五种地震检波器
地震勘探新方法
地震勘探新方法地震勘探是一种通过研究地震波在地下的传播规律来探测地下地质构造的方法。
随着技术的不断发展，地震勘探领域也在不断创新，出现了许多新的方法和技术。
以下是一些常见的地震勘探新方法：1. 三维地震勘探：三维地震勘探是一种基于二维地震勘探的技术，通过在地下布置多个检波器，可以获取地下的三维数据，能够更加准确地探测地下地质构造。
2. 折射波勘探：折射波勘探是一种利用折射波传播特性进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置地震仪，可以接收折射波并分析其传播规律，从而确定地下地质构造。
3. 反射波勘探：反射波勘探是一种利用反射波传播特性进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置地震仪，可以接收反射波并分析其传播规律，从而确定地下地质构造。
4. 共聚焦点源勘探：共聚焦点源勘探是一种利用共聚焦点源进行地震勘探的方法。
通过在地面上布置多个震源，可以产生共聚焦点源，并接收和分析反射波和折射波的传播规律，从而确定地下地质构造。
5. 多分量地震勘探：多分量地震勘探是一种利用多分量检波器进行地震勘探的方法。
通过在地下布置多个分量检波器，可以同时接收多个方向的地震波，从而更加准确地探测地下地质构造。
6. 宽频带地震勘探：宽频带地震勘探是一种利用宽频带地震仪进行地震勘探的方法。
通过使用宽频带地震仪，可以获取更宽频带的地震信号，从而更加准确地探测地下地质构造。
7. 井中地震勘探：井中地震勘探是一种将地震仪放置在钻孔中的地震勘探方法。
通过在钻孔中放置地震仪，可以获取更加准确的地震数据，从而更加准确地探测地下地质构造。
总之，随着技术的不断发展，地震勘探领域也在不断创新，出现了许多新的方法和技术。
这些新方法和技术在提高探测精度、降低成本、提高工作效率等方面具有重要作用。
地震监测仪器的使用方法
地震监测仪器的使用方法地震是一种自然灾害，给人们的生命和财产带来了巨大的威胁。
因此，地震监测仪器的使用方法变得至关重要。
本文将介绍几种常见的地震监测仪器，并探讨如何正确使用它们。
一、地震仪地震仪是一种用于测量地震波的仪器。
它可以记录地震的震级、震源位置和震源深度等重要信息。
地震仪的使用方法相对简单，只需将其放置在平稳的地面上即可。
然后，通过仪器上的控制面板设置相关参数，如采样频率和记录时间等。
当地震发生时，地震仪会自动开始记录并生成地震波形图。
用户可以通过分析这些波形图来了解地震的特征。
二、地震速度仪地震速度仪是一种用于测量地震波传播速度的仪器。
它通过发送一系列震动信号并记录其传播时间来计算地震波的速度。
使用地震速度仪的方法较为复杂。
首先，需要将仪器放置在地震波传播路径上，并确保其与地面接触良好。
然后，通过仪器上的控制面板设置相关参数，如震动信号的频率和强度等。
接下来，启动仪器并等待一段时间，以便它收集足够的数据。
最后，通过分析数据来计算地震波的速度。
三、地震倾斜仪地震倾斜仪是一种用于测量地震引起的地面倾斜的仪器。
它可以帮助人们了解地震对土地结构的影响。
使用地震倾斜仪的方法相对简单。
首先，将仪器放置在需要监测的地面上，并确保其水平。
然后，通过仪器上的控制面板设置相关参数，如采样频率和记录时间等。
当地震发生时，地震倾斜仪会自动开始记录并生成倾斜角度的变化曲线。
通过分析这些曲线，人们可以了解地震引起的地面倾斜情况。
四、地震声仪地震声仪是一种用于测量地震产生的声音的仪器。
它可以记录地震引起的地面振动所产生的声音信号。
使用地震声仪的方法相对简单。
首先，将仪器放置在需要监测的地面上，并确保其与地面接触良好。
然后，通过仪器上的控制面板设置相关参数，如采样频率和记录时间等。
当地震发生时，地震声仪会自动开始记录并生成声音波形图。
通过分析这些波形图，人们可以了解地震的声音特征。
总结起来，地震监测仪器的使用方法可以分为放置、设置参数、记录数据和分析结果几个步骤。
地震检波器及其发展趋势
原理及优缺点：压阻式的地震检波器是利用特定半导体的导电性质来工作的，该类型的地震检波器灵敏度高，可以测量微小的地震波变化。其测量灵敏度受到测量原件的收缩性能的影响较大，压阻式地震检波器体积小，携带操作方便，但是该类型的地震检波器性能受到温度的影响较大。
五、新型检波器
