地震检波器测试仪的研制分析
地震检波器技术与应用研究
（ ３ ）个体 检波器之 间的性能指 标一致性 比较 差，这就会 给地震信号带来 一定 的偏差 ，也正是因为常规速度检波器存在 这些不足 ，后来有发展 了加速检波器、超级检波器和数字传感 器等，常规 的检波器 ， 对于地震波而言，存在一定 的信号误差 ， 这样就产生了加速度检波器 。
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工程技术
２ ０ １ ５ 年 ８月 ・ ５ ９・
地震检波器技术与应用研究
赵 继 革
中石化物探公 司 中原分公 司仪修厂 河 南濮 阳
４ ５ ７ ０ ０ ０
摘要 ：检 波器是地震勘 探 中不可缺 少的波传播部件 ，在生产和应 用过程 中通过技 术检验 来做好检 波器的质量控 制是保 障有效 对地震进行观察的手段 。为了保证地震统计的数据精 确性，这就要求检波 器性能和质量本着实用、便捷 的 目的 ，为 了检 波器更加
精确做相关的修改。 Fra bibliotek关键词 ：检波器；地震；仪 器；精确度 ；标准；技术 中图分类号 ：Ｔ Ｕ７ ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ １ ． ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）４ １ ． ０ ０ ５ ９ ． ０ １
检波器 的主要 作用 是从高频 调幅 波 中取 出单 项的包 络信 号，然后在利用过滤 电波除高频载波分量，实用低频信 号，因 此检波 电器通常含有非线性元器和过滤波两个 部分 。一般情况 下检波器主要是使用非线性元器件 ，常使用的有二极管和三极 管。 １检波器 的定义 检波器是将震动变为一种信 号的传感 装置，也可以说地 震 检波器 是把机械震动转化 为信号 的一种装置 。一般情况下检 波 器主要有两个部分组成一个是机械部分另一个是 电负载的机器 组成部分，地震检波器 电学部分和机械部分组成一个整 体。 从使用环境上可 以分为 ，陆上检波器、沼泽检波器、海上 检波器 。从工作原理 上可 以分 为，动 圈式检波器、压 电波器 、 数字传感器 ，按照输出信 号所有跟踪 的物理量分为，速度检波 器 、加速检波器 。 检波器也可 以简单 的划分 为三种 ，分别为磁通式 、变磁阻 式 、压 电式 。由于动圈式检波器的输 出和 电压与线圈有关系， 这种检波器也被 叫做速度检波器。我国路上地震勘探工作大部 分使用变磁通式检波器 。根据不同的用途，也可 以把地震检波 器分为地面检波器和沼泽检波器以及井 中检波器等 。 ２ 检波器的工作原理 检波器可 以简单 的分为外壳、圆柱行磁钢 、环形弹簧片等 。 般情况下可 以分为传统的检波器和新兴的检波器 。传统 的陆
地震勘探检波器原理和特性及问题分析.
地震勘探检波器原理和特性及问题分析2010-07-19
在地震勘探工作中,由于对检波器的原理和性能了解和认识得不够,致使在检波器的选择和使用上存在着一些不当之处,不清楚检波器的.参数与响应特性之间的关系,以及这些参数对地震信号的影响,在检波器使用和对比时往往针对性不强.为此,从检波器的振动力学原理入手,分析了位移、速度和加速度3种类型检波器的频率响应特性,并阐述了检波器不同的机电转换原理;在此基础上,深入分析了检波器的特性参数对地震信号的影响以及地震勘探对检波器性能和参数的要求.根据地震勘探中地震波冲击振动信号的特点,认为具有频率范围宽、动态范围大、失真度小、灵敏度高、检波器允差小等特点的检波器才能满足地震勘探的需要.同时,对目前检波器使用中的一些做法进行了探讨,尤其是检波器对比试验中存在的问题.综合分析认为,只有掌握了检波器的原理、性能和参数,才能正确地选择和使用检波器.
