現(xiàn)代地球物理儀器及應(yīng)用

1、 地空學(xué)院地空學(xué)院 現(xiàn)代地球物理儀器及應(yīng)用 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤現(xiàn)代地球物理儀器及應(yīng)用課程簡(jiǎn)介 一、課程性質(zhì)和目的 地球物理觀測(cè)儀器是地球物理科學(xué)研究中的一個(gè)不可缺少的成分，隨著地球物理勘探的難度和復(fù)雜性越來(lái)越大，其儀器的選擇、使用已成為眾多研究人員考慮的首選內(nèi)容。但由于時(shí)間和條件的限制，大家在大學(xué)學(xué)習(xí)階段，一般只掌握了現(xiàn)有的、常用的地球物理儀器，對(duì)目前一些先進(jìn)的、大型的設(shè)備了解較少，為此，該課程的開(kāi)設(shè)無(wú)疑為拓寬學(xué)生的視野，為走向社會(huì)及時(shí)掌握新手段、新方法和新技術(shù)，為解決更多的地球科學(xué)問(wèn)題奠定必要的基礎(chǔ)。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤礦產(chǎn)資源需求淺部資源深部找礦任務(wù)高精度現(xiàn)代化設(shè)備

2、電子技術(shù)的發(fā)展掌握該門課程的必要性： 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤現(xiàn)代地球物理儀器及應(yīng)用課程簡(jiǎn)介二、課程的基本內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容包括： 地球物理學(xué)與地學(xué)儀器 地球物理儀器發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代地球物理儀器種類的劃分、特點(diǎn)，目前國(guó)外國(guó)內(nèi)先進(jìn)儀器介紹 典型地球物理儀器介紹 地球物理儀器的應(yīng)用 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤現(xiàn)代地球物理儀器及應(yīng)用課程簡(jiǎn)介三、課程的基本要求 采用理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)課、學(xué)生自學(xué)以及寫讀書報(bào)告等各種教學(xué)環(huán)節(jié)，使大家了解地球物理儀器發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢(shì)，掌握現(xiàn)代地球物理儀器的前沿。初步達(dá)到和掌握生產(chǎn)和科研中常用的先進(jìn)地球物理儀器，為走向社會(huì)打下基礎(chǔ)。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永

3、濤李永濤現(xiàn)代地球物理儀器及應(yīng)用課程簡(jiǎn)介四、教學(xué)安排本課程總學(xué)時(shí)數(shù)16學(xué)時(shí)，其中授課12學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)。五、教材與參考資料教材：自編參考資料：1. 劉天佑等編，地球物理數(shù)據(jù)采集與處理，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社2. 張少泉編著，地球物理學(xué)概論，地震出版社3. 于匯津、鄧一謙編，勘探地球物理概論 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤目 錄現(xiàn)代地球物理儀器2應(yīng)用實(shí)例 4概 述3 1典型地球物理儀器介紹 3 3 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第一章 概 述 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤1地球物理學(xué)與地學(xué)儀器3地球物理儀器發(fā)展趨勢(shì)2地球物理儀器發(fā)展歷程第一章 概 述 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第一章 概 述v

4、 地球物理學(xué)與地學(xué)儀器 地球物理學(xué)在本質(zhì)上是一門觀測(cè)科學(xué)，需要采集大量的有效信息，可靠信息和信息量的缺乏或不足則是任何數(shù)學(xué)技巧和圖像顯示無(wú)法彌補(bǔ)的。 地球物理儀器是地學(xué)儀器的主要部分,是認(rèn)識(shí)自然的重要手段,我國(guó)地球物理界的先輩們經(jīng)常說(shuō):“地球物理學(xué)是一門觀測(cè)科學(xué)”,“地球物理學(xué)是以觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)”.顧功敘,秦馨菱等老一代地球物理學(xué)家生前再三呼吁開(kāi)展并曾親自指導(dǎo)或主持一些地球物理儀器研究工作. 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 當(dāng)代地球物理學(xué)家劉光鼎院士指出:“儀器問(wèn)題不解決,就無(wú)法實(shí)現(xiàn)地學(xué)現(xiàn)代化”.滕吉文院士也專門撰文作了關(guān)于中國(guó)地球物理儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備研究的導(dǎo)向及實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的評(píng)述;趙文津

5、院士也在多次會(huì)議上闡述發(fā)展我國(guó)地球物理儀器的重要性.在世界進(jìn)入信息時(shí)代的今天,儀器儀表在社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用體現(xiàn)得越來(lái)越明顯,美國(guó)、日本、歐洲共同體一些發(fā)達(dá)國(guó)家都把儀器儀表列為國(guó)家支持的關(guān)鍵技術(shù).第一章 概 述 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 我國(guó)多位兩院院士先后兩次向國(guó)家提出建議,地球物理儀器在國(guó)防、資源探測(cè)、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)和工程質(zhì)量檢測(cè)等領(lǐng)域中具有不可忽視的作用。近年來(lái)技術(shù)進(jìn)步迅速，國(guó)際上地球物理儀器發(fā)展趨于多功能化、輕便化、智能化、可視化、網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化。第一章 概 述 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤國(guó)外地球物理儀器在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀：(1) 重力儀:美國(guó)的La Coste & R