背景：目前，地震勘探中大量使用的地震检波器仍然是模拟检波器，随着数字检波器的广泛使用，人们发现数字检波器能最大程度地弥补模拟检波器的缺陷，大大地提高地震采集资料的品质。在国外的勘探市场上，国外数字检波器的实验阶段已经结束，正在逐渐大规模的推广应用，数字检波器将在未来世界石油勘探中起重要作用。目前，国内数字检波器的应用还限制在很小的范围之内。
（3）力学模型和灵敏度分析：
六、国内检波器发展
1．70年代以前：模拟纪录，道数少，频带窄（14-60Hz）、低灵敏度（3-5v/m/s）、动态范围小（30dB）、型号单一2．80年代中期：地震仪器实现了数字化，计算机数据处理技术也相继发展，更重要的是三维地震勘探、高分辨率地震勘探的出现，地震勘探领域扩大到山地、戈壁、沙漠、滩海及海上，地震检波器在性能及型号上发生了较大的变化。一大批高性能技术指标的检波器相继出现，检波器的灵敏度、自然频率、失真系数、假频等技术指标都得到较大改进，更加适用于地震勘探的需求。3．9O年代：国内部分检波器生产厂家，引进了国外的检波器生产线，经过消化吸收，其检波器技术水平达到了国际发达国家水平。随着高精度地震勘探的推广，检波器向三高（高保真、高灵敏度、高分辨）方向发展，检波器的型号和品种也越来越多，例如：不同型号超级检波器、涡流检波器、高性能压电检波器等。4.21世纪始：随着传感器技术、电子技术、计算机技术、数据传输技术等技术的发展。现在高分辨地震数据采集，要求采集的地震数据达到高精确度、高信噪比、高矢量保真度，因此这个阶段相继出现了精度更高的检波器。新型检波器发展的特点主要表现在：（1）采用新的检测原理。光纤传感技术、微电子机械传感技术、高性能压电材料、电容传感器等一批高新技术进入地震勘探检波器领域；（2）检波器内全面实现数字化，减少了信号的模拟传输部分；（3）检波器的动态范围、灵敏度、失真等部分技术指标大幅度提高，抗电磁干扰能力大幅度增强。
地震勘探-检波器工作原理
地震勘探检波器的工作原理地震检波器的理论基础地震检波器是将地表振动变为电信号的一种传感器，或者说地震检波器是把机械振动转化为电信号的机电装置，以最大的逼真度产生地面运动垂直分量的电模拟。
每一个现代地震检波器都是有机械部分和其相连的具有电负载的机电转换器所组成，地震检波器的电学部分和机械部分组成一个整体。
要求它的振幅——频率响应在有意义的频率内是线性的，相位的响应也是线性的。
根据机电转换原理，可把常用的检测器分为三类：即变磁通式（或动圈式）、变磁阻式、压电式。
由于动圈式检波器的输出电压与线圈相对磁铁的运动速度成正比，这种检波器也叫速度检波器。
我国路上地震勘探工作大部分使用变磁通式的检波器。
根据用途不同，也可把地震检波器分为地面检波器、沼泽检波器和井中检波器等。
一个振动系统，它是由一个质量M ，一个弹簧和一个阻尼器Z 组成，地震检波器的装置如图1-1所示，地震检波器的外壳安置在地面上（或沉没于井中），于是，假设外壳的运动精确地重复着地面运动，外壳上具有伸长系数K 的弹簧悬挂着称为惯性质量的重荷M ，为了使用权惯性质量的振动平静下来，惯性质量中被放在胶质液体中，当外壳和惯性质量M 产生相对位移时，在其电极上造成某个电动热E 。
在地震勘探检波器中，主要应用各种感应转换器，在感应转换器中，根据电磁感应，将机械振动变成电震荡，感应机电转换器可以作为与质量M 紧密相连的线圈和与外壳相连的永久磁铁之和（或者反过来），线圈在磁铁的磁场中移动时，在线圈内就发生电动势，转换器线圈内阻在内的某个电阻Z 与转换器两极相连。
可以把地震检波器作为机电系统来研究，这里，某个激发函数()t ζ——例如外壳（地面）对固定读书系统的位移速度，作用于这个系统的输入端，在地震检波器的输出端发生从其电学部分中的负载电阻取得的某个变化的电压()t U ，地震检波器数学模型应该确定这些值之间的关系。
地震检波器的数学模型 为了建立地震检波器的运动数学模型，先讨论其中的作用力。
地震计的种类工作原理及技术指标
地震计的种类工作原理及技术指标地震计是一种用于测量地震波的仪器，是地震监测和研究的基础设备之一、地震计的种类有很多，根据其工作原理和技术指标的不同，可以分为以下几类：1.动力学地震计：动力学地震计是一种基于质量-弹簧系统的地震测量仪器。
它利用被地震波振动的质量改变弹簧的形式，通过测量质量的位移来记录地震波的振动情况。
2.电磁地震计：电磁地震计是一种基于电磁感应原理的地震测量仪器。
它利用地震波振动引起感应线圈内磁场的变化，通过测量感应电流的大小将地震波转化为电信号。
3.引力地震计：引力地震计是一种基于引力变化原理的地震测量仪器。