作者：吕公河 Lv Gonghe 作者单位：中国石油化工集团公司胜利石油管理局地球物理物探开发公司,山东东营,257100 刊名：石油物探 ISTIC PKU 英文刊名：GEOPHYSICAL PROSPECTING FOR PETROLEUM 年，卷(期)：
2009 48(6) 分类号：P631.4 关键词：地震检波器检波器性能特性参数振动系统机电转换原理频率响应特性seismic geophone geophone performance characteristic
parameters vibration system electro-mechanical transform principle frequency response characteristics。
新型物探地震检波器技术研究
一
种 新 型 的光 栅 地 震 检 波 器 ， 分 析 了其 工 作 原 理 和 优 势 ， 通 过研 究 提高 了物 探 地 震 检 波 器 的精 度 和 准确 性 。
１物 探 地 震 检 波 器 分 析 研 究 地 震 勘 探 技 术 主要 包 含 三 个 方 面 的 工 作 ，野 外 地 震 波 的 发 射、 信号 的收集和处理 、 地 震 勘 探 技 术 的资 料 解 释 。 地 震 勘 探 仪 的 作 用 是 采 集 和计 量 地 震 波 信 号 ，地 震 检 波 器 则 是 将 接 收 到 的
物 探 技 术 是 寻 找 油 气 资 源 需 要 用 到 的 重 要 手 段 ，物 探 技 术 可 以根 据 地 下 地 层 流 体 和 岩 石 的性 质差 异 。利 用 特 定 的技 术 手 段 来 获 得 地 下 地 层 岩 石 和 流 体 的情 况 。 地震 勘 探 技 术 是 油 气 资
源 物 探 的重 要 方 法 之 一 。该 方 法 利 用地 震 波 在 地 层 中传 播 过 程 中的变化 。 来确 定地层 的地质构 造 ， 从 而 确 定 地 下 的油 气 资 源 。 经 过 大 量 的 油 气 勘 探 实 践 表 明 ，地 质 勘 探 技 术 是 寻 找 油 气 资 源 的有 效 途 径 之 一 。随 着 现 代 地 震 勘 探 理 论 和 技 术 的 不 断 发 展 ， 地 震 勘 探 新 技 术 新 方 法 不 断 发 展 应 用 。地 震 勘 探 技 术 已 经 取 得 了 许 多重 要 的 成 果 。地 震 勘 探 技 术 的 发 展 也 得 益 于世 界 对 石 油 资 源 需 求 量 的 不 断 增 加 。许 多 国 家 和 石 油 企 业 在 石 油 勘 探 领 域 投 入 大量 的人 力 和 物力 来 提 高物 探 技 术 的 准确 性 和 勘 探 效 率 。
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。
地震勘探检波器原理和特性及有关问题解析
地震勘探检波器原理和特性及有关问题解析摘要:地震勘探检波器的应用，能够接收地震信号，在地震勘探中起到了非常关键的作用。
本文在分析地震勘探检波器原理及特性的基础上，进一步对地震勘探检波器相关问题及排除方法进行分析，以期为地震勘探检波器的正确、科学使用提供有效建议。
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关键词:地震勘探检波器;原理;特性;问题在地震勘探工作中，检波器主要的作用为接收地震信号，属于对地震信号进行接收的前段环节，投入应用能够以直接的方式感知大地质点振动。
但是，从实际工作来看，倘若不能了解地震勘探检波器的原理和特性，那么在使用过程中将会出现一些问题，从而影响地震勘探效果[1]。
基于地震勘探工作的效率提升角度考虑，本文便有必要对地震勘探检波器原理和特性及有关问题进行分析。
1.地震勘探检波器原理及特性分析1.1地震勘探检波器原理对于地震勘探检波器来说，属于一种振动传感器，其工作原理和振动传感器相同，为一个单自由度的振动系统。
以感应振动信号的物理量差异，可细分为三类传感器，即:位移传感器、速度传感器以及加速度传感器。
但是，不论哪一类型的振动传感器，均对当中的一个物理量感应，切主要以输出的电信号和哪个物理量成正相关为准则[2]。
此外，从地震检波器的机电转换来看，其主要作用为把振动系统感应的振动信号等比例地转换成电信号。
根据转换原理角度来看，涵盖的检波器较多，如:电磁感应检波器、电容检波器以及压电检波器等。
1.2地震勘探检波器特性从地震勘探检波器的特性来看，主要有两类:其一为动态特性;其二为静态特性。
两方面的特性对检波器的品质有非常重要的影响。
对于动态特性参数来说，涵盖了固有频率、阻尼系数、频率响应范围以及频率特性等等。