6、onbery(各種型號(hào)G,E)重力儀和加拿大的“環(huán)球重力儀”的購(gòu)置,中國(guó)一躍成了世界上重力儀器的進(jìn)口第一大戶.(2) 石油地震勘探儀器:美國(guó)和法國(guó)各代不同型號(hào)的先進(jìn)記錄儀器(幾十道、幾百道、上千道)和輔助設(shè)備,應(yīng)當(dāng)講我國(guó)幾乎是應(yīng)有盡有,只要國(guó)際上有新型儀器問(wèn)世,就像各類型的飛機(jī)和汽車那樣,中國(guó)必為大戶.跟隨而來(lái)的就必然要引進(jìn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),軟件和模塊. 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤(3) 磁力儀:加拿大的質(zhì)子磁力儀構(gòu)成了我國(guó)地磁場(chǎng)測(cè)量的主體:包括流動(dòng)觀測(cè)和固定觀測(cè).(4) 大地電磁測(cè)儀器:各種型號(hào)的大地電磁測(cè)深儀器和輔助設(shè)備主要來(lái)自加拿大、美國(guó)和德國(guó).(5) 深部地震探測(cè)地震儀器:盡管國(guó)內(nèi)研制

7、已有一定基礎(chǔ),而各部門仍然是大量引進(jìn).當(dāng)今廣為引進(jìn)的各種型號(hào)的(Passcal,Refiek)地震儀均來(lái)自美國(guó),另有一部分來(lái)自德國(guó).拾震器則主要從英國(guó)和瑞典進(jìn)口.(6) 古地磁的測(cè)試儀器和各種輔助設(shè)備,乃至整個(gè)實(shí)驗(yàn)室全為進(jìn)口.第一章 概 述 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤我國(guó)的地球物理儀器研發(fā)現(xiàn)狀： 由于歷史的原因,一方面我國(guó)對(duì)地球物理儀器的需求急劇增長(zhǎng),另一方面又形成了對(duì)國(guó)外儀器的過(guò)分依賴,嚴(yán)重沖擊了我們對(duì)地球物理儀器的自主研發(fā).在這樣的逆境中,我國(guó)地球物理技術(shù)工作者仍然堅(jiān)持不懈,在重、磁、電、地震、放射性等領(lǐng)域取得了顯著成績(jī),并在某些領(lǐng)域達(dá)到了具有國(guó)際領(lǐng)先的水平.第一章 概 述 地空學(xué)院地

8、空學(xué)院 李永濤李永濤基于這種現(xiàn)狀,我國(guó)地球物理儀器發(fā)展應(yīng)該堅(jiān)持適當(dāng)引進(jìn)與自主創(chuàng)新相結(jié)合、研產(chǎn)用相結(jié)合,形成標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、多學(xué)科交叉融合的研制體系,提高工藝水平和售后服務(wù)質(zhì)量;重視地球深部探測(cè)、航空物探、海洋探測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和國(guó)防工程領(lǐng)域的地球物理儀器開(kāi)發(fā)和研制;發(fā)揮學(xué)術(shù)組織的特殊作用,集中力量組織攻關(guān),爭(zhēng)取在關(guān)鍵領(lǐng)域中形成我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)地球物理技術(shù)和儀器. 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 目前，我國(guó)在科學(xué)儀器和裝備的研究和制造方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距十分明顯，對(duì)外依賴度過(guò)高，應(yīng)對(duì)遏制的能力脆弱。在我國(guó)每年形成固定資產(chǎn)的上萬(wàn)億元投資中，有60%用于進(jìn)口儀器設(shè)備，絕大多數(shù)關(guān)鍵的高新儀器依賴

9、進(jìn)口。以分析檢測(cè)和觀測(cè)儀器為例，近年來(lái)我國(guó)占全球的銷售份額僅為0.3%，且大多為中低檔儀器。技術(shù)密集型的高新儀器與設(shè)備，地球內(nèi)部的地震探測(cè)和地球物理場(chǎng)的觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，如色譜一質(zhì)譜儀、核磁波譜儀、離子體質(zhì)譜儀、電子能譜儀、透射和掃描電鏡、自動(dòng)生化分析儀和核酸測(cè)序儀等，幾乎100%依賴國(guó)外進(jìn)口。目前我國(guó)的絕大部分市場(chǎng)已被美國(guó)、加拿大、英國(guó)、德國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家的跨國(guó)公司占領(lǐng)。第一章 概 述 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤這樣競(jìng)相購(gòu)置外國(guó)儀器的理由是:第一、用外國(guó)人的儀器采集的數(shù)據(jù)外國(guó)人相信.第二、在心理上認(rèn)為用中國(guó)自制儀器“丟份”,用外國(guó)儀器“光榮”. 在這樣的形勢(shì)下,不僅競(jìng)相引進(jìn)

10、,而且重復(fù)引進(jìn),各自為政.從國(guó)外買回來(lái)的儀器或設(shè)備在國(guó)內(nèi)還可形成壟斷與獲取項(xiàng)目的“王牌”.因?yàn)橛嘘P(guān)部門在項(xiàng)目招標(biāo)時(shí),便規(guī)定必須采用XX型號(hào)的進(jìn)口儀器方能投標(biāo)或中標(biāo).這樣一來(lái)各單位,各部門競(jìng)相引進(jìn),以地震儀為例有的單位引進(jìn)100臺(tái),30臺(tái),20臺(tái),10幾臺(tái),盡管成不了氣候,但也要引進(jìn),以顯示我們也有美國(guó)儀器,為的是爭(zhēng)取點(diǎn)項(xiàng)目.第一章 概 述 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤一、重力儀第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤

11、李永濤一、絕對(duì)重力測(cè)量?jī)x器原理是根據(jù)擺的原理或根據(jù)自由落體 定律擺的原理：擺儀自由落體定律：自由下落法和對(duì)稱自由運(yùn)動(dòng)法(又稱上拋法)。第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物