它利用地震波振动引起引力的变化，通过测量引力的大小来记录地震波的振动情况。
4.光纤地震计：光纤地震计是一种基于光纤传感原理的地震测量仪器。
它利用地震波振动引起光纤长度的微小变化，通过测量光纤长度的变化来记录地震波的振动情况。
除了以上几种常见的地震计，还有其他类型的地震计，例如压电地震计、声波地震计等。
不同类型的地震计在测量灵敏度、频率范围、信号噪声比等技术指标上也有所不同。
地震计的工作原理主要基于物理量的变化，例如质量、电流、引力、光纤长度等，通过测量这些物理量的变化来记录地震波的振动情况。
具体工作原理如下：1.动力学地震计：测量地震波振动引起的质量位移，通过固定质量和弹簧的相对位置来记录地震波的振动情况。
动力学地震计一般采用质量块与弹簧相连，弹簧的张力随地震波的振动变化而变化，从而记录地震波的振动情况。
2.电磁地震计：利用地震波振动引起感应线圈内磁场的变化，通过测量感应电流的大小来记录地震波的振动情况。
电磁地震计一般采用磁铁和线圈组成感应部分，当地震波振动时，磁场线圈内的磁场发生变化，进而引起感应电流的变化。
3.引力地震计：利用地震波振动引起引力的变化，通过测量引力的大小来记录地震波的振动情况。
引力地震计一般采用弹簧和质量块组成质量位移部分，当地震波振动时，质量位置发生变化，进而引起引力的变化，通过测量引力的大小来记录地震波的振动情况。
地震仪的分类
地震仪的分类
根据测量原理和技术特点，地震仪可以分为以下几类：
1. 平衡式地震仪（balance seismometer）：平衡式地震仪是一种基本的地震仪器，最早由国外科学家菲利斯特特首次发明。
它的基本原理是利用动静平衡的原理，通过测量物体的位移来观测地震波动和震源。
2. 弹簧式地震仪（spring seismometer）：弹簧式地震仪是利用弹簧弹性的原理，通过测量弹簧受力的大小，来观测地震波动和震源。
3. 质量悬挂式地震仪（mass suspended seismometer）：质量悬挂式地震仪是一种利用质点质量和弹簧的弹性关系，通过测量质点的位移来观测地震波动和震源。
4. 静电式地震仪（electrostatic seismometer）：静电式地震仪是利用静电荷的相互作用原理，通过测量电荷变化来观测地震波动和震源。
5. 液体式地震仪（liquid seismometer）：液体式地震仪是利用液体的惯性和弹性特性，通过测量液面的变化来观测地震波动和震源。
这只是地震仪的一些常见分类，随着科学技术的不断发展，还会有更多新型地震仪的出现。
第二章 地震检波器
第二章地震检波器地震检波器是把传输到地面或水中的地震波转换成电信号的机电转换装置，它是野外地震数据采集的关键部件。
第一节电动式地震检波器工作原理：当地震波到达地面引起机械振动时，线圈对磁铁作相对运动而切割磁力线，根据电磁感应原理，线圈中产生感生电动势，且感生电动势的大小与线圈和磁铁的相对运动速度成正比。
图2-1（a）电动式检波器基本结构图2-1（b）电动式检波器外形图2-2 检波器内各部分的运动关系图2-2 检波器内各部分的运动关系12一、运动方程的建立运动方程反应的是检波器线圈运动与地面运动的关系。
规定：z ——地面产生的向上位移y ——线圈框架（惯性体）的向上位移x ——线圈相对磁铁的向下位移（x ＜0），并且：y z x =+1．弹簧克服惯性体重力后的拉力K FK F kx =- （2-1）2． 线圈受到的电磁阻尼力根据法拉第电磁感应定律，线圈两端输出的电动势为dtdxs dt dx dx d n dt d ne ⋅=⋅==φφ dxd ns φ=称为机电转换系数，也叫空载灵敏度。
线圈中的感应电流为：c o e ei R R R==+式中c R 是线圈内阻，o R 是线圈负载电阻。
感应电流受到的电磁力L F ：dtdx R s R e s i dx d n F L ⋅-=⋅-=⋅-=2φ （2-2） 3． 铝制线圈框架受到的电磁阻尼力当圆筒形铝制线圈框架在磁场中运动时，线圈框架内将产生涡电流。
涡电流产生涡旋磁场，此涡旋磁场与永久磁场相互作用的结果也是阻止线圈框架的运3动，这种电磁阻尼力与线圈框架相对磁铁的运动速度成正比：dtdxF T μ-= (2-3) 根据牛顿第二定律，将式（2-1）、（2-2）和（2-3）相加：2222222()k L T s dxF F F k x R dtd yd z d x M M dt dtdt μ++=-⋅-+⋅⎛⎫=⋅=⋅+ ⎪⎝⎭ 即 222221dtzd x M k dt dx R s M dt x d -=+⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅+μ （2-4） 一般式 2220222dtz d x dt dx h dt x d -=++ω （2-5）MRs h 2/2+=μ——衰减系数，M K /0=ω——自然频率 。
