地震仪的发展与应用研究

地震仪的发展与应用研究
摘要：地震仪是一种监视地震的发生，记录地震相关参数的仪器，在工业社会，地震仪的应用范围也愈加广泛，成为很多民用领域的重点仪器。

本文主要针对地
震仪的发展历史进行阐述，并探究集中代表性仪器的特征与应用。

关键词：地震仪；发展；应用
地震仪在各个工业领域中的应用都十分广泛，伴随着地球物理科学的发展，
地震仪的影响更加深远，地震仪不仅仅被应用于工程勘测、矿井安全等领域，也
成为很多民用领域的重点仪器。

1 地震仪的发展历史
随着技术的革新，地震仪更新换代的速度也越来越快，美国的DFS-V、法国
SN338、国产SDZ-751是近年来研发出的新型数字型地震仪。

实际上，早在上世
纪90年代初期，三维地震仪就已经诞生，代表性的有美国I/0公司的SYSTEM-ONE与法国Sercel公司的SN368，目前使用的主要地震仪是美国I/O公司的SYS-TEM-2000与SYSTEM-TWO。

地震仪最广泛的应用领域就是石油天然气勘探领域，
这一技术的作用是其他勘探方式难以比拟的，受到了业界的广泛关注，地震勘探
工作是一项系统的工程，其核心包括三个方面，即野外数据采集、地震数据处理
以及综合地质解释，其中，地震数据的采集是核心环节，如果这一环节的工作出
现问题，那么就无法保证勘探的质量。

在地震数据的采集方面，主要有仪器记录和野外施工两个方面，在确定施工
方法与施工方案之后即可采集数据，目前我国最为常用的就是分布式多道遥测地
震仪与集中式数字地震仪，在以往，我国地震仪的应用多集中在野外数据采集与
室内资料处理上，进入到80年代后，开始改进现有的地震勘探仪，将原有fs/4
的截止频率提升到fs/2.5，并提高了低切滤波器的陡度与频率，大量应用1ms采样，推行高频检波器、涡流检波器与频谱整形滤波器。

采用该种方式有效改善了
地震仪的性能，在下一阶段下，为了开发出高分辨率的地震勘探仪，可以借鉴发
达国家的编码震源技术。

同时，研发自主知识产权技术，改善现有的制造工艺，
研制出具备高频提升功能与大瞬时动态功能的地震仪，提升我国在国际市场上的
综合竞争力。

2 地震仪的常见类型与应用
2.1 摆式地震仪
摆式地震仪在监测领域中十分常见，其作用原理是利用大地耦合质量块与大
地的运动，来得出信号，再利用相关的仪器进行处理，根据类型的差异，可以分
为电容式摆式地震仪与动圈式摆式地震仪两类。

动圈式摆式地震仪是由伽利津发
明而来，可以分析出振动大小，其本质就是一种速度检波器，该种类型的地震仪
是在地震测量中应用最早的一种技术，结构简单，成本低廉，组网方便，在应用
过程中得到了进一步的优化。

但是也存在精度不高、动态范围狭窄的问题，为了
扩展其频带范围，有研究人员采用了倒立摆的处理方式，进一步提升了测量的精度。

电容式摆式地震仪可以弥补传统地震仪的不足，但是在以往的使用并不多，
究其根本原因，是由于其测量变化值较小，容易被联结电缆电容影响。

在技术水
平的发展下，电容式传感器的技术难关已经被一一攻克，功耗低、分辨率与灵敏
度高。

2.2 涡流式地震仪
涡流式地震仪最为开发于上世纪80年代，但是在当时，由于灵敏度不高，没
有在市场中得到推广，随着地震勘测频率与精度的提升下，涡流式地震仪凭借其
参数变化小的优势又得以重新重视。

且随着技术与理论的发展，涡流式地震仪的
灵敏度得到显著的提升，开始在高频地震领域中发挥出越来越重要的作用。

当然，涡流式地震仪毕竟属于新型仪器，在理论与应用方面还有一些不足之处，有待我
们展开深层次的研究。

2.3 压阻式地震仪
压阻式传感器是利用半导体硅材料的压阻效应将机械运动转换为材料的阻值
变化而达到检测的目的．当硅晶体受力时，晶体的晶格产生变形，使载流子从一
个能谷向另一个能谷散射，引起载流子的迁移率发生变化，扰动了载流子纵向和
横向的平均量，从而使硅的电阻率发生变化。

最新采用ＭＥＭＳ工艺来制作的压
阻传感器，其性能较传统工艺要优越，但是也仍然存在一些共性的难题待解决：
如何减小硅微结构的迟滞和温漂，提高性能；如何寻找应变系数更大的材料，使
加速度传感器具有相对较大的灵敏度；如何采用合理的结构实现结构在各方向解耦，实现对横向干扰的抑制等。

关于这一问题，还需要展开进一步分研究。

3 结语
地震仪在各个领域中的应用都十分广泛，随着技术水平的发展，地震仪开始
朝着智能、集成、宽频方向发展，性能也越来越好。

在下一阶段，需要针对地震
仪的性能等展开深层次的研究，提升测量的精度与灵敏度，满足测量工作的要求。

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