地震检波器技术及应用 (1)

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五种地震检波器

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。

一种地震检波器同步触发428XL的方法及应用

ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＴＵＢＵＬＡＲＧＯＯＤＳ＆ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ初投稿收稿日期:２０１９－０９－０２ꎻ修改稿收稿日期:２０１９－１０－１１第一作者简介:徐积峰ꎬ男ꎬ１９７３年生ꎬ工程师ꎬ１９９４毕业于湖南株洲地质学校ꎬ一直从事仪器操作及维修工作ꎮＥ￣ｍａｉｌ:１１５９６２７８５７＠ｑｑ.ｃｏｍ经验交流一种地震检波器同步触发４２８ＸＬ的方法及应用徐积峰１ꎬ胡㊀婷２ꎬ孔令军１(１.山东煤田地质局物探测量队㊀山东㊀泰安㊀２７１０００ꎻ２.中国地质调查局天津地质调查中心㊀天津㊀３００１７０)摘㊀㊀要:常规的同步触发通常是仪器提供指令ꎬ由编码器㊁电台与爆炸单元共同完成ꎮ而在实际地震采集作业中ꎬ通讯㊁地形以及成型炸药的申请审批等会遇到各种困难ꎮ基于此ꎬ考察比较了４２８ＸＬ采集系统交叉站的ＸＤＥＶ２接口ꎬ探索出一种区别于有线放炮却更简便可靠的同步激发方式ꎬ并结合实际作业中的具体问题进行了简要的分析探讨ꎮ关键词:同步触发ꎻ交叉站ꎻＸＤＥＶ２接口ꎻＮＰ端口ꎻ爆炸时断信号中图法分类号:Ｐ６３１.４㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:２０９６－００７７(２０２０)０３－００９４－０３ＤＯＩ:１０.１９４５９/ｊ.ｃｎｋｉ.６１－１５００/ｔｅ.２０２０.０３.０２３ＡＭｅｔｈｏｄａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒ４２８ＸＬＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒｉｇｇｅｒｉｎｇＵｓｉｎｇＧｅｏｐｈｏｎｅＸＵＪｉｆｅｎｇ１ꎬＨＵＴｉｎｇ２ꎬＫＯＮＧＬｉｎｇｊｕｎ１(１.ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙＴｅａｍｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＣｏａｌｆｉｅｌｄＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＢｕｒｅａｕꎬＴａｉａｎꎬＳｈａｎｇｄｏｎｇ２７１０００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＴｉａｎｊｉｎＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙＣｅｎｔｅｒꎬＣｈｉｎａＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙꎬＴｉａｎｊｉｎ３００１７０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｔｒｉｇｇｅｒｓｉｎｓｅｉｓｍｉｃａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｒｅｕｓｕａｌｌｙｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｔｈｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄａｒｅｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙｔｈｅｅｎ￣ｃｏｄｅｒꎬｔｈｅｒａｄｉｏꎬａｎｄｔｈｅｅｘｐｌｏｓｉｖｅｕｎｉｔ.Ｈｏｗｅｖｅｒꎬｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｓｅｉｓｍｉｃａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎꎬｔｈｅｒｅａｒｅｖａｒｉｏｕｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎｃｏｍｍｕｎｉｃａ￣ｔｉｏｎꎬｔｅｒｒａｉｎꎬａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｒｏｖａｌｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓꎬｅｔｃ.ＴｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｂｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇＬａｕｘᶄｓＸＤＥＶ２ｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆ４２８ＸＬａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｌｏｒｅｓａｍｏｒｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅｗａｙｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈａｔｉｎｔｈｅｌｉｎｅｓｏｕｒｃｅｉｎｐｕｔ(ＬＳＩ).Ａｂｒｉｅｆｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｉｓｍａｄｅｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐｒａｃｔｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｔｒｉｇｇｅｒꎻＬａｕｘꎻＸＤＥＶ２ꎻＮＰｐｏｒｔꎻＴＢ０㊀引㊀言常规的同步触发通常是仪器提供指令ꎬ由编码器㊁电台与爆炸单元共同完成ꎮ但地震高山作业中由于通讯条件有限ꎬ存在一些常规爆炸单元无法克服的死点ꎮ为克服这种困难ꎬＳｅｒｃｅｌ公司曾开发出一种有线放炮系统(ＬＳＳ)ꎬ由有线放炮接口单元(ＬＳＩ)和握手联络单元(ＨＳＤ)两部分组成ꎬ提供了一种链接于任意两个采集链中间的移动编码器[１]ꎮ这种方式有效解决了通讯障碍ꎬ但并不能应用于重锤ꎬ夯击ꎬ电火花等无电雷管地震作业ꎮ考虑到当前爆炸用品的安全审批日益严格ꎬ且耗时长㊁成本高ꎬ需要一种无需电雷管和成型炸药的同步触发方式解决上述问题ꎮ基于此ꎬ利用４２８ＸＬ交叉站(Ｌａｕｘ－４２８)提供的ＸＤＥＶ２接口ꎬ探索出一种由地震检波器进行同步触发的方法:在４２８ＸＬＯｐｅｒａｔｉｏｎ之Ｅｘｐｌｏ－ＩＭＰＵＬＳＩＶＥ菜单窗口下ꎬ以Ｌａｕｘ之ＸＤＥＶ２端口的Ｐ㊁Ｎ两个接点为ＴＢ信号输入ꎬ作业测线采集链为传输线路ꎬ以爆竹火药等非成型炸药为爆炸源激发地震波ꎬ获得同步触发ꎮ此方法亦适合４０８ＸＬ系统ꎬ为方便论述ꎬ以４２８ＸＬ指代ꎮ１㊀地震检波器同步触发４２８ＸＬ方法同步触发是地震采集作业中对仪器设备最基本㊁最关键的要求ꎮ其延迟时间与数据采集的精确度密切相关ꎬ是仪器研发㊁生产与使用过程中一个至关重要的指标ꎮ４９２０２０年６月㊀徐积峰等:一种地震检波器同步触发４２８ＸＬ的方法及应用１.１㊀传统同步触发过程分析目前的地震采集作业中通常使用专业的编译码系统ꎬ需要利用电雷管引爆成型炸药ꎮ其过程完全依靠无线电台通讯和编译码器的指令完成ꎮ具体步骤(以４２８ＸＬ为例)为:①操作员发出点火指令Ｇｏꎬ激活采集排列ꎻ②排列激活后ꎬ由ＬＣＩ的Ｂｌａｓｔｅｒ端口ＭＮ产生点火信号ＦＯ(ＦｉｒｅＯｒｄｅｒ)ꎬ编码器确认点火指令后产生ＴＢ信号由ＬＫ回传Ｂｌａｓｔｏｒ输入仪器ꎬ激活同步采集ꎮ同时ꎬＦＯ由电台传自译码器启动爆炸端口瞬时放电ꎮ在此过程中ꎬ基于同步的目的ꎬ要求雷管最好为瞬发雷管ꎬ如果雷管有时断ꎬ则采区内所有雷管的延迟时间必须一致ꎻ同时采区内无线电通讯状况良好ꎬ无线中继延迟时间一致ꎬ且不能超过一个采样间隔ꎮ这两个条件缺一不可ꎮ但在实地的野外采集中ꎬ采区山高林密ꎬ无线电台盲区很多ꎬ或者雷管炸药审批手续繁复ꎮ加之地形复杂ꎬ震源车无法作业ꎮ这就需要探索另外的触发办法完成地震任务ꎮ在２０１９年５~６月份完成的西南某城市地下空间作业中ꎬ由于区内部分地域为丘陵地带ꎬ树深林密ꎬ无法实施原定震源作业ꎮ而采区勘察目的层比较浅ꎬ对激发能量要求不高ꎬ于是进行了相关的尝试工作ꎬ利用Ｌａｕｘ－４２８的ＸＤＥＶ２端提供的ＴＢ输入口Ｎ㊁Ｐ(如图１所示[２])ꎬ将井下检波器引入ꎬ利用爆炸瞬间井下(井口)检波器的瞬时电流启动仪器ꎬ完成同步采集ꎮ图１㊀ＸＤＥＶ２端口Ｎ㊁Ｐ两点为仪器提供ＴＢ输入信号１.