傳輸。擬地震數(shù)據(jù)傳輸。 結(jié)合有線儀器與無線儀器的優(yōu)點(diǎn)，各國(guó)正大力發(fā)結(jié)合有線儀器與無線儀器的優(yōu)點(diǎn)，各國(guó)正大力發(fā)展有線與無線相結(jié)合的儀器，使儀器更適應(yīng)困難的勘展有線與無線相結(jié)合的儀器，使儀器更適應(yīng)困難的勘探工區(qū)，如探工區(qū)，如Sercel公司公司408UL網(wǎng)絡(luò)儀器，網(wǎng)絡(luò)儀器，有線、無線既有線、無線既可共用于一個(gè)排列，也可單獨(dú)使用可共用于一個(gè)排列，也可單獨(dú)使用。采集站。采集站FDU為單為單站單道，體積可與香煙盒相比，重量?jī)H站單道，體積可與香煙盒相比，重量?jī)H415g，一個(gè)站，一個(gè)站加上加上55m電纜重量只有電纜重量只有2.589kg

32、，十分適用于山地勘探，十分適用于山地勘探，節(jié)約大量人力、物力。這種儀器已沒有線和站的概念，節(jié)約大量人力、物力。這種儀器已沒有線和站的概念，它是以它是以4個(gè)站或個(gè)站或8個(gè)站聯(lián)在一起為一個(gè)鏈個(gè)站聯(lián)在一起為一個(gè)鏈(Link)，每，每48個(gè)站接一個(gè)大線管理單元個(gè)站接一個(gè)大線管理單元(LAU)，它除了提供，它除了提供48V電電源外，還對(duì)源外，還對(duì)FDU進(jìn)行測(cè)試及自檢、預(yù)處理、相關(guān)疊加、進(jìn)行測(cè)試及自檢、預(yù)處理、相關(guān)疊加、數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)和當(dāng)數(shù)據(jù)丟失時(shí)可以重采的功能。數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)和當(dāng)數(shù)據(jù)丟失時(shí)可以重采的功能。 無線傳輸通過無線站傳到無線傳輸通過無線站傳到中繼站中繼站，中繼站通，中繼站通過有線或無線傳到主機(jī)。

33、近年發(fā)展起來的地震區(qū)過有線或無線傳到主機(jī)。近年發(fā)展起來的地震區(qū)域網(wǎng)，可以重新優(yōu)化排列最佳傳輸路徑，遇到排域網(wǎng)，可以重新優(yōu)化排列最佳傳輸路徑，遇到排列難布、儀器車難進(jìn)的地方或排列數(shù)傳線突然斷列難布、儀器車難進(jìn)的地方或排列數(shù)傳線突然斷開時(shí)，可開時(shí)，可自動(dòng)選擇最佳途徑就近連接自動(dòng)選擇最佳途徑就近連接，大大方便，大大方便了困難地區(qū)排列的布置，提高工效，節(jié)約成本。了困難地區(qū)排列的布置，提高工效，節(jié)約成本。為了方便野外生產(chǎn)，許多公司開始將地理模型、為了方便野外生產(chǎn)，許多公司開始將地理模型、車載車載GPS指揮系統(tǒng)、勘探成本分析也設(shè)計(jì)到儀器指揮系統(tǒng)、勘探成本分析也設(shè)計(jì)到儀器中，考慮到將來中，考慮到將來4C（四

34、分量），有的將一個(gè)站（四分量），有的將一個(gè)站的道數(shù)從的道數(shù)從3道、道、6道改為道改為4道、道、8道。道。 盡管前面在對(duì)地震勘探儀器的演化過程討論中，盡管前面在對(duì)地震勘探儀器的演化過程討論中，已經(jīng)指出地震檢波器技術(shù)水平正從第五代向第六代過已經(jīng)指出地震檢波器技術(shù)水平正從第五代向第六代過渡，但在實(shí)際對(duì)地震檢波器的使用中，絕大部分使用渡，但在實(shí)際對(duì)地震檢波器的使用中，絕大部分使用的設(shè)備仍是的設(shè)備仍是第五代設(shè)備第五代設(shè)備，采集站的，采集站的A/D功能仍未分離功能仍未分離出來。而且，出來。而且，數(shù)字檢波器本身也需要完善。數(shù)字檢波器本身也需要完善。 上述地震勘探儀器的進(jìn)步過程可簡(jiǎn)單歸結(jié)為地上述地震勘探儀器的