对于静态特性参数来说，涵盖了有线性度、灵敏度、分辨率以及稳定性等。
用于地震勘探的新型高精度地震检波器研究_唐东林
振 动 与 冲 击第27卷第2期J OURNAL OF V IBRAT I ON AND SHOCKVo.l 27No .22008用于地震勘探的新型高精度地震检波器研究基金项目:石油天然气装备教育部重点实验室资助项目:2006STS04收稿日期:2007-04-13 修改稿收到日期:2007-06-04第一作者唐东林男,博士,副教授,1970年11月生唐东林, 梁 政, 陈 浩(西南石油大学机电工程学院,成都 610500)摘 要:论述了一种新型适合高分辨率地震勘探的高灵敏度、低失真度的高精度地震检波器。
为使检波器获得高灵敏度、低失真度,对检波器内的电磁场进行了系统的研究。
研究表明:要获得高灵敏度、低失真度的高精度检波器,检波器必须具有磁感应强度高而均匀的气隙磁场。
采用辐向磁场磁路设计和检波器结构优化设计。
设计中采用辐向冲磁的F eCo 基磁钢和专业的磁路设计软件。
所设计的检波器获得了理想的气隙磁场,气隙磁场中均匀场的宽为13mm,磁感应强度为560mT.所设计的检波器特性参数为:频率:f =10H z ?2.5%灵敏度:S =280mV /c m /s ?2.5%阻尼:b =0.7失真度:d <0.05%。
关键词:检波器;磁场;灵敏度;失真度中图分类号:T P212.12 文献标识码:A高精度,高分辨率的精细石油地震勘探,要求采集的数据必须能达到高分辨能力、高信噪比、高保真度、高清晰度、高精确度和高可信度(六高)。
只有采集到的数据达到/六高0的要求,才能实现真正的高分辨率数据处理,用地震勘探技术解决复杂地质目标的能力才能得到加强[1,2],而作为地震数据采集的地震检波器,就必须具有高灵敏度,高分辨率,低失真度的性能。
尽管利用ME M S 技术进行了微机电(ME M S )检波器[3,4]和微光机电(MO M ES)检波器[5,6]的实验研究,但由于电磁式检波器具有性能稳定、生产工艺成熟等很多优势,在今后相当长的时间范围内,电磁式检波器仍将是地震勘探中的主要采集仪器,仍将被广泛研究、使用,其研究目标是如何进一步提高检波器灵敏度、降低失真度以满足高分辨率的精细石油勘探。
一种压电加速度地震检波器的设计与研究
的速度 型测振传感 器 。经过 多年 的研究 和发展 ， 其性 能得
到了很 大提高 ， 出信 号大 ， 定性 也较好 ， 输 稳 但该 种检 波器 工作频率不 高 ； 年来 研 制的 涡流地 震 检波 器 ， 近 有灵 敏 度随激励频率增 高而增大 的特性 ， 高频灵 敏度 的增加有 助 于补偿信号 由于大地 传播 而急剧衰 减 的高频成分 ， 这对 提
器和压 电加速度地震检波器 主要指标 测试和理论及现场试 验结果表 明 ： 压 电加 速度检波 器具有较 好 的 此 低频和高频响应特性 以及较高 的灵 敏度 ， 是一种较好 的检波方法 。
关键词 ：压 电； 速度 ； 加 地震检波器 ；灵敏度
中 图分 类 号 ：Ｐ ３ ． ３ ； Ｈ ６ ． ６ １４＋ ３ Ｔ ７ ３ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ － ７ ７ ２ ０ ） ８ ０ ２ －０ ０ ０ ９ ８ （ ０ ７ ０ － ０９ ３
感元件 ， 且敏感元件采用 了叠层组合结构 ， 内部各部件问刚 性连接 ， 其灵敏度较高 、 定性 好 、 电磁 干扰 能力强 。 稳 抗
１ 压 电 加 速 度 地 震 检 波 器 的设 计
１ １ 工作 原理 和 结 构特 点 ．
压 电加 速度型检波器是以压电系数较大 的压 电陶瓷作
维普资讯
２０ ０ ７年 第 ２ ６卷 第 ８期
传感 器与微系统（ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃｏｙｔ ｅｈｏｏｉ ） Ｔａ ｓｕｅ ｄＭｉｒ ｓ ｍ Ｔ ｃｎ ｌ ｅ ａ ｓ ｅ ｇｓ
２ ９
一
种 压 电加 速 度 地 震 检 波器 的 设 计 与 研 究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
‘ 为压 电元件 ， 这样 ， 以提高 压 电检波 器 的固有频 率 ， 利 可 有 于提高检波器 的灵 敏度 。通过 检测压 电检波器产 生的电荷 量 Ｑ与大地振动加速度 ｎ的关系 ， 而检测地层的特性 。 从
地震压电检波器及其测试仪原理与测试方法
地震压电检波器及其测试仪原理与测试方法12 易碧金穆群英()11 中油集团东方地球物理公司装备研究中心河北涿州 072751() 21 西安石油仪器总厂西安 710049摘要 :随着勘探和生产技术的发展 ,压电传感器在地质勘探中的应用越来越多 ,本文从分析压电检波器的原理出发 ,对目前地震勘探中的几种检波器测试仪的测试原理和测试方法进行了详细的介绍。