２㊀地震检波器同步触发的操作步骤Ｌａｕｘ的ＸＤＥＶ２端口是Ｓｅｒｃｅｌ公司为野外采集提供的ＬＳＩ(有线放炮)编码器接口ꎬ用于解决通讯困难等不利条件下的作业ꎮ由图１中ＸＤＥＶ２接口的信号分布可知ꎬＮ㊁Ｐ两个触点为ＴＢ信号输入端ꎮ也就是说ꎬ如果能在震源爆破的同时ꎬ为这个ＴＢ信号输入端口提供第一时间的时断信号ꎬ也就能触发仪器的同步采集ꎮ具体步骤如下:１)操作员在Ｅｘｐｌｏ－ＩＭＰＵＬＳＩＶＥ菜单窗口下更改Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ爆炸处理类型中的设备类型和ＩＤ号码ꎬ将触发端口由ＬＣＩ改为Ｌａｕｘꎬ并输入实地作业中具体的设备号码ꎬ如图２所示[３]ꎮ图２㊀配置触发设备的类型及号码２)拉长ＴＢ时窗的长度ꎬ如延长至２００００~３００００ｍｓꎬ如图３所示ꎮ拉长ＴＢ时窗长度的目的是确保爆破源的点火爆破时间在仪器的ＴＢ窗口之内ꎮ图３㊀拉长ＴＢ时间窗口长度ꎬ以获得足够爆破时间３)现场中断炮点附近的任意相连的采集链ꎬ将爆炸处理类型菜单中指定的Ｌａｕｘ与之链接ꎬ接通供电小电瓶ꎬ确定供电正常ꎬ保证采集链与Ｌａｕｘ接触良好ꎮ将Ｌａｕｘ＿４２８的Ｐ和Ｎ两个触点以固定抽头的接有检波器的小线引出ꎬ如图４所示ꎮ检波器埋植于爆破井口ꎬ爆破员通知仪器操作员(方法不限ꎬ可用对讲机㊁手机㊁微信)ꎮ图４㊀Ｎ㊁Ｐ引出端４)仪器操作员确定爆炸准备完成后ꎬ点击触发命令ｇｏꎬ同时通知爆破员ꎮ５)现场人员点燃爆炸用品引信ꎬ井下检波器受爆炸５９２０２０年㊀第６卷㊀第３期中心激发产生启动电信号ꎬ经ＰＮ引线上传Ｌａｕｘꎬ回传仪器启动同步采集ꎮ这种方式本质上说虽然是一种有线放炮ꎬ但是不需要额外布放单独的爆炸线ꎬ不需要电雷管启动ꎬ同时不需要电台和编译码器的参与ꎮ只依靠测线上现成的采集链进行有线传输ꎬ配备一块小电瓶即可保障Ｌａｕｘ代替爆炸机进行机动作业ꎬ轻便简捷ꎮ在这个过程中ꎬ井下检波器的同步震动为关键一环ꎬ理论上要求输出电流大于２ｍＡꎬ且持续时间不小于２０μｓꎮ并在具有较强灵敏度的同时具备一定的抗干扰能力ꎮ实际中ꎬ在作业现场保持警戒的情况下ꎬ合格的６０~１００Ｈｚ的检波器都能够较好完成此触发工作ꎮ值得注意的是ꎬ如果是在有一定深度的井下放置检波器ꎬ需确保井下检波器在采集过程中不被井下爆炸所破坏中断ꎬ必须对检波器采取刚度保护ꎬ有一定的操作难度ꎮ但如果现场对井深要求不高ꎬ且微测井探明该采区地表速度变化有序ꎬ也可以将检波器布置于井口ꎬ资料处理时ꎬ依据地表速度资料进行相关的换算ꎬ确定该物理点的精确启动时间ꎮ尤其在小面积三维地震中ꎬ因为作业面集中ꎬ空间跨度小ꎬ前期的小折射低速带调查和微测井测速有条件精确囊括采区内低速带的变化ꎬ可尝试这种井口检波器触发方式ꎮ前提必须是已经精确测定该区的浅层速度和高程ꎮ实际作业中ꎬ还是以检波器布放在爆炸中心水平面上更为可靠ꎮ实践证明ꎬ该方法尤其适用于复杂地形条件下的浅层地震ꎬ在２０１９年５~６月份进行的西南某城市地下空间勘察中得到一个多月的实地运用ꎬ共完成有效爆破物理点４５００个ꎬ提高了作业效率ꎬ如期完成了全区的作业覆盖ꎮ现场作业地震资料实例如图５所示ꎬ后期资料处理解释表明应用效果良好ꎮ图５㊀２０１９年５~６月西南某城市地下空间工程地震资料实例２㊀适用范围野外作业多山高路远ꎬ震源车与仪器车的有效通讯是个问题ꎮ但是却不能借助这个方法ꎬ利用地面检波器直接接收震源车的自起震从而反向触发仪器实现同步采集ꎮ震源车可以自起震激发地震波ꎬ但是震源方式下ꎬ仪器每一次采集的有效地震信息必须由编码器输出真参考信号ꎬ以此作为各段数据相关叠加的依据ꎮ没有真参考信号的输出ꎬ也就无法完成数据相关ꎮ因此ꎬ此方法不能运用于震源作业ꎬ只适合于井炮ꎮ３㊀结束语这种利用爆炸中心检波器信号同步触发仪器采集的方式ꎬ现场操作简单ꎬ无需编译码器和电台的参与和作业限制ꎮ仅利用已有正常测线的布放ꎬ即可完成同步触发ꎮ对于复杂地形下的浅层地震有积极的意义ꎬ可有效地推广至重锤㊁桩基检测或其它地面激发方式ꎻ亦可运用于已获得正规成型炸药ꎬ但通讯信号不畅的山区或密林作业ꎻ或采区作业前的实验准备工作ꎬ在正式爆破手续完成前ꎬ对采区资料和施工参数做相关的了解ꎬ以赢得施工便利ꎮ参考文献[１]张飞舟ꎬ刘占杰.４０８ＵＬ有线放炮方式(ＬＳＳ)在复杂地区施工中的应用[Ｊ].物探装备ꎬ２０１２ꎬ(５):３４３－３４５.[２]Ｓｅｒｃｅｌ公司.４２８ＸＬＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎＭａｎｕａｌＶ２.０[Ｚ].２００７:２９５－２９６.[３]Ｓｅｒｃｅｌ公司.４２８ＸＬＵｓｅｒｓＭａｎｕａｌＶｏｌ.１[Ｚ].２００７:２５８－２６０.(编辑:姜㊀婷)６９２０２０年６月。