12、理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第

13、二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院

14、 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤

15、李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤二、磁力儀第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤按照磁力儀的發(fā)展歷史，以及它應(yīng)用的物理原理，可分為： 第一代磁力儀 它是應(yīng)用永久磁鐵與地磁場(chǎng)之間相互力矩作用原理，或利用感應(yīng)線圈以及輔助機(jī)械裝置。如機(jī)械式磁力儀、感應(yīng)式航空磁力儀等。 第二代磁力儀 它是應(yīng)用核磁共振特性，利用高磁導(dǎo)率軟磁合金，以及專門的電子線路。如質(zhì)子磁力儀，光泵磁力儀，及磁通門磁力儀等。 第三代磁力儀 它是利用低溫量子效應(yīng)，即超導(dǎo)磁力儀。 第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤磁力儀按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，大體上可分為：機(jī)械式磁力儀

16、 如懸絲式磁秤、刃口式磁秤等；電子式磁力儀 如質(zhì)子磁力儀、光泵磁力儀、磁通門磁力儀等。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤磁力儀按其測(cè)量的地磁場(chǎng)參數(shù)及其量值。可分為：相對(duì)測(cè)量?jī)x器 如懸絲式垂直磁力儀等，它是測(cè)量地磁場(chǎng)垂直分量 Z 的相對(duì)差值；絕對(duì)測(cè)量?jī)x器如質(zhì)子磁力儀等，它是測(cè)量地磁場(chǎng)總強(qiáng)度 T 的絕對(duì)值；不過(guò)亦可測(cè)量相對(duì)值，或梯度值。 第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤若按測(cè)量地磁要素或磁異常的不同，可分為：測(cè)量地磁要素的儀器：如測(cè)量地磁傾角的地磁感應(yīng)儀，測(cè)量地磁偏角的磁偏計(jì)，以及測(cè)量水平強(qiáng)度的地磁經(jīng)緯儀等；測(cè)量磁異常的各種相對(duì)測(cè)量磁力儀。 若從使用磁力儀的領(lǐng)域來(lái)看，它們可分

17、為：地面磁力儀，航空磁力儀，海洋磁力儀，以及井中磁力儀。 若從測(cè)量磁參數(shù)的角度可分為：專門測(cè)量巖石磁參數(shù)的儀器有：無(wú)定向磁力儀、旋轉(zhuǎn)磁力儀等；其它的質(zhì)子、超導(dǎo)等磁力儀可兼測(cè)磁參數(shù)。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 現(xiàn)代幾種磁力儀分類：1.光泵磁力儀；2. 超導(dǎo)量子干涉磁力儀；3.原子磁力儀；4. 質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤.光泵磁力儀光泵磁力儀是高靈敏的磁測(cè)設(shè)備。它是以某些元素的原子在外磁場(chǎng)中產(chǎn)生的蔡曼分裂為基礎(chǔ)，并采用光泵技術(shù)與磁共振技術(shù)研制成的。光泵磁力儀是目前實(shí)際生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)應(yīng)用中靈敏度較高的一種磁測(cè)儀器。它靈敏度高，一般為0.01nT量級(jí)，

18、理論靈敏度高達(dá)10-210-4nT；響應(yīng)頻率高，可在快速變化中進(jìn)行測(cè)量；可測(cè)量地磁場(chǎng)的總向量T及其分量，并能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤光泵磁力儀未來(lái)的發(fā)展水平，主要取決于光泵光源及共振元素的發(fā)展程度。法國(guó)曾用可調(diào)諧的激光器代替常規(guī)的氦燈制成光泵磁力儀，由于譜線的選擇性較好，激光又比氦燈的光要強(qiáng)，因此提高了磁力儀的靈敏度。美國(guó)的R.Slcum博士利用二極管激光器作為氦同位素光泵磁力儀的光源，并申請(qǐng)了專利，與氦燈光源相比，靈敏度提高一個(gè)量級(jí)。最新的激光光泵氦（He4）磁力儀的靈敏度已突破原有的界限。第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤在共振元素的選擇上，為了

19、提高精度，需要選擇譜線較窄的物質(zhì)，堿金屬符合譜線窄的要求，但需要一定的溫度（40-55）加熱為氣態(tài)。現(xiàn)在已經(jīng)有很多利用堿金屬制成的磁力儀，前不久問(wèn)世的鉀磁力儀，由于譜線很窄又不重疊，方位誤差很小，維修方便，分辨率達(dá)到0.1pT，在取樣率為20Hz時(shí)，靈敏度可達(dá)到0.014nT。因此鉀光泵磁力儀在光泵磁力儀中占有優(yōu)勢(shì)地位。當(dāng)然隨著靈敏度，取樣率的提高，其價(jià)格也顯著提高。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤.超導(dǎo)量子干涉磁力儀超導(dǎo)量子干涉器件（SQUID）是上世紀(jì)60年代中期發(fā)展起來(lái)的一種新型的靈敏度極高的磁敏傳感器。它是以約瑟夫遜（Josephson）效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，用超導(dǎo)材料制成的，是超導(dǎo)量子干涉

20、磁力儀的核心。SQUID可以檢測(cè)非常微弱的磁場(chǎng)，足以檢測(cè)生物電流產(chǎn)生的微弱磁場(chǎng)，人類心臟產(chǎn)生的磁場(chǎng)約為10-10T（0.1nT），人腦的磁場(chǎng)約為10-13T（0.1pT）。如果有一個(gè)恒定的電流維持在SQUID中，則測(cè)得的電壓隨兩個(gè)結(jié)上相位的變化而振蕩，而相位的變化取決于磁通的變化。量子理論得出的十分重要的結(jié)論是，若有一超導(dǎo)體環(huán)路，則它包圍的磁通量只能取0的整數(shù)倍。0h/(2e)=2.067850610-15Wb2.0710-15 Wb =2.07nT.cm2第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤這就是磁通量的量子化，0叫做磁通量量子。如果磁場(chǎng)發(fā)生變化，則0的個(gè)數(shù)也跟著變化，對(duì)