地震勘探仪器-地震
24/48 1024 16384 1M
USB
2048
PIII 500MHz
200μs 500μs 1ms
4096 8192
KDZ1114-3型便携式矿井地质探测仪
• • • •
•
第一节 地震仪器主机
● 显 示： 采用640×200大屏幕图形点阵液晶显示器； ● 打 印： 标准并行接口，可外接常用打印机； ● 键 盘： 64键，由数字键、功能键和子母键等； ● 操作界面： 全中文界面，有字符、专(通)用库、拼音、五笔等输入法；
第一节 地震仪器主机
地震勘探仪器发展史
• 公元132年，东汉时期杰出的自然科学家张衡就创造了世 界上第一台观测地震的仪器—候风地动仪(seismoscope)。 • 第一阶段为“模拟光点”记录阶段(1927~1952)，采用电 子管元件，把波变成光点的摆动，记录在照像纸上。克拉 玛依油田、大庆油田、胜利油田、玉门油田等 • 第二阶段为“模拟磁带”记录阶段(1953～1963)，这时把 磁带录音技术用于地震勘探，它由晶体管元件组装而成， 把接收的地震波录制在磁带上，在室内可以用模拟电子计 算机(基地回收仪)，对资料进行处理，得到地震时间剖面， 使资料整理工作实现了半自动化，工作效率和精度也得到 了提高，资料也便于保存。大港油田、辽河油田、南阳油 田、中原油田和江苏油田等。
第一节 地震仪器主机
第一节 地震仪器主机
新型的数字地震仪器介绍
第一节 地震仪器主机
地面三维地震SN388仪器
第一节 地震仪器主机
矿井巷道超前探仪配套设备 TSP203隧道地质超前预报系统硬件组成
第一节 地震仪器主机
WZG-24A、48A工程地震仪
• • • • • • 256M U SEG-2 -10℃ 50℃ 90 RH -20℃ 60℃ DC12V 4A 48 5.5A 12Kg WZG-24A /15Kg WZG-48A 400mm×310mm×180mm 128MB 40GB 800×600 VGA TFT 体 重 电 储 工 数 移标接输显光硬内主 高 低 道 输 延 失 相 幅 噪 通 动 信 地 采 地样采 通 主 存 作 据 动准 入示 切截间入 位度 态号 脉 样 脉点样 道 要 机 真 频 、 转 一一 范 迭 动 、 动、点 技 积 量 源 温 温 格 存口口设屏驱盘存（ 陷 滤 滤 串 阻 率测 数数术 时 音 度 度 式 储 备 波 波 音 抗 致 致 度 带围加换测 ：：： ： ：：：：工 波 ：量 ：：指 ： ： ： ： ： ： 双： 内不 器器压： ：性性 ：：增器量 器 业 标 强 ： 为、、 串触 置小 控 ： 陡 陡 制 ～ ： ： 全 频 样 ： 于 制 度度： 一摸 样点 （ 状 屏 ： ： 并 点 样道 ～～ 电 级 位 态 ～ ～ 优软 、输 位 、、 若 点 微 于件 下 （ ＋ ＋ 子 双入点 干 、 机 为 阵 、 滤 盘 档 ） 道 精 波 ： ）时 多 、 口致 样 倍 档 为 ％ 、小液 点 频 可 鼠键晶 、 程 选 显 盘 标 （ ） 、 口、示 屏 光 、 样 键电（ 点 盘鼠 、 、 口标 ） 等 真 彩 、 ） 50Hz 40dB 10μs 25μs 50μs 100μs 2ms 5ms 10ms 20ms 1ms 200ms A/D 24 32 144dB 0.1Hz • • • • • • • • • • • • • • • ±0.2% ±0.01ms ± 0.05% 0 9999ms 20K ≥90dB 4000Hz 1μV 72dB/ • • • •
第二章 地震检波器
第二章地震检波器地震检波器是把传输到地面或水中的地震波转换成电信号的机电转换装置，它是野外地震数据采集的关键部件。
第一节电动式地震检波器工作原理：当地震波到达地面引起机械振动时，线圈对磁铁作相对运动而切割磁力线，根据电磁感应原理，线圈中产生感生电动势，且感生电动势的大小与线圈和磁铁的相对运动速度成正比。
图2-1（a）电动式检波器基本结构图2-1（b）电动式检波器外形图2-2 检波器内各部分的运动关系图2-2 检波器内各部分的运动关系12一、运动方程的建立运动方程反应的是检波器线圈运动与地面运动的关系。