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。

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。

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。

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。

VSP地震勘探技术及应用

2.2 VSP时距曲线分析
2.2 VSP时距曲线分析（4）均匀介质情形下的一个水平反射界面的二次上行多次波时距曲线
与一次上行波平行，但不与直达波
相交。与上行波相比，同样具有随观测
点深度时间变小和负视速度的性质，它和上行的一次波有平行的同相轴，而不和直达波相交。
上次多次波的射线路径
三 VSP信息采集技术
二
VSP测井基本原理
01
02 03 04
国内外VSP发展现状
VSP测井基本原理
VSP信息采集技术
三维三分量VSP简介
2.1 VSP中的主要波动
从波的类型来分：（1）直达初至波
（2）一次反射波
（3）多次反射波
从波传播到接受点的方向来分：（1）下行波，来自接收点上方的下行波；
（2）上行波，反之。
d1为直达波；d1' 为下行多次波； u1为一次反射波； u1'为上行多次波
VSP地震勘探技术及应用
2015.6.10
主要成员及国内外VSP发展现状及VSP工作原理 VSP信息采集三维三分量VSP应用
主要内容
01
02 03 04
国内外VSP技术发展现状
VSP测井原理
VSP资料采集技术
三维三分量VSP简介
一国内外VSP技术发展现状
VSP
利用初至波、续至波观测点距很小（典型的是10～25m）
观测系统多种多样。主要有：零偏VSP、利用震源在井口附近的零偏移距观测非零偏VSP、变偏（移动震源）VSP、系统多方位变偏VSP、逆VSP、随钻VSP等；目的主要是测定速度从原理上来说是很简单的目的主要是研究井旁地层剖面及在实际地层介质中研究波的形成和传播规律