21、0個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)就可測(cè)得磁場(chǎng)值。超導(dǎo)磁力儀是矢量磁力儀，它測(cè)量垂直于超導(dǎo)環(huán)路平面的磁場(chǎng)。SQUID靈敏度極高，可達(dá)10-15T，比靈敏度較高的光泵磁力儀要高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)；它測(cè)量范圍寬，可從零場(chǎng)測(cè)量到數(shù)千特斯拉；其響應(yīng)頻率可從零響應(yīng)到幾千兆赫。這些特性均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常用的磁通門磁力儀和質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤.原子磁力儀獲得1997年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的法國(guó)物理學(xué)家科恩-唐努吉（Claude Cohen-Tannoudji）指出，原子磁力儀是通過(guò)測(cè)量所含電子自旋已被極化的原子在磁場(chǎng)中的進(jìn)動(dòng)(旋進(jìn))來(lái)實(shí)現(xiàn)的。最近美國(guó)普林斯頓大學(xué)物理系MvRomalis教授和位于西雅圖的華盛頓大學(xué)物理

22、系的J.C.Allred等研制成一種完全利用光學(xué)方法測(cè)量磁場(chǎng)的新型原子磁力儀，因此有人將這種磁力儀稱為全光學(xué)磁力儀(alloptical atomic magnetometer)。 M.V.Romalis等指出，根據(jù)量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理（uncertainty principle,或不確定性原理），原子磁力儀的極限靈敏度B/（(nT2Vt)1/2），式中是旋磁比， n是單位體積內(nèi)工作物資的原子數(shù)，T2是橫向弛豫(自旋馳豫)時(shí)間，V是體積，t是測(cè)量時(shí)間。由上式可見(jiàn)，在、t給定的條件下，要提高靈敏度，必須讓n、T2達(dá)到盡可能大的數(shù)值而為了提高空間分辨率，V又不能取很大的數(shù)值。第二章 現(xiàn)代地球物理儀

23、器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤新型原子磁力儀可用于物理學(xué)基本理論的研究，高精度地質(zhì)調(diào)查和油、氣等礦產(chǎn)普查，生物磁學(xué)研究。前已提及,現(xiàn)在光泵磁力儀已成功地測(cè)繪出心臟產(chǎn)生的磁場(chǎng),磁場(chǎng)幅度為0.1nT，人腦的磁場(chǎng)很弱,只有幾個(gè)fT。高靈敏度的原子磁力儀,在繪制心磁圖、腦磁圖作醫(yī)學(xué)診斷乃至是生物磁測(cè)、空間磁測(cè)，軍事偵察等領(lǐng)域，無(wú)疑是非常合適的，但仍需進(jìn)行完善才適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用的需要。第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤4. 質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀利用富含質(zhì)子氫的液體產(chǎn)生旋進(jìn)信號(hào)。它使用的液體可以提供非常高的氫密度，并且在操作時(shí)沒(méi)有危險(xiǎn)。讓極化直流電流通過(guò)繞在富含質(zhì)子氫液體探頭

24、的線圈上，便會(huì)產(chǎn)生100高斯（Gauss）的輔助磁通密度。質(zhì)子被極化至較強(qiáng)的凈磁化強(qiáng)度，與較強(qiáng)的磁通密度達(dá)到熱平衡。當(dāng)輔助磁通終止時(shí)，被“極化“的質(zhì)子即發(fā)生旋進(jìn)而重新恢復(fù)為正常的磁通密度狀態(tài)。根據(jù)以下公式，質(zhì)子的旋進(jìn)頻率f0與磁通密度B（單位為特斯拉Teslas,T）有直接關(guān)系： f0=(p/2)Bp/2=42.5763751MHz/T對(duì)質(zhì)子旋進(jìn)的測(cè)量必須按序進(jìn)行，即先有一個(gè)初始極化，接著進(jìn)行頻率測(cè)量，然后這個(gè)循環(huán)不斷重復(fù)。這不同于在氫核被極化的同時(shí)進(jìn)行旋進(jìn)測(cè)量的連續(xù)測(cè)量法。第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤質(zhì)子旋進(jìn)示意圖H0H0Tp 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤二、磁

25、力儀的幾個(gè)主要技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)是反映儀器總體性能的技術(shù)數(shù)據(jù)，通常包括：靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性、測(cè)程范圍等等。 靈敏度 系指磁力儀反映地磁場(chǎng)強(qiáng)度最小變化的能力（敏感程度）。有時(shí)也稱作分辨率。 對(duì)于用數(shù)碼顯示器讀取磁場(chǎng)值的儀器（如質(zhì)子磁力儀），在其讀數(shù)裝置上估讀的最小可辨別的變化，稱為顯示靈敏度（或讀數(shù)能力），如 1nT/字，0.1nT/字等。由于儀器有一個(gè)噪聲水平問(wèn)題，因此靈敏度與顯示靈敏度在概念上是有區(qū)別的。 精密度 它是衡量?jī)x器重復(fù)性的指標(biāo)，系指儀器自身測(cè)定磁場(chǎng)所能達(dá)到的最小可靠值。由一組測(cè)定值與平均值的平均偏差表示。在儀器說(shuō)明書中叫自身重復(fù)精度。 準(zhǔn)確度 系指儀器測(cè)定真值的能力，