关键词 :压电检波器对比测量灵敏度声场) 1 所示。
它可被看作是单自由度二阶力学系统 , 图 1 概述由于原始地震数据的准确性与可靠性取决于地其运动状态的微分方程为 :2 震检波器与数字地震仪的性能 ,在地震勘探中必须 d x d x ( )( )m + c 1 + k x = F t2 d t d t 对检波器性能定期作检测分析和记录。
对于常规动压电压敏型检波器的有阻尼谐振频率为 : 圈式检波器 ,因其用量大 ,目前测试设备比较多 ; 对 1 2 2于压电检波器 ,由于其过去用量相对较少 ,所以有关ω2 -( ) f = c n π 2() 压电检波器或水听检波器的测试设备也很少。
但ω k/ m ; k - 组合刚度 ; m - 质量 ; c - 阻尼式中 :=n 随着勘探的发展 ,对水网和过渡带地区的勘探逐渐系数。
压电压敏型检波器的灵敏度定义为输出量普及 ,作为水中传感器的压电检波器的使用也越来与被越多 ,生产压电检波器的厂家也越来越多 ,国内外勘测物理量的比值 :探施工单位对压电检波器的性能作定期测试分析的 Q ( )要求也越来越强烈。
为了加强对压电检波器的管理 K3 = Q P 和性能测试 ,加强对各种物探仪器设备技术指标的式中 : K - 压敏型检波器的电荷灵敏度 ; Q - 压Q 定量评价与检定 ,合理地评价其使用价值 ,满足质量敏型检波器的输出电荷 ; P - 压力。
控制要求 ,一些单位生产了专门测试压电检波器的测试仪器。
然而目前能够对压电检波器的性能作测试分析的仪器很少 , 严重影响了地震勘探的质量。
新型MEMS地震检波器的研究
新型MEMS地震检波器的研究近年来，地震活动的频率和强度明显增加，对于地震监测和预警手段的需求也越来越高。
传统的地震检波器利用地震波传播引起的地表震动来监测地震活动，但其体积庞大、布设困难、价格高昂等问题限制了其在地震监测领域的应用。
因此，研究和开发新型MEMS地震检波器具有重要意义。
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是一种微小机械系统，利用微纳尺度的材料、结构和技术制造出具有机械和电子功能的微小设备。
相比传统的地震检波器，MEMS地震检波器具有体积小、能耗低、精度高、响应快等优势，因此成为了地震监测领域的一个研究热点。
目前，研究人员主要关注MEMS地震检波器的设计和制造技术，以及其在地震监测中的应用。
在设计和制造方面，MEMS地震检波器通常由传感器和数据处理器两部分组成。
传感器用于测量地震波的震动信号，并将其转换为电信号；数据处理器则对传感器采集到的信号进行处理和分析，得出地震的参数如震级、震源位置等。
MEMS地震传感器的核心技术是微机电系统技术。
通过微机电系统技术，可以将传统的地震传感器做成微小的MEMS传感器，使得其能够实现原位检测和高精度测量。
目前，研究人员已经成功开发出多种类型的MEMS地震传感器，如微型加速度计、微型压电传感器等，这些传感器在地震监测中具有重要的应用价值。
MEMS地震检波器在地震监测中的应用主要体现在以下几个方面。
首先，通过部署大量的MEMS地震检波器，可以实现对地震活动的实时监测和跟踪，提供更准确的地震预警和应急响应；其次，MEMS地震检波器具有较低的功耗和较长的寿命，能够长期稳定地工作，减少人工维护和更换传感器的成本；此外，MEMS地震检波器在灾后评估和地震学研究等方面也有重要的应用。
然而，MEMS地震检波器在实际应用中还面临一些挑战。
首先，MEMS地震检波器的制造和封装技术仍存在一定的难题，需要进一步提高。
其次，MEMS地震检波器的可靠性和稳定性问题需要解决，确保其在恶劣环境下能够正常工作。
地震仪器中地震道检波器的测试原理和方法
地 蔑 检波器的性能 测试亦 受到许多 因素
。
本 文从 检 波器 的结 构 及 工 作 原理 出 发 系 统 地 阐述 了 地 震 仪 器 中对 检 波器 ( 串 ) 的测 试 原 理 和 测 试 方 法
、
对
野 外 施 工 中正 确 测 试 快 速 判 断和 排 除 检 波 器 ( 串 ) 故 障 提 高 数 据 采 集 质 t
—
十
稳 态枪 出和 暂态
器 的 自然 频 率 时 则 电 流 超 前 于 电 压 ; 只 有 当 振 荡 器 的 频 率 等 于 检 波 器 的 自然 频 率 时 两 者 才 能 重 叠 图
, , 。
,
3
是 测 量 检 波 器 阻 尼 的线 路 原 理 图
,
。
继 电器
吸 合 时 直 流 电压 接 通 到 检 波 器 的 线 圈 上 当 继 电 器 开启 后 线 圈 自 由振荡
,
有极 大 的帮 助