规定：z ——地面产生的向上位移y ——线圈框架（惯性体）的向上位移x ——线圈相对磁铁的向下位移（x ＜0），并且：y z x =+1．弹簧克服惯性体重力后的拉力K FK F kx =- （2-1）2． 线圈受到的电磁阻尼力根据法拉第电磁感应定律，线圈两端输出的电动势为dtdxs dt dx dx d n dt d ne ⋅=⋅==φφ dxd ns φ=称为机电转换系数，也叫空载灵敏度。
线圈中的感应电流为：c o e ei R R R==+式中c R 是线圈内阻，o R 是线圈负载电阻。
感应电流受到的电磁力L F ：dtdx R s R e s i dx d n F L ⋅-=⋅-=⋅-=2φ （2-2） 3． 铝制线圈框架受到的电磁阻尼力当圆筒形铝制线圈框架在磁场中运动时，线圈框架内将产生涡电流。
涡电流产生涡旋磁场，此涡旋磁场与永久磁场相互作用的结果也是阻止线圈框架的运3动，这种电磁阻尼力与线圈框架相对磁铁的运动速度成正比：dtdxF T μ-= (2-3) 根据牛顿第二定律，将式（2-1）、（2-2）和（2-3）相加：2222222()k L T s dxF F F k x R dtd yd z d x M M dt dtdt μ++=-⋅-+⋅⎛⎫=⋅=⋅+ ⎪⎝⎭ 即 222221dtzd x M k dt dx R s M dt x d -=+⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅+μ （2-4） 一般式 2220222dtz d x dt dx h dt x d -=++ω （2-5）MRs h 2/2+=μ——衰减系数，M K /0=ω——自然频率 。
地震检波器原理与结构
地震检波器原理与结构
感应器是地震检波器的核心部分，主要用来感知地面振动。
感应器通
常由一个质量较大的物体和一个灵敏度较高的传感器组成。
当地面发生振
动时，传感器会感受到振动，并将其转化为电信号。
感应器的灵敏度相当
重要，因为它能够决定地震波的最小记录幅度。
记录器主要用来记录地震波传播过程中的振动情况。
记录器一般由一
个电子振动传感器和一个数据存储设备组成。
传感器会将传感器接收到的
振动信号转化为电信号，并将其传输给数据存储设备。
数据存储设备一般
是一个数字式或模拟式的存储器，可以记录地震波传播过程中的振动参数，如振幅、速度和周期等。
记录器还可以通过无线通信技术将记录的数据传
输给地震观测中心。
除了上述的基本结构，地震检波器还可以有许多其他的组成部分，如
防护外壳、天线、无线通信设备等。
防护外壳主要用来保护地震检波器免
受外界环境的影响，如风雨、灰尘和温度等。
天线用来接收或发送无线信号，以便地震检波器可以与其他设备进行通信。
无线通信设备可以使地震
检波器能够远程传输数据，方便地震观测人员对地震波的监测和分析。
综上所述，地震检波器是一种用于监测地震活动的仪器。
它的原理基
于地震波传播和能量传输的物理特性。
地震检波器主要由感应器、记录器
和电源构成，通过感知地面的振动并记录振动情况，来获取地震活动的相
关信息。
地震检波器的结构可以根据需要进行适当的调整和扩展，以满足
实际的观测需求。
地震检波器
(1)电动式检波器的幅频特性如图式： ①当阻尼系数 D=h/ω0 1/ 2 时，G(ω)将出现尖峰。 ②当 D=h/ω0 1/ 2 时，没有尖峰出现。
D=h/ω0 1/ 2
③当 D=h/ω0 1/ 2
时，刚好不出现尖峰，或 者说尖峰出现在无穷远处， 这种状态称为最佳阻尼。
（2）电动式检波器 的相位特性为：
一、涡流检波器的传递函数 涡流检波器的运动方程为：
2 d 2x dx d z 2 2h ω 0 x 2 dt dt dt 2
2 E ( j ) 传递函数为： H ( j ) G 2 Z ( j ) 0 2 j 2h
振幅特性为：H ( ) H ( j )
•
压电检波器在水中的使用
压电检波器用于海上勘探
超级检波器
• 超级检波器的原理和结构与电磁感应式 检波器完全一致，区别主要在于检波器 的制造工艺和器件材料，实质上，超级 检波器就是传统检波器的改进型。
数字检波器
• 数字检波器的核心是MEMS (Micro Electro Mechanical System，即(微电子 机械系统)技术，这种技术就是以硅材料为 基底，采用微机械加工工艺和IC工艺加工 出差动电容式微机械加速度计。这种加速 度计(数字检波器)是集微型传感器、执行 器、信号处理器以及控制电路、接口电路、 通信电路和电源为一体的微型机电系统。