35、進(jìn)步過程可簡(jiǎn)單歸結(jié)為地震勘探在向震勘探在向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、無線化數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、無線化發(fā)展，其中模發(fā)展，其中模擬到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換地點(diǎn)先是擬到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換地點(diǎn)先是主機(jī)主機(jī)再到再到采集站采集站再到再到檢波器檢波器，數(shù)字化傳輸是從地震電纜（大線）擴(kuò)展到，數(shù)字化傳輸是從地震電纜（大線）擴(kuò)展到檢波器電纜（小線）。今后一段時(shí)間地震勘探儀器檢波器電纜（小線）。今后一段時(shí)間地震勘探儀器的進(jìn)展仍將集中在這些領(lǐng)域。的進(jìn)展仍將集中在這些領(lǐng)域。地震儀地震儀器時(shí)代器時(shí)代地震儀器地震儀器名稱名稱核心技術(shù)與器件核心技術(shù)與器件傳感器傳感器(檢波檢波器器)信號(hào)輸出信號(hào)輸出小線信小線信號(hào)傳輸號(hào)傳輸大線信號(hào)大線信號(hào)傳輸傳輸主機(jī)系

36、主機(jī)系統(tǒng)記錄統(tǒng)記錄第一代第一代模擬光點(diǎn)模擬光點(diǎn)記錄地震儀記錄地震儀電子管，分立元器件，電子管，分立元器件，全模擬信號(hào)并行傳輸全模擬信號(hào)并行傳輸模擬輸出模擬輸出模擬模擬傳輸傳輸模擬傳輸模擬傳輸模擬模擬記錄記錄第二代第二代模擬磁帶模擬磁帶記錄地震儀記錄地震儀晶體管，分立元器件，晶體管，分立元器件，全模擬信號(hào)并行傳輸全模擬信號(hào)并行傳輸模擬輸出模擬輸出模擬模擬傳輸傳輸模擬傳輸模擬傳輸模擬模擬記錄記錄第三代第三代數(shù)字磁帶數(shù)字磁帶記錄地震儀記錄地震儀集成電路邏輯控制技集成電路邏輯控制技術(shù)模擬傳輸，數(shù)字記術(shù)模擬傳輸，數(shù)字記錄錄模擬輸出模擬輸出模擬模擬傳輸傳輸模擬傳輸模擬傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)字記錄記錄第四代第四代早期遙

37、測(cè)早期遙測(cè)地震儀地震儀分布式結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu)，微型機(jī)微型機(jī)控制技術(shù)控制技術(shù)模擬輸出模擬輸出模擬模擬傳輸傳輸數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)字記錄記錄第五代第五代24位遙測(cè)位遙測(cè)地震儀地震儀24位技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)位技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)技術(shù)遙測(cè)技術(shù)模擬輸出模擬輸出模擬模擬傳輸傳輸數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)字記錄記錄第六代第六代全數(shù)字遙測(cè)全數(shù)字遙測(cè)地震儀地震儀MEMS技術(shù)，全數(shù)字技術(shù)，全數(shù)字傳輸與記錄傳輸與記錄數(shù)字輸出數(shù)字輸出數(shù)字?jǐn)?shù)字傳輸傳輸數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)字記錄記錄各代地震勘探儀器數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)對(duì)比各代地震勘探儀器數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)對(duì)比7.2.2地震儀器基本組成地震儀器基本組成1、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成、集中控制式地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成大線大線濾波器濾波器前放前放濾波濾波多多路路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換瞬瞬時(shí)時(shí)浮浮點(diǎn)點(diǎn)放放大大傳傳統(tǒng)統(tǒng)ADC數(shù)數(shù)字字磁磁帶帶機(jī)機(jī)大線大線濾波器濾波器前放前放濾波濾波數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸接接口口. . . . . . . . . .2、分布式遙測(cè)地震儀系統(tǒng)組成、分布式遙測(cè)地震儀系統(tǒng)組成采集站采集站1采集站采集站2采集站采集站