。
主题词
检波器
脉冲
响应
性 能 测试
。 ,
检波 器 的 结 构 及 工 作 原 理
在讨 论 地 震 道 检波 器 串 的性 能 测试 以 前 我 们 先 来 简 单 分 析一 下 检 波 器 的结 构 及 工 作 原 理 器 的 种类较 多 现 以 陆 用 动 圈检波 器 为例
, 。 。 ,
。
:
,
这 两 点 缺一不 可
,
。
因 为这 种测 定是 我
式 中 C 为临 界 阻 尼
:
。
。
们 在使 用 和 测 量 检 波器 时 进 行 数据 对 比和 判 断 其 好坏 的 依 据
(5 )
。
光纤布拉格光栅地震检波器的研究与应用
第 ２３卷
第 ２期
地
球
物
理
学
进
展
Ｖｏ ． ３ ｏ ２ Ｉ２ ．
Ａｐ ． ｒ ２ ０８ ０
２０ ０ ８年 ４月 （ 页码 ：２ ￣６ ６ ６２ ２）
ＰＲ０ ＧＲ ＥＳＳ Ｉ Ｎ ＧＥ０ ＰＨ Ｙ Ｓ ＣＳ Ｉ
光 纤 布 拉 格 光 栅 地 震 检 波器 的研 究 与应 用
（ ｈ ｎ ｘ Ｋｅ ａ ｏ ａｏ ｙｏ Ｐ ｏｏ ｌ ｒｃＳ ｎ ｉｇ Ｌ ｇ ｉ ｇ，Ｘｉａ ｈ ｙ ｕ Ｕ ｉｅ ｓ ｙ，Ｘｉａ １ ０ ５ ｈ ｎ ） Ｓ ａ ｎ ｉ ｙＬ ｂ ｒ ｔｒ ｆ ｈ ｔｅｅ ｉ ｅ ｓｎ ｏ ｇ ｎ ｔ ’ ｎＳ ｉ ｏ ｎ ｖ ｒ ｉ ｔ ’ ｎ ７ ０ ６ ，Ｃ ｉａ
ＦＢＧ ｅ ｉ ｇ ａ ｅ ｍ ａ ｎ ｙ ｄ ｓ ｒｂｅ ｓ ｎｓｎ ｒ ｉ ｌ ｅ ｃ ｉ ｄ． Ｔｈｅ ｓ ｕｄ ｎ ｐｐｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ＦＢＧ ｅｓ ｏ ｅｅ ｒ ｏｖ ｄ ｄ． ｔ ｙ ａ ｄ ａ ｉ ｔｏ ｆｔ ｃ ｓ ｉｍ ｍ ｔｒ ａ ｅ ｐｒ ｉ ｅ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄ ｆｂ ｒ Ｂｒ ｇ ｒ ｔｎｇ， ｏ ｏｎｅ， ｂ ａ ｉ ｅ ｏ ｙ ｒｓ ｉｅ ａ ｇ ｇ ａｉ ｇｅ ｐｈ ｖｉｒ ｔｏｎ ｓ ｎｓ ｒ
Ａｂｓｒ ｃ Ｆｉ ｒＢｒ ｇｇ Ｇｒ ｉ ｅ ｓ ｍ ｏ ｌ ｔｏｎ ｔｃ ｔａ ｔ ｂｅ ａ ａｔｎｇ ｓ ｉｍ ｄｅ ｄｕ ａ ｉ ｅ ｈｎｏ ｏ ｓ ｔ ｗｅ ｔｋｉ ｆ ｓ ｉｍ ｅ ｏｄ ａｔｏ ｔｃ ｏｌ ｙ． ｌ ｇｙ ｉ ｈｅ ｎｅ ｓ ｎｄ ｏ ｅ ｓ ｄ ｍ ｕｌ ｉｎ ｅ ｈｎ ｏｇ Ｔ ｈｅｒ ｓ ｔｏ ｈ ｘｐｅ ｉ ｅ ｎｄｉａ ｅ ｈａ ｈｅ Ｆｉ ｅ ａ ｇ Ｇ ｒ ｔｎ ｏｐｈ ｅ ｕｌ ｆ ｔ ｅ ｅ ｒｍ ｎｔｉ ｃ ｔ ｓ ｔ ｔｔ ｂ ｒ Ｂｒ ｇ ａ ｉ ｇ ｇｅ ｏｎｅ ｈ ｄ ｒ ｂａ ａｓ ｗｉ ｅ ｎｄｗｉ ｈ， ｂｅ ｔ ｒｓｔ ｉｉｙ， ｄｔ ｔｅ ａｂｌｔ
基于STM32的便携式地震检波器测试仪的设计
基于STM32的便携式地震检波器测试仪的设计李科;陈紫强;谢跃雷【摘要】针对地震检波器测试仪不易携带、功耗大、工作不稳定、抗干扰能力弱、存储容量小等问题,设计一种基于STM32单片机的便携式地震检波器测试仪.该检波器测试仪以STM32单片机为主控核心,从高精度的24位AD采集芯片采集检波器响应数据,经数字滤波后存储到16 GB的TF卡中,并根据检波器参数计算公式测试检波器的灵敏度、自然频率、阻尼系数,判断检波器是否正常工作.实验测试结果表明,设计的检波器测试仪能在有机械振动干扰环境下准确无误地对地震检波器进行测试,具有便于携带、工作稳定、功耗小、存储容量大、抗干扰能力强等特点.%The geophone tester is not easy to carry,the power consumption is big,the work is not stable,the anti-jamming ability is weak and the storage capacity is small,a portable geophone tester based on STM32 single chip is designed.The de-vice uses the STM32 microcontroller as the master core,collects the response data of the geophone from the high-precision24 bit AD acquisition chip,stores the data to the 16 GB TF card after digital filtering,and tests the sensitivity,natural fre-quency and damping coefficient