d x dx d z 2 2h ω 0 x 2 2 dt dt dt
二、输出电压方程和固有振动
电动式检波器的输出电压方程为：
dV dV d z 2 2h ω 0V G0 3 2 dt dt dt
2
3
电动式检波器的固有振动有三种情况：欠阻尼、过阻 尼和临界阻尼，振动波形如下页图示：
地震仪器基础检波器
•
•
海上勘探事业部
• 转速传感器----就是旋转编码器，将转速转换成脉冲波（5VDC)送入
PLC或其它处理器进行处理。 电流传感器----就是电流变送器，将0-5A或更大的电流信号转换成 4——20mA或0——20mA的标准控制信号给处理器。 电压传感器----就是电压变送器，将0——100V或更大的电压信号转 换成0——10V的标准控制信号给处理器。 振动传感器----检测机械设备的振动，进行线性输出或继电器输出。 霍尔传感器---- 就是电感式的接近开关，采用霍尔原理。检测距离 不会超过10mm。输出信号一般都是直流三线制的PNP或NPN输出。 缸压传感器——就是压力传感器，可以输出继电器信号也可以是线性 信号。 空气流量传感器——可以输出继电器信号或电压、电流的线性信号。 氧传感器 —— 节气门位置传感器 温度传感器 ——这个一般都是线性的电压输出。并且要配合温控器 使用
海上勘探事业部
• 地震勘探中实际的地震信号可以从μV级到1V以上，其动态范围大于120dB。 • •
目前仪器记录动态范围已达120dB以上。然而仪器所能记录的信号，必定是 检波器所能响应的地震信号。通过仪器所记录下来的地震信号的动态范围， 首先取决于检波器本身的动态范围 众所周知，国内的勘探装备现在几乎全是24位高精度遥测地震仪，仪器本身 的有效动态范围已达到120dB以上(理论值140dB)，想在仪器本身提高勘探质 量难度已很大，而与之配套的地震检波器其动态范围。 检波器动态范围一览表 动态范围(dB) 53.97 60 66.02 73.98 80 失真度（％） 0.2 0.1 0.05 0.02 0.01 目前，国内检波器的失真指标要求在0.2%以下，其动态范围小于60dB，不及 仪器动态范围的一半。 可见，如何提高检波器自身的动态范围，已成为提高地震勘探质量的瓶颈， 虽然对提高检波器的动态范围到底对地震勘探质量的能提高多少，目前没有 量的概念，但是，检波器的动态范围越大，其地震数据就越能真实的反应地 质概貌，这是物探专家们的共识。所以说，低失真的检波器是勘探业内一直 追求的检波器。这是本系列检波器要解决的目标之一。
地震检波器的分类及应用
地震检波器的分类及应用
地震检波器是一种用于检测地震波的传感器，它可以将地震波转化为电信号，然后通过数据采集系统记录下来。
地震检波器的分类及应用如下：
- 按频率响应范围分类：
- 宽频带地震检波器：这种检波器的频率响应范围较宽，可以检测到不同频率的地震波，适用于地震监测和研究。
- 高频地震检波器：这种检波器的频率响应范围较高，可以检测到高频地震波，适用于浅层地震勘探。
- 按使用环境分类：
- 陆地地震检波器：这种检波器适用于陆地环境，可以检测到地震波在不同介质中的传播情况。
- 海洋地震检波器：这种检波器适用于海洋环境，可以检测到地震波在海洋中的传播情况。
- 按工作原理分类：
- 压电地震检波器：这种检波器利用压电材料的压电效应，将地震波转化为电信号。
- 电磁地震检波器：这种检波器利用电磁感应原理，将地震波转化为电信号。
地震检波器在地震监测、地震勘探、地球物理研究等领域有着广泛的应用。
在地震监测中，地震检波器可以检测到地震波的到达时间、强度、频率等信息，为地震预警和地震研究提供数据支持。
在地震勘探中，地震检波器可以检测到地下不同深度的地震波，为地质勘探提供数据支持。
在地球物理研究中，地震检波器可以检测到不同类型的地震波，为地球物理研究提供数据支持。
地震检波器
涡流式
