地震檢波器及其發(fā)展趨勢

地震檢波器及其發(fā)展趨勢概念地震檢波器（Seismometer）是用于地質(zhì)勘探和工程測量的專用傳感器，是一種將地面振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅?，或者說是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置，核心作用是采集地震數(shù)據(jù)。分類常規(guī)地震檢波器有磁電、渦流、壓電、壓阻式;新型的有：MEMS（微電子機械系統(tǒng)）式得數(shù)字檢波器、FBG檢波器。后者與常規(guī)的相比具有高頻響應(yīng)好、動態(tài)范圍寬、抗電磁干擾，靈敏度高的特點，因此是未來檢波器發(fā)展的主流。三、特性參數(shù)阻尼；失真度；靈敏度；自然頻率；線圈電阻；帶寬?？紤]到地震信號具有：動態(tài)范圍大，頻率范圍寬，速度變化快，背景噪音多等特點。因此就要求地震檢波器具有：分辨視角廣，頻率響應(yīng)好，線性度高，抗干擾能力強等屬性。

四、常規(guī)檢波器1.磁電檢波器：目前陸上地震勘探普遍使用電動式檢波器。原理：電磁感應(yīng)原理利用上、下兩個線圈繞制在鋁制線圈架上，組成一個慣性體，由彈簧片懸掛在永久磁鐵產(chǎn)生的磁場中，永久磁鐵與檢波器外殼固定在一起。當(dāng)檢波器外殼隨地面震動時，引起線圈相對于永久磁鐵運動，兩線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，隨著檢波器外殼振動的大小變化，感應(yīng)電動勢也隨之變化，速度越大，感應(yīng)電勢也大，檢波器震動時，在檢波器的輸出端輸出相應(yīng)的電信號，傳輸給地震儀器。（2）兩個線圈的接法應(yīng)滿足：在繞制線圈時，一個線圈正繞另一線圈反繞，并把上線圈的終端與下線圈的起端聯(lián)在一起（反向連接），把上下線圈的另外兩個端頭做為輸出端。當(dāng)線圈相對磁鋼運動時，由于兩線圈的磁場方向相反，所以連接的兩線圈的感應(yīng)電勢是同向相加的。對于外界磁場干擾，反向連接的兩線圈的感應(yīng)電勢是反向抵消的，這樣就提高了抗干擾能力。（3）優(yōu)缺點：永磁體由于受溫度、地磁影響大、易氧化且磁場不穩(wěn)定，地震檢波器的靈敏度低、穩(wěn)定性及重復(fù)性差?，F(xiàn)場工作量大，自然頻率選擇較多、需要大量的檢波器組合，排列復(fù)雜，強度大。實際的探測工作中,地質(zhì)勘探人員需要攜帶大量的測量器材,特別是布設(shè)探測器陣列時,沉重的電纜和眾多的探測器令人不堪負荷。而探測地點又常在深山大林之中,工作量大,同時,檢波器電纜易受外界電磁場的干擾,影響數(shù)據(jù)的可靠性。

2.渦流檢波器（1）原理：渦流檢波器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通電動式檢波器不同，是一種加速度檢波器，當(dāng)?shù)卣鸱瓷洳ǖ竭_地面時，檢波器外殼被機械振動所驅(qū)動，活動銅環(huán)相對永久磁鐵便產(chǎn)生相對運動，在活動銅環(huán)內(nèi)產(chǎn)生渦流，渦流又產(chǎn)生次生的渦旋磁場，它使固定的線圈產(chǎn)生感生電動勢和電流。（2）優(yōu)缺點：活動的慣性體與輸出端沒有電連接，可以大大提高檢波器的可靠性，并且感應(yīng)電動勢隨頻率的增加按6dB/oct斜率上升，這種特性可以部分補償?shù)卣鹦盘栆虼蟮匚账p而造成的高頻損失，有利于高頻信號。渦流檢波器雖然能提升高頻信號，但它的靈敏度與常規(guī)檢波器的靈敏度相比較太低，且成本較高，在實際工作中不常使用。3.壓電式檢波器

射光進行解調(diào)。解調(diào)系統(tǒng)利用光電檢測電路，把帶有外界信息的光信號轉(zhuǎn)化成電信號輸出，再經(jīng)過放大器后送進計算機分析。力學(xué)模型和靈敏度分析：六、國內(nèi)檢波器發(fā)展1．70年代以前：模擬紀(jì)錄，道數(shù)少，頻帶窄（14-60Hz）、低靈敏度（3-5v/m/s）、動態(tài)范圍?。?0dB）、型號單一

2．80年代中期：地震儀器實現(xiàn)了數(shù)字化，計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)也相繼發(fā)展，更重要的是三維地震勘探、高分辨率地震勘探的出現(xiàn)，地震勘探領(lǐng)域擴大到山地、戈壁、沙漠、灘海及海上，地震檢波器在性能及型號上發(fā)生了較大的變化。一大批高性能技術(shù)指標(biāo)的檢波器相繼出現(xiàn)，檢波器的靈敏度、自然頻率、失真系數(shù)、假頻等技術(shù)指標(biāo)都得到較大改進，更加適用于地震勘探的需求。

3．9O年代：國內(nèi)部分檢波器生產(chǎn)廠家，引進了國外的檢波器生產(chǎn)線，經(jīng)過消化吸收，其檢波器技術(shù)水平達到了國際發(fā)達國家水平。隨著高精度地震勘探的推廣，檢波器向三高（高保真、高靈敏度、高分辨）方向發(fā)展，檢波器的型號和品種也越來越多，例如：不同型號超級檢波器、渦流檢波器、高性能壓電檢波器等。

4.21世紀(jì)始：隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在高分辨地震數(shù)據(jù)采集，要求采集的地震數(shù)據(jù)達到高精確度、高信噪比、高矢量保真度，因此這個階段相繼出現(xiàn)了精度更高的檢波器。新型檢波器發(fā)展的特點主要表現(xiàn)在：

（1）采用新的檢測原理。光纖傳感技術(shù)、微電子機械傳感技術(shù)、高性能壓電材料、電容傳感器等一批高新技術(shù)進入地震勘探檢波器領(lǐng)域；

（2）檢波器內(nèi)全面實現(xiàn)數(shù)字化，減少了信號的模擬傳輸部分；

（3）檢波器的動態(tài)范圍、靈敏度、失真等部分技術(shù)指標(biāo)大幅度提高，抗電磁干擾能力大幅度增強。七、結(jié)束語目前,地震勘探還會在相當(dāng)長一段時間內(nèi)依賴于模擬檢波器,模擬檢波器技術(shù)還需在降低失真、減小技術(shù)指標(biāo)允差、提高假頻和提高可靠性等方面不斷取得新的發(fā)展。數(shù)字檢波器的研制成功,將給地震勘探新技術(shù)、新方法的發(fā)展帶來新的活力,引起地震檢波器技術(shù)新的突破。國內(nèi)檢波器廠家和相關(guān)科研單位應(yīng)加快研制速度,使我國的地震檢波器技術(shù)跟上國際檢波器發(fā)展的步伐,為我國的地震勘探做出貢獻。

資料來源：百度百科——地震檢波器；中國百科網(wǎng)——地震檢波器介紹；地震檢波器的發(fā)展