of the geophone according to the geophone parameter calculation,so as to determine whether the geophone is working properly.The experimental results show that the tester isportable,stable,low power consump-tion,large storage capacity,stronganti-interference ability,and can test the geophone accurately in the environment with mechanical vibration interference.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】6页(P270-275)【关键词】STM32单片机;地震检波器;测试仪;干扰分析【作者】李科;陈紫强;谢跃雷【作者单位】桂林电子科技大学认知无线电与信息处理省部共建教育部重点实验室,广西桂林 541004;桂林电子科技大学认知无线电与信息处理省部共建教育部重点实验室,广西桂林 541004;桂林电子科技大学认知无线电与信息处理省部共建教育部重点实验室,广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TN763.1地震检波器是地质勘探中最重要的地震波传感器[1](以下简称检波器)。
检波器技术探讨剖析
谢谢！
数字传感器：
数字检波器原理
数字检波器原理如图所示。工作时质量体被迫随着 大地作同向运动，为强迫质量体恢复平衡，控制电路持续 采样测量C1与 C2的值，反馈电路据此跟踪调节加到上端 盖和下端盖上的电压 V1和V2，最终经由电路得到对应 检波器振动的数字信号输出。
数字传感器:
数字检波器技术指标
由于数字检波器与模拟检波器相比，在原 理结构上有质的突破，技术指标的描述方式也 各不相同。数字检波器传感的物理量是重力的 变化，加之直接输出数字信号（即有采集站功 能），因此数字检波器的特性指标主要是：动 态范围、频率响应、最大输入信号、采样率、 噪声、失真度、功率等，其中的最大输入信号 和噪声用重力加速度（g）表示。
模拟检波器：
检波器的串内组合
不管如何组合，组合后检波器的动态范围并 没有提高，但内阻和阻尼系数却发生了变化。由 于受个体检波器之间技术指标允许一定误差的影 响，组合后的检波器串整体性能与单只检波器的 性能就存在差别，例如引起噪声和失真加大、相 位相似性和幅度一致性降低、中心频率摆幅变宽 等。因此为了平衡组合误差，检波器串的组合应 该尽量以一串等效于单只检波器为佳，即串联的 个数应尽量与并联的次数一样。
认识与建议
八、地震检波器也是一个相当复杂的地震波接收 工具，并不能认定哪种有绝对的优势或不足，实 际应用时也不能认定哪种组合方式更为合理和有 效，要想得出一个完全适合所有条件的普遍结论 是十分困难的，也可以认为是不可能的，一切的 一切都必须从实际出发来选用检波器。数字检波 器在技术上有一定优势，但最终的使用效果还取 决多种因素，只有其它相关因素条件都具备时， 数字检波器的优势才能得到更好的发挥。
数字传感器:
数字检波器技术指标
地震检波器测试仪的研制分析
地震检波器测试仪的研制分析摘要：地震勘探是现阶段石油物探中较为常见的勘探技术手段，地震检波器作为一种较为广泛的期间，其自身的性能会直接影响勘探质量与精度。
对其系统分析，可以有效的提升整体的精准度。
基于此，文章主要对地震检波器测试仪的研制进行了简单的研究分析。
关键词：地震检波器；测试仪；研制；地震检波器作为现代天然气勘探技术的关键设备手段，在实践中有着重要的作用。
而受到环境等多种因素的影响，在工作中对于地震检波器的体积与功耗有着较为严格的要求。
研究低功耗、高精度以及大容量的地震检波器测试仪，可以为各项工作有序开展提供参考与支持。
1.地震检波器测试仪结构构成与原理1.1地震检波器测试仪结构构成地震检波器测试仪主要通过线圈、永久磁铁以及弹簧片共同构成，是一种质量提、弹簧以及阻尼共同构成的一种单自由度的振动系统。
地震检波器外壳主要在地面上安装，在地震波传达到地面之后，假设地面的相对原来位置上可以产生向上的位移，在忽略检波器与地面耦合性问题的时候，地面位移则就是检波器外壳向上的位移，而因为磁铁是与外壳固定在一起的。
因此，磁铁也会对所在位置产生一个相对于原来位置向上的位移，受到惯性因素的影响。
惯性体的位移则就会小于地面上的位移，与时弹簧则就会被拉伸，线圈相对于磁铁则就会呈现向下的位移。