涡流式地震检波器是美国OYO公司1984年研制成的一种检波器。它是利用惯性部件和固定在机壳里的永久磁 场的相对运动产生涡流，涡流又使固定在机壳里的线圈感应出电压和电流的原理而制成的。一个固定的圆柱形磁 铁沿中央轴安装在机壳内，线圈固定地绕在永久磁铁的外面，非磁性可运动的铜环由弹簧悬挂在磁铁和线圈之间 构成惯性部件。当机壳被地面振动驱动时，固定在机壳内的永久磁铁和铜环之间的相对运动在铜环中形成涡流， 涡流的变化引起次生的变化磁场，变化的磁场在固定的线圈中产生电动势。铜环内涡流的大小与检波器外壳的运 动有关，它本质上是一种对外壳位移加速的传感器。它的结构特点是活动的惯性体，与输出端没有电连接，这就 大大提高了检波器的可靠性，并且其感应电动势随频率的增加按6dB/oct斜率上升(dB为分贝，oct为倍频程)，这 种特性可以部分补偿地震信号因大地吸收衰减而造成的高频损失。因此，用这种检波器可以提高地震勘探检波器(MEMS)是微机电机械传感器(Micro—Machined Electro Mechanical Sen—sor)的简称。 它是一种微米级的类似于集成电路的装置和工具，现已应用于工业、汽车、国防、生命科学和日常生活。MEMS技 术是从早期的汽车轮胎压力传感器到为开发气囊而进行的汽车撞毁试验以及航空电子等大冲击量检测设备而逐渐 发展而来的。
地震检波器
水中的地震波转换成电信号的机电转换装置
01 电动式
03 涡流式
目录
02 压电式 04 数字MEMS
地震检波器是把传输到地面或水中的地震波转换成电信号的机电转换装置，它是地震仪野外数据采集的关键 部件。陆上地震勘探普遍使用电动式检波器，海上地震勘探普遍采用压电式检波器。涡流检波器是20世纪80年代 发展起来的一种新型检波器，（2016年）受到与重视的是基于微机电机械传感技术（MEMS技术）的数字地震检波 器。
地震勘探仪器简介
• 2．集中式的数据采集系统
• 对于一个地震信号的记录通道，是把检波器接收的信号通过电缆输至 前放、瞬时浮点放大器（主放）、模数转换器（A/D）记录器等数据 采集部件，即把信号的处理（前放滤波）、数字化（主放、A/D转换） 和记录（格式编排与磁带记录）集中在中心站（主机），故常规地震 仪又称为集中式数据采集系统。对于模拟信号的处理电路是多路并行 通道，而其后的信号的数字化、编排等则是一路串行通道。
检波器
前放Leabharlann 滤波器多路开 关主放
模数转 换
传统的采集电路
检波器
前 放
模数转换
新一代仪器的采集电路
• 目前，大家所说的新一代遥测地震仪主 要是指第二种，这类仪器的主要标志是 去掉了以前仪器中的模拟滤波器、转换 开关、主放等模拟部件，出现了定点的 24位A/D转换器，该类仪器具有以下几方 面的优点：
• 1．提高了信号的保真度 • 由于去掉了模拟滤波器，就消除了该部件相位移所造成的零相位子波 畸变的问题。各地震道信号的相位与频率无关，也就是为线性相位或 零相位，从而提高了地震信号的保真度。 • 2．仪器的技术指标先进 • 由于取消了模拟滤波器、主放等模拟部件，使各地震道内的电路大为 简化，从而使各地震道内的性能指标（等效输入噪声、漂移、谐波畸 变、串音、动态范围等）得到了很大的提高。
三 新一代遥测地震仪
• 这里所指的新一代遥测地震仪是指1991年以后生 产的仪器，它又可分为两种类型。一种是1991年 美国的I/O公司生产的第一代System Two仪器，它 是一种有线遥测系统，与常规地震仪相比，它取 消了多路转换开关和浮点放大器，采用了24位的 A/D转换器，详见下图。另一种是舍塞尔公司在 1992年生产的SN388仪器和第二代System Two仪器， 这两种仪器与上一种仪器相比又取消了模拟滤波 部件。类似的仪器还有美国HGS公司1992年生产的 VISION，法佛尔德公司生产的Telseis Star等。
地震检波器
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第二节 压电式地震检波器
压电效应：某些介质。当沿一定方向对其施力而使 它变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面 上便产生符号相反的电荷（作用力方向改变时，电荷的极 性也随着改变）。当外力去掉后，又重新恢复不带电的状 态，这种现象称为压电效应。
压电陶瓷属于铁电体一类的物质，是人工制造 的多晶压电材料。它具有类似铁磁材料磁畴结构的 电畴结构。
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三、带电荷放大器的海上检波器
该电路传递函数为：V V0 c (1jCfjR fC )(R 1fjCRL)
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变换后可得带电荷放大的海上检波器的 传递函数为：
V P 0((jj ))G1 1 1 j1j 12
变压器耦合海上检波器阻抗匹配较好.