26、即與真值相比的總誤差。 在磁法勘探工作中，通常把精密度與準(zhǔn)確度不予區(qū)分，統(tǒng)稱為精度。 第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤三、電法儀第二章 現(xiàn)代地球物理儀器 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第二章 現(xiàn)代地球物理儀器電法勘探儀器指的是電法勘探中測(cè)量巖石，礦石的電學(xué)性質(zhì)差異值的儀器的總稱。簡(jiǎn)稱電法儀器。用于尋找金屬礦床與非金屬礦床、勘查地下水、能源資源，以及研究地質(zhì)構(gòu)造等。電法勘探儀器需要有較高的技術(shù)性能和使用性能。主要包括:溫度穩(wěn)定性（正常工作的溫度范圍為-2060）、濕度穩(wěn)定性（工作環(huán)境的相對(duì)濕度可達(dá)9598）、防塵性能和抗震性；高分辨力、高靈敏度；極強(qiáng)的抗干擾能力；測(cè)試的動(dòng)

27、態(tài)范圍大；能源消耗少；裝置的重量輕等。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤電法勘探儀器一般由場(chǎng)源和接收測(cè)量?jī)纱蟛糠謽?gòu)成。場(chǎng)源多數(shù)是人工建立的，由儀器的供電部分或發(fā)送部分產(chǎn)生，少數(shù)是用天然場(chǎng)。由于電法勘探的探測(cè)方法及分支方法多達(dá)數(shù)十種，因此，電法儀器的名稱及種類也很多。分類上一直沒(méi)有統(tǒng)一的準(zhǔn)則，根據(jù)儀器所采用的測(cè)量技術(shù)及工作程式，可將電法儀器歸為直流電法儀、頻率域電法儀及時(shí)間域電法儀3大類。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤直流電法儀主要包括用于直流電阻率法，直流充電法和自然電場(chǎng)法的儀器。為了在地下建立起足夠強(qiáng)的電流場(chǎng)，直流電法儀的供電部分常采用干電池組或帶整流、濾波部件的交流發(fā)電機(jī)電源裝置，通過(guò)電纜

28、送至相應(yīng)的接地供電電極，將電流供入大地。利用天然場(chǎng)源的自然電場(chǎng)法僅需測(cè)兩測(cè)量電極間的電位差(UMN)，其他方法都要求所使用的儀器既能測(cè)UMN，又能測(cè)供電電流I的大小。為減少測(cè)量誤差,一般是用測(cè)UMN的同一電位差儀測(cè)量串接在供電回路中的取樣電阻上的電壓降的方法求出電流I 的數(shù)值。因此，直流電法儀的測(cè)量部分,本質(zhì)上就是一種直流電位差測(cè)量?jī)x。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤不過(guò),在儀器部件的構(gòu)成方面，比一般的電位差儀多了一個(gè)極化補(bǔ)償器。這部分的作用是產(chǎn)生連續(xù)可變的某一直流電壓，并將它串接在測(cè)量回路中，以補(bǔ)償未向大地供電前測(cè)量電極間存在的電位差（極差）。直流電法儀現(xiàn)時(shí)采用的多為靈敏度較高（V級(jí)），輸入

29、電阻較高 (101103M),能自動(dòng)跟蹤極差變化的高性能直流數(shù)字式電壓表。作為直流電法儀的測(cè)量傳感器主要有金屬（銅、不銹鋼）電極和不極化電極兩種。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤頻率域電法儀包括用于頻率域電磁法（包括地質(zhì)雷達(dá)）和頻率域（頻譜）激電法的各種儀器。這類儀器之所以冠以“頻率域”之稱，主要是由于這類儀器的發(fā)送器能提供不同頻率的諧變電磁場(chǎng)源，同時(shí)，測(cè)量部分所測(cè)量的是大地在這類諧變電磁場(chǎng)作用下所產(chǎn)生的各種電磁響應(yīng)或電化學(xué)響應(yīng)的頻譜物性。頻率域電法儀使用的工作頻率范圍很寬，為10-3108赫茲。由于探測(cè)任務(wù)及選用的方法不同，具體使用的工作頻率范圍也有不同。常用

30、的有4個(gè)范圍：超低頻段數(shù)赫茲以下,最低可達(dá)10-4赫茲,主要用于大地電磁法MT；低頻(或音頻)段10104赫茲,用于多種常規(guī)電磁法;甚低頻(VLF)段1043104赫茲；射頻段106108赫茲,主要用于電波法和地質(zhì)雷達(dá)。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤這類儀器的發(fā)送器主要由多頻正弦波發(fā)生器，功率放大器及輸出裝置組成。當(dāng)需要建立傳導(dǎo)電流場(chǎng)時(shí)，發(fā)送器的輸出裝置同接地供電電極連接。若要以感應(yīng)方式建立交變電磁場(chǎng)，發(fā)送器的輸出就應(yīng)同發(fā)送線圈（或回線）連接。為了盡可能多地得到大地電磁（電化學(xué)）響應(yīng)的各種信息，頻率域電磁法和激電法要求相應(yīng)的儀器能觀測(cè)多種電磁或電化學(xué)響應(yīng)的要素，例如：空間不同方向的電磁分量的