研究单自由度振动系统，在其地面出现机械振动的时候，线圈会对磁铁的相对运动而切割磁力线，综合电磁感应原理，线圈中则就会产生一定的感生电动势，其具体的大小与线圈。
磁铁相对运动之间的速度为正比。
1.2地震检波器测试仪结构特点地震勘探是应用地球物理的重要构成内容。
其主要工作过程就是通过人工激发弹性波场，接收、记录波场的信息数据，通过分析处理之后推断分析地下地质的参数信息。
整体上来说，其包括了地震数据采集、资料处理以及资料解释等诸多环节内容。
地震检波器测试仪主要就是针对动圈式检波器，其主要通过上盖系统、外壳系统、磁系统以及弹性系统、线圈系统构成，其主要结构特点为：第一，双线圈结构线圈绕组是通过上下两个线圈绕组共同构成，其上下两个线圈绕组的绕相反的方向。
地球物理勘探中新型地震检波器的研究
地球物理勘探中新型地震检波器的研究針对常规地震检波器谐波失真度高、灵敏度低的问题，研究了地球物理勘探中一种新型磁环地震检波器。
从地震检波器的工作原理出发，探讨了新型磁环地震检波器的设计和实验，通过研究表明，新型磁环地震检波器能够很好满足地球物理勘探高精度、低谐波失真度的要求。
标签：地球物理勘探；地震检波器；精度；谐波失真前言：地震检波器是地球物理勘探中采集地震数据的重要仪器，其必须要有着较高的精度和较低的谐波失真度。
传统的地震检波器有着气隙磁场强度弱、均匀性差的缺点，其谐波失真度较高，使得在实际应用的过程中，检波器的灵敏度较差，容易导致检测结果失真，因此有必要研究一种高精度、低失真度的新型地震检波器。
本文以辐向磁场设计思路为基础，提出了一种新型磁环地震检波器，旨在为地球物理勘探中高精度检波器的研发提供参考。
1 地震检波器工作原理概述从本质上来讲，地震检波器属于传感器，其能够将地震勘探激发的地震波转换为电动势。
地震检波器在地球物理勘探中有着重要的应用，其主要采用磁电动圈式结构。
在地震勘探的过程中，不同地层会向地表反射地震波，地震波传递到地面会通过尾灯导致磁钢振动，磁钢和线架在振动作用下会产生相对运动，相对运动则会转换为电信号输出，从而完成地震波向电动势的转换[1]。
在理想的工作状态下，检波器工作频带内其输出和输入呈现线性关系，检波器的输入指的是地震波的速度和加速度输入，检波器的输出指的是电压输出。
但在检波器的实际应用过程中，其会受到弹簧片假频非线性以及气隙磁场不均匀的影响，从而导致谐波失真[2]。
因此，不仅要对弹簧结构进行改善，消除假频非线性影响，同时要对检波器电磁场内部气隙磁场进行研究，消除气隙磁场不均匀的影响。
2 新型磁环地震检波器的设计及实验2.1 新型磁环地震检波器的设计2.1.1 磁路设计分析要想提升地震检波器的灵敏度和准确度，避免谐波失真，保证检波器气隙磁场的均匀至关重要，磁场在轴向上不能出现分量，同时强度要大。
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地震检波器测试仪的研制分析
发表时间：2019-11-08T11:37:22.627Z 来源：《基层建设》2019年第22期作者：谢永红[导读] 摘要：地震勘探是现阶段石油物探中较为常见的勘探技术手段，地震检波器作为一种较为广泛的期间，其自身的性能会直接影响勘探质量与精度。
东方地球物理公司华北物探处河北任丘 062552
摘要：地震勘探是现阶段石油物探中较为常见的勘探技术手段，地震检波器作为一种较为广泛的期间，其自身的性能会直接影响勘探质量与精度。
对其系统分析，可以有效的提升整体的精准度。
基于此，文章主要对地震检波器测试仪的研制进行了简单的研究分析。
关键词：地震检波器；测试仪；研制；
地震检波器作为现代天然气勘探技术的关键设备手段，在实践中有着重要的作用。
而受到环境等多种因素的影响，在工作中对于地震检波器的体积与功耗有着较为严格的要求。
研究低功耗、高精度以及大容量的地震检波器测试仪，可以为各项工作有序开展提供参考与支持。
1.地震检波器测试仪结构构成与原理
1.1地震检波器测试仪结构构成
地震检波器测试仪主要通过线圈、永久磁铁以及弹簧片共同构成，是一种质量提、弹簧以及阻尼共同构成的一种单自由度的振动系统。
地震检波器外壳主要在地面上安装，在地震波传达到地面之后，假设地面的相对原来位置上可以产生向上的位移，在忽略检波器与地面耦合性问题的时候，地面位移则就是检波器外壳向上的位移，而因为磁铁是与外壳固定在一起的。
因此，磁铁也会对所在位置产生一个相对于原来位置向上的位移，受到惯性因素的影响。
惯性体的位移则就会小于地面上的位移，与时弹簧则就会被拉伸，线圈相对于磁铁则就会呈现向下的位移。
研究单自由度振动系统，在其地面出现机械振动的时候，线圈会对磁铁的相对运动而切割磁力线，综合电磁感应原理，线圈中则就会产生一定的感生电动势，其具体的大小与线圈。
磁铁相对运动之间的速度为正比。