但是尽管带电荷放大器的海上检波器比变压器耦合 式海上检波器容易接受串音干扰，但它没有因为变压器 接受干扰而产生噪声，而且便于在勘探船上测试整个电 路，因此在海上勘探中得到广泛的应用。
R
Rd (RL Ra) Rd RL Ra
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传递函数为： 式中
Va(j) P(j)
(1 022)G j2D0
自然频率： 0
1
L1C (1
r1 R2
)
阻尼系数：
D
120(r1C
L1 R2
)
传输常数：
GK R2 R Ra n R2r1 Rr2 RLRa
其中 R2 n2(Rr2)
时，G(ω)将出现尖峰。
②当 D=h/ω0 1/ 2
时，没有尖峰出现。
③当 D=h/ω0 1/ 2
时，刚好不出现尖峰，或 者说尖峰出现在无穷远处， 这种状态称为最佳阻尼。
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五种地震检波器
地震检波器是一种将机械振动转换为电信号的地震勘探专用振动传感器，是槽波地震勘探仪器中接收地震信号的个器件，它的性能会影响地震勘探结果。
煤矿井下地震信号的信噪比较低、波形场复杂、地震勘探条件复杂，因此研制针对于槽波地震勘探的检波器非常重要。
实际勘探中应用为广泛的地震检波器为动圈式地震检波器。
随着技术和方法的不断创新，检波器类型越来越丰富。
我国开展了许多针对地震检波器的应用研究和试验工作，研究了三分量MEMS地震检波器、光学地震检波器、压电式地震检波器、电化学地震检波器等新型检波器。
1、动圈式地震检波器
根据资料显示，大部分槽波勘探都是使用动圈式地震检波器，它属于速度型地震检波器。
在使用动圈式地震检波器进行槽波地震探测时，经常检测到一种频率为400Hz 的形似自激振荡或感应干扰的现象。
经研究发现，它是由于两分量速度检波器中检波器芯体的高频谐振引起，术语称之为检波器二次谐振。
速度检波器的二次谐振属于机械谐振范畴，二次谐振现象在各种型号的动圈式地震检波器产品上都存在。
对于精度要求较高的槽波地震勘探而言，这种高频谐振就变得十分有害而不容忽视。
对于检波器的二次谐振现象，可以改用加速度检波器芯体，这样可以从根本上解决这个问题。
2、光学地震检波器
光学地震检波器主要是利用光波敏感元件的特性研制的，根据传感机理的不同可以分为强度调制型、光纤光栅型、马赫–曾德尔干涉型、迈克尔逊干涉型、萨格纳克干涉型、法布里珀罗干涉型、光纤激光型以及光栅型等，各种类型的光纤地震检波器研究取得了不少实验室及实际应用成果。
光学检波器具有灵敏度高、安全可靠、频带宽、动态范围大、适应性强等优点。
光学检波器有较强的抗电磁干扰能力，是未来地震检波器有可能采用的主要技术之一。
但光学检波器制作工艺难度大、成本高，目前广泛应用于井下槽波地震勘探尚有难度。
3、电化学地震检波器
电化学地震检波器是利用电化学原理，将振动信号转换为电信号的检波器。
近年来，通过技术改进已经成功研制了实用的电化学地震检波器，并实现了产品化。
如俄
罗斯莫斯科物理工艺研究所研制的电化学地震检波器，能够检测振动频率响应范围为0.005~100Hz。
中国科学院电子学研究所研制的MECSS1-I与MECSS3-I型电化学检波器频率响应范围为1~70Hz，灵敏度达到100V/(m·s-1)。
电化学地震检波器与其他类型检波器相比功耗非常小，频率响应范围较小，且成本较高。
比较适用于频带要求窄、精度要求高的地震勘探。
4、电容式地震检波器
电容式地震检波器是根据两极板之间的距离、相互覆盖的面积、介电系数变化引起电容改变来设计的。
与单电容地震检波器相比，差动电容地震检波器的灵敏度提高了一倍，相对非线性误差大大减小。
由于模拟差动电容式检波器输出信号易受电磁信号干扰，已经逐渐被数字式差动电容检波器取代。
MEMS数字检波器其中核心部件就是差动电容式地震检波器。
5、MEMS地震检波器
MEMS(MicroElectroMechanicalSystem)检波器是目前性能较好的三分量数字地震检波器，是以硅材料为基底，采用MEMS技术，即微电子机械系统技术加工的差动电容式地震检波器。
21世纪初国外推出的VectorSeis系列和DSU系列数字地震检波器都是基于MEMS技术设计的微电子机械数字传感系统。
MEMS地震检波器结构精巧，灵敏度比动圈式地震检波器高，动态范围较大，同时实现了检波器的数字化，抗干扰能力强。
该类型地震检波器在实验室研制的性能效果较好，但是加工工艺为先进的MEMS技术，成本较高，在地震勘探过程中通常会使用几十甚至几百个检波器，因此将该类型检波器投入大型地震勘探生产实践还有一定的难度。
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