31、振幅譜(EX，EY，HX，HY，HZ與頻率f的關(guān)系)和相位譜；或它們的實(shí)分量譜和虛分量譜；電磁場(chǎng)橢圓極化的各要素；電磁場(chǎng)各空間分量和時(shí)間分量間的相互關(guān)系等。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤盡管要測(cè)的參數(shù)既有標(biāo)量，又有矢量和張量，有的要進(jìn)行多道測(cè)量，但儀器的接收測(cè)量部分都具有大致相同的基本工作模式或結(jié)構(gòu)組成，即測(cè)量傳感器（測(cè)量電極，感應(yīng)線圈或其他交變磁場(chǎng)傳感器）把待測(cè)的物理量轉(zhuǎn)變成電壓, 然后將它送至測(cè)量放大部分進(jìn)行頻譜分析，以獲得所需的各種參數(shù)的頻譜。最后，將這些數(shù)據(jù)以不同的方式顯示或記錄下來(lái),或者存入存儲(chǔ)器,待計(jì)算機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行各種解釋和處理。為了對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，在采用人工場(chǎng)源進(jìn)行

32、工作時(shí)，都以發(fā)送電流為參考基準(zhǔn)。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤發(fā)送和接收間的同步方式有有線同步、無(wú)線同步和石英鐘同步 3種。而當(dāng)采用天然場(chǎng)源進(jìn)行工作時(shí)，常用一個(gè)或數(shù)個(gè)遠(yuǎn)參考站同步方式（例如大地電磁法MT所用）或以電磁場(chǎng)某一分量作為參考基準(zhǔn)(甚低頻 VLF法所用)。頻率域電法儀的數(shù)據(jù)顯示，記錄或存儲(chǔ)方式分別有模擬量顯示、數(shù)字量顯示、監(jiān)示器監(jiān)測(cè)、磁帶記錄、磁盤存儲(chǔ)、半導(dǎo)體固態(tài)存儲(chǔ)、打印機(jī)輸出等。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤時(shí)間域電法儀包括用于時(shí)間域激電法和時(shí)間域電磁法（或稱瞬變電磁法）的各種儀器。這類儀器的工作程序大抵如下:發(fā)送器將其產(chǎn)生的各種時(shí)變函數(shù)信號(hào),即各種時(shí)變波形的電流，通過(guò)供電電極

33、或者線圈去激發(fā)大地或準(zhǔn)備研究的目的物。儀器的接收測(cè)量部分在一次場(chǎng)不存在時(shí)，即發(fā)送電流停止工作的時(shí)段內(nèi)，將測(cè)量電極或感應(yīng)線圈，及其他類似的磁場(chǎng)傳感器所接收到的大地或目的物的瞬變響應(yīng)（常以衰變電壓的形式出現(xiàn)）傳送至寬頻帶測(cè)量放大器進(jìn)行放大和處理，最后顯示、記錄或者存入存儲(chǔ)器。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤時(shí)間域電法儀是采用分時(shí)、順序方式進(jìn)行工作的，即激發(fā)時(shí)，不進(jìn)行測(cè)量，停止激發(fā)時(shí)，測(cè)量工作開(kāi)始，直至下一次激發(fā)到來(lái)之前為止，并如此循環(huán)工作。瞬變電磁儀所使用的時(shí)變電流的重復(fù)頻率通常為數(shù)赫茲至數(shù)十赫茲。測(cè)量所占用的時(shí)間間隔為數(shù)毫秒至數(shù)百毫秒。時(shí)間域激電儀所使用的時(shí)變電流的重復(fù)周期常為數(shù)秒至數(shù)十秒。時(shí)間

34、域電法儀對(duì)瞬變（衰變）響應(yīng)的測(cè)試和記錄并不是連續(xù)的，而是按照一定的時(shí)間間隔進(jìn)行離散采樣。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤一般，激電儀的采樣間隔較寬，采樣的數(shù)目較少，并且起始采樣的時(shí)間亦較晚。而瞬變電磁儀則不同,它的起始采樣時(shí)間很早（約n101微秒）,采集的樣品數(shù)目較多（可達(dá)數(shù)十個(gè)），采樣的時(shí)間間隔也較窄。儀器工作時(shí)所用的同步方式多為石英鐘同步。當(dāng)對(duì)測(cè)量精度要求不很高時(shí)，也可用發(fā)送電流停止工作時(shí)的脈沖信號(hào)進(jìn)行同步。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤與頻率域電法儀相比，時(shí)間域電法儀對(duì)測(cè)量技術(shù)的要求更高，更復(fù)雜。這主要反映在：要求整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)具備有高精度、高穩(wěn)定度的時(shí)間基準(zhǔn)；要求在數(shù)毫秒的時(shí)間范圍內(nèi),

35、不失真地放大幅度變化范圍為105106倍的電信號(hào)；在寬帶放大的前提下提取強(qiáng)噪聲背景下的微弱信號(hào)；發(fā)送器瞬時(shí)最大發(fā)送電流需達(dá)數(shù)十安培至 100200安培。 電法儀器今后可能會(huì)沿著兩個(gè)截然相反的方向發(fā)展。一是全能的、集數(shù)據(jù)采集、處理和自動(dòng)解釋為一身的大系統(tǒng)；一是小、巧、優(yōu)的智能化專用儀器。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤四、地震儀 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤1.地震勘探儀器發(fā)展概況第一代,模擬光點(diǎn)記錄地震儀器,成品記錄是一次性直接可操作的模擬波形。記錄的地震數(shù)據(jù)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍小(僅20dB左右),頻