1.2地震检波器测试仪结构特点
地震勘探是应用地球物理的重要构成内容。
其主要工作过程就是通过人工激发弹性波场，接收、记录波场的信息数据，通过分析处理之后推断分析地下地质的参数信息。
整体上来说，其包括了地震数据采集、资料处理以及资料解释等诸多环节内容。
地震检波器测试仪主要就是针对动圈式检波器，其主要通过上盖系统、外壳系统、磁系统以及弹性系统、线圈系统构成，其主要结构特点为：第一，双线圈结构线圈绕组是通过上下两个线圈绕组共同构成，其上下两个线圈绕组的绕相反的方向。
通过右手定测量则可以判断两个线圈绕组的感生电动势为相加。
在外界的磁场对机芯产生作用力的时候，其上下绕组产值的电动势可以相互抵消。
双线圈结构可以有效的消除外界磁场产生达到干扰电动势的特征，进而提升了检波器输出的真实度，强化了扶正特点。
第二，旋转线圈结构支撑线圈上下跳动的两个弹簧片之间还是存在一定的缝隙空间，上下弹簧片可以在缝隙空间中呈现平面内旋转的运动，会带动线圈异同转动，进而形成旋转线圈结构。
此种结构可以有效的防御外界因素因为碰撞振动或者跌落而对弹性系统造成的破坏与影响，有效的演唱了产品的整体应用寿命，改善了失真等问题。
第三，预应变弹簧片。
其充分的保障线圈中心位置与磁场中心保持一致，有效的提升了检波器的灵敏度，改善了检波器假频的问题。
第四，无扭丝输出充分的提升了产品整体的应用寿命，增强了其跌落性能。
第五，结构紧凑，体积相对较为小巧，便于携带。
2.地震检波器测试仪设计分析
2.1总体设计框图
测试信号激励源要通过CPU控制指令产生需要测试激励信号，将其施加到被测试的检波器上。
检波器响应信号通过前置电路预处理之后，通过数据采集电路、模板转换，其获得的数字信号传送分析给中央处理器，通过软件模型模块进行运算处理分析，进行存储，通过与事前存在的常用检波器参数对比，判断分析其是否合格。
CPU通过给数据采集模块发送控制指令，通过芯片控制电瓶，将其设定数据采集采集的采样率、分析采样长度、分析前后增益以及激励的具体种类、滤波防水等等，并且发送采集开始以及结束指令。
测试仪通过真彩色液晶触摸屏实现人机交互处理，用户操作可以通过触摸屏完毕。
通过数据采集、测试信号激励源以及触摸屏等相关模块进行处理，系统可以通过数据存储单元以及主机实现通讯以及编程接口处理。
2.2硬件构成
通在此测试仪中的主要硬件电路主要通过电路组成有激励源、ARM控制器以及显示电路、存储电路系统、采集电路、前置电路共同构成。
2.3软件系统
2.3.1总体设计流程
地震检测器测试仪硬件部件主要基于S3C2410处理器为主要核心系统。
软件系统通过层次化的系统结构进行设计，达到提升系统可移植性，达到增强系统安全性的目的。
其主要通过底层引导、设备驱动以及操作系统、用户应用层四个系统结构共同构成。
第一，底层引导层。
属于Bootloader程序，其主要的作用就是实现对Linux操作系统进行加载以及引导处理。
第二，设备驱动层。
不同硬件设备均存在对应的驱动模块信息，不同驱动模块可以为上层调用提供统一性的接口。
第三，操作系统层。
属于软件的核心，其主要就是负责系统的运作。
第四，用户应用层。
用户通过硬件数据采集以及信息数据运算处理、人机交互等检波器测试仪处理。
2.3.2系统软件设计
系统软件属于地震检波器测试仪的关键内容，可以通过人际交互界面显示数据测量的结果。
软件主要就是进行人机接口、数据测量以及处理分析，通过与下位机进行通信分析，达到控制下位机运行状态的目的。
系统通过QT开发用户界面，通过信号与槽的安全机制进行处理，实现了各个控件之间的协调工作。
通过图形设计器创新窗体，添加控件实现工程界面布局。
图形用户界面为上层软件是建立在底层驱动基础之上，利用调用底层程序的方式实现系统的各项功能，而达到人机交互的目的。
系统软件主要有主程序模块、数据处理模块以及通信模块三个部分。
主程序模块可以实现界面显示、人机接口以及输出控制等相关功能。
而数据处理模块则可以实现信息数据采集。
灵敏度计算等相关功能。
通信模块可以实现人机接口控制的相关测量控制命令处理。
结束语
地震检波器测试仪在地质勘探中具有重要的价值与作用。
通过嵌入式系统以及完善的硬件、软件系统的共同支持进行地震检波器的研制分析，可以提升整体的性能参数，进而完善地震检波器测试仪的各项功能与性能，充分的凸显其价值与作用。
参考文献：
[1].李建良，王亚伟，苏晓剑.差分式地震检波器测试仪的失真度测试研究[J].自动化仪表，2017（6）.
[5].李科，陈紫强，谢跃雷.基于STM32的便携式地震检波器测试仪的设计[J].桂林电子科技大学学报，2017（04）：16-21.
[3].郭磊.检波器测试仪的设计[D].
[4].杨雪，宋俊磊，王典洪.槽波地震勘探仪器的发展现状[J].煤田地质与勘探，2017（1）.。