36、帶窄(僅20Hz左右),記錄的地震道數(shù)少(在24道以下)。第二代,模擬磁帶記錄地震儀器。其記錄是為可重復(fù)利用的模擬磁帶,關(guān)鍵技術(shù)沒(méi)有實(shí)質(zhì)性突破,記錄地震信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較小(僅40dB左右),記錄地震信號(hào)的頻帶在100Hz以下,能夠記錄的地震道數(shù)一般在48道以下。第三代,數(shù)字磁帶記錄地震儀器。這類儀器的創(chuàng)新點(diǎn)是采用了前置放大、瞬時(shí)浮點(diǎn)放大和模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù),實(shí)現(xiàn)了由模擬到數(shù)字的變革,使得瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)70dB以上,地震信號(hào)的頻帶可達(dá)到250Hz左右,記錄的地震道數(shù)一般在240道以內(nèi)。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第四代,遙測(cè)數(shù)字地震儀器。這代儀器的技術(shù)進(jìn)步就在于,實(shí)現(xiàn)了以數(shù)字信號(hào)傳輸,一般在2

37、ms采樣時(shí)能有1000道左右的實(shí)時(shí)采集能力。第五代,20世紀(jì)90年代才推出的采用技術(shù)的24位A/D型遙測(cè)數(shù)字地震儀器,其代表是如今廣為流行的SN388、IMAGE、408UL等。這代儀器的核心技術(shù)已用24位A/D轉(zhuǎn)換器取代了先前的瞬時(shí)浮點(diǎn)放大器和14或15位A/D轉(zhuǎn)換器,且在不考慮檢波器的瓶頸作用時(shí),技術(shù)的應(yīng)用使得系統(tǒng)的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍上升到110dB或更多,可記錄地震信號(hào)的頻帶達(dá)800Hz或更高。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第六代,21世紀(jì)初開(kāi)始面向勘探市場(chǎng)的全數(shù)字地震儀器,其代表是系統(tǒng)-IV(VC或VR)和408UL-DSU。與前一代儀器相比根本不同的是:系統(tǒng)中包含了以MEMS技術(shù)為核心的

38、加速度數(shù)字傳感器,使得系統(tǒng)的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍在90dB以上,而且從0-500Hz都能等靈敏度和等相位響應(yīng)地震信號(hào)。它不怕電磁干擾,有萬(wàn)道以上實(shí)時(shí)采集能力,是今后實(shí)現(xiàn)寬頻帶萬(wàn)道多波高精度采集的方向。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤2.地震勘探儀器技術(shù)現(xiàn)狀從技術(shù)水平上看,當(dāng)今主流地震勘探儀器都是采用技術(shù)的24位A/D型,實(shí)時(shí)采集能力可達(dá)幾千甚至萬(wàn)道,所應(yīng)用的數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)技術(shù)、數(shù)字傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)、電子工程技術(shù)、材料工藝技術(shù)等均屬國(guó)際先進(jìn)水平,各項(xiàng)物理特性和技術(shù)指標(biāo)也是同期高科技電子裝備中最高和最好的。3.地震勘探儀器的基本發(fā)展規(guī)律3.1能源資源在國(guó)計(jì)民生中的戰(zhàn)略位置

39、,決定了地震勘探儀器具有廣闊的市場(chǎng)空間。3.2物探方法和技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展為地震勘探儀器發(fā)展提供了目標(biāo)。3.3用戶的追求為地震勘探儀器發(fā)展明確了針對(duì)性的也是具體的物理特性內(nèi)容。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤3.4新工藝、新材料、新技術(shù)是地震勘探儀器發(fā)展進(jìn)步的依托和基礎(chǔ),各個(gè)年代的地震勘探儀器無(wú)一不是跟蹤應(yīng)用了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子工程技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、傳感技術(shù)等,同時(shí)也采用了當(dāng)時(shí)最優(yōu)質(zhì)的材料和最先進(jìn)的工藝。3.5全球電子工業(yè)技術(shù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化以及軟件技術(shù)的個(gè)性化發(fā)展使得地震勘探儀器的硬件組成更為通用和簡(jiǎn)單,另外,系統(tǒng)的特點(diǎn)和核心技術(shù)越來(lái)越多地取決于應(yīng)用軟件的功能與性能。 地空學(xué)院地空

40、學(xué)院 李永濤李永濤4.地震勘探儀器關(guān)鍵技術(shù)4.1技術(shù)。技術(shù)是過(guò)采樣技術(shù),它通過(guò)提高采樣速度來(lái)?yè)Q取樣點(diǎn)的精度。技術(shù)的應(yīng)用,使地震勘探儀器的A/D轉(zhuǎn)換器從15位發(fā)展到24位,儀器的瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍從80dB升至110dB以上。24位A/D轉(zhuǎn)換器具有足夠的分辨率,系統(tǒng)的諧波失真度能控制在0.001%之內(nèi)。由于技術(shù)的應(yīng)用,才使地震勘探儀器能夠更有效地保護(hù)和記錄大信號(hào)背景下的高頻弱小信號(hào),也使地震勘探有可能實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確和精細(xì)的成像。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤4.2數(shù)字傳感技術(shù)(MEMS技術(shù))。數(shù)字傳感技術(shù)的應(yīng)用便產(chǎn)生了數(shù)字傳感器(檢波器)和第六代勘探儀器,相對(duì)傳統(tǒng)的模擬檢波器而言,數(shù)字傳感器在技術(shù)特性上

41、主要有以下幾點(diǎn)實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。4.2.1直接以電信號(hào)平衡重力變化原理來(lái)感應(yīng)地震波信號(hào);4.2.2傳感器直接輸出24位一個(gè)樣點(diǎn)的數(shù)字信號(hào);4.2.3幅度與相位頻率特性曲線在500Hz內(nèi)是平坦的直線;4.2.4信號(hào)失真度低于0.003%,即瞬時(shí)動(dòng)態(tài)在90dB之上;4.2.5能自動(dòng)識(shí)別和校正垂直地心方向的傾斜角度。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤數(shù)字傳感器是加速度型,它感應(yīng)的是重力的變化。它不怕任何工業(yè)頻率和雷電干擾。數(shù)字傳感器是高度集成的獨(dú)立單元,這些擁有獨(dú)特技術(shù)新型數(shù)字傳感器的應(yīng)用為多波三維勘探、精細(xì)目標(biāo)勘探,以及解決疑難地質(zhì)問(wèn)題和進(jìn)一步提高勘探質(zhì)量與效果等提供了硬件支持。4.3網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)

42、遙測(cè)技術(shù)就是計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)在地震勘探儀器中的推廣應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用為野外施工時(shí)能按需要自由地選擇排列連接方式,進(jìn)而為跨越道路、建筑、河流等實(shí)現(xiàn)繞路傳輸提供可能,同時(shí)也可以通過(guò)緩沖存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)非實(shí)時(shí)傳輸或數(shù)據(jù)包重發(fā)。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤4.4硬件功能軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)。其要點(diǎn)就是借助計(jì)算機(jī)和處理器運(yùn)算速度和能力的提高,將許多過(guò)去需用大量硬件實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算工作,通過(guò)軟件方法在相應(yīng)的處理機(jī)(器)上共享硬件資源來(lái)完成。4.5高速超大規(guī)模硬件技術(shù)。它是設(shè)計(jì)制造過(guò)程中充分采用功能強(qiáng)勁的超大規(guī)模集成電路和選用最優(yōu)的新工藝、新材料,且多數(shù)情況是直接選用標(biāo)準(zhǔn)通用總成件。這樣做的結(jié)果是儀器的結(jié)構(gòu)

43、越來(lái)越緊湊牢固,穩(wěn)定性和耐用性更強(qiáng),適應(yīng)性和通用性更好,性能指標(biāo)更優(yōu)。4.6數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)。20年以前地震數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用的磁帶還是0.5寬九個(gè)軌道的開(kāi)盤帶,最高記錄密度也只有6250bpi,后來(lái)很快就推出了盒式磁帶,并逐步從3480、3490,發(fā)展到今天的3580、3590、3592等。目前也推出了在地震勘探中實(shí)用的光盤或硬盤存儲(chǔ)介質(zhì)。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤4.7實(shí)時(shí)萬(wàn)道采集技術(shù)。這是一項(xiàng)綜合技術(shù),它包括編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、硬件技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)等。一般每隔35年儀器的道接收能力就要增加一倍,實(shí)質(zhì)上道接收能力的強(qiáng)弱主要取決于地震數(shù)據(jù)的傳輸速度、處理速度和記錄速度

44、等。除以上所述的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)外,近年來(lái)地震勘探儀器在其它方面也有某些技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步,如蜂窩通訊技術(shù)、頻分復(fù)用技術(shù)、16QAM技術(shù)、高精度同步控制技術(shù)、數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、高壓直流供電技術(shù)、GPS授時(shí)技術(shù)等,都在先進(jìn)的地震勘探儀器系統(tǒng)中得到成功應(yīng)用。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤5地震勘探儀器未來(lái)技術(shù)發(fā)展根據(jù)地震勘探儀器技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律,以及當(dāng)前地球物理勘探市場(chǎng)的發(fā)展需求,或許將來(lái)地震勘探儀器發(fā)展的技術(shù)突破點(diǎn)就在于:采用更為優(yōu)質(zhì)的材料和先進(jìn)的工藝以及更為科學(xué)和完善的數(shù)據(jù)編碼、壓縮、調(diào)制、傳輸技術(shù),致使系統(tǒng)能達(dá)到1000MHz的數(shù)據(jù)傳輸速率和具有更為輕巧、耐用的特性;采用實(shí)時(shí)衛(wèi)星定位技術(shù),系統(tǒng)可以實(shí)

45、現(xiàn)隨意布設(shè)排列且自動(dòng)校準(zhǔn)X、Y、Z分量方位和自動(dòng)識(shí)別地理位置;系統(tǒng)的集成度和環(huán)境適應(yīng)性得到更好的優(yōu)化,系統(tǒng)的尺寸和重量將數(shù)倍地下降而工作溫度、壓力(水深)、電磁環(huán)境等可以不受任何限制;或許超導(dǎo)和納米等技術(shù)引入地震勘探儀器,系統(tǒng)功耗數(shù)倍下降而工作速度卻成倍上升,以致陸上系統(tǒng)的供電不再需要外部支持。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第三章 典型地球物理儀器介紹 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第三章 典型地球物理儀器介紹 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第三章 典型地球物理儀器

46、介紹工作原理CG-5CG-5型全自動(dòng)高精度石英彈簧重力儀工作原理圖型全自動(dòng)高精度石英彈簧重力儀工作原理圖1可變電容器；可變電容器；2彈簧；彈簧；3溫度傳感器；溫度傳感器；4控制電路；控制電路；5模數(shù)轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器；6數(shù)據(jù)接收；數(shù)據(jù)接收；7反饋電壓；反饋電壓；8傾斜靈敏元件；傾斜靈敏元件；9真空容器；真空容器；M重荷。重荷。 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第三章 典型地球物理儀器介紹 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第三章 典型地球物理儀器介紹 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第三章 典型地球物理儀器介紹 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤第三章 典型地球物理儀器介紹 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤

47、 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永濤李永濤 地空學(xué)院地空學(xué)院 李永