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：

地震勘探仪器讲解

目前地震仪器一览
目前以24位ADC仪器作为绝对主体。特点：稳定和可靠性高；系统软/硬件功能强、指标高、
指标差距不大，各有特色。有线传输式的网络仪器： SERCEL 408UL ;428UL ；
IMAGE； I/O-SYSTEM IV； ARAM-ARIES；SI-2000 无线数据传输仪器：BOX；Vibtech-it 数据存储式独立型地震仪器：I/O-RSR、SYSTEM-IV(VR)；
• 毕竟，地震数据采集系统与地震勘探方法的发展的需求还是距离很大，地球物理学家也一直抱怨仪器动态范围不够。在高分辨率勘探地质任务面前更是越来
越显示出了它的不足。
数字化的核心部件 – 模数转换器
• 于是仪器研制人员又被迫回到数字化的核心部件 – 模数转换器来考虑问题。当时适合地震信号数字化成的传统模数转换通常采用逐次比较设计方案，连续变化的模拟信号按采样频率离散为一系列保持平定的子样，对这些子样用类似天平称重的方法，通过加减一系列标准的电压码来测量子样。当比较码值的总和电压与子样电压相等时便实现了量化。
JGI-MS-2000；BGP-3S-1 全数字式：I/O-SYSTEM IV；Sercel-408DSU
硅微机械加速度计
• 经过 15 年研制开发而生产的数字加速度计包含两个主要部件：硅微机械加速度计和专用混合集成电路ASIC 。硅微机械加速度计由用弹簧悬挂的在环绕支架上的运动惯性体组成。为此应用四片 6 英吋双面抛光单晶硅片制造，中间两层构成惯性体、支架和中心电极；上下两层则构成外层电极并用金属热压与支架形成一体。惯性体表面外延层光刻制成硅弹簧，在惯性体和顶底盖表面制成金属电极与连线，从而在惯性体表面与顶底盖之间形成了电容器。整个芯体案大约 6.5MM × 5.5MM × 2MM，真空陶瓷封装。

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

具有压电效应的物质很多，如天然石英晶体、人工制造的压电陶瓷锆酸铅等。由于人工制造的经过极化处理的压电陶瓷具有非常高的压电系数，为石英晶体的几百倍，所以海上用地震检波器普遍采用压电陶瓷作为敏感元件。
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。

地震检波器原理

地震检波器原理
地震检波器可以检测地震波的原理如下：
1. 地震波的产生：当地壳发生断裂或移动时，会产生能量释放，形成地震波。

地震波分为P波、S波和表面波等类型。

2. 接收地震波：地震检波器设备安放在地面或地下，用于接收地震波的传播。

一些常见的地震检波器包括地震计、加速度计、地震传感器等。

3. 检测原理：地震波通过地震检波器的感应器，例如压电器件等，产生机械应力或电信号。

这些信号可以转化为电信号，通过放大器和滤波器处理后，被记录和分析。

4. 记录和分析：地震检波器将接收到的地震波信号转化为电信号后，在地震计或其他设备上记录下来。

这些数据可以被地震学家和地质学家用来研究地震的特性和发生地点，以及为地震预测和防灾提供重要信息。

总之，地震检波器原理是通过感应器将接收的地震波转化为电信号，通过记录和分析这些信号来研究地震的特性和预测地震风险。

地震检波器技术及应用_罗福龙

涡流具有双重功能 : 1. 对惯性体的运动提供阻尼 ; 2. 产生次磁场使线圈切割磁力线 , 进而在线圈中产生感生电动势。此时 , 感生电动势的大小与振动激励信号的加速度成正比 , 因此 , 这种结构的检波器也被称为常规加速度检波器。常规检波器(包括速度型和加速度型检波器)频率特性、相位特性是以检波器外壳运动的速度振幅
地震检波器原理和特性
地震检波器是一种将地面振动转变为电信号的传感器 , 或者说地震检波器是将机械能转化为电能的能量转换装置。常规反射地震勘探中接收的地震
* 罗福龙 , 男 , 1961 年出生 , 高级工程师。 1984 年毕业于江汉石油学院仪器专业 , 一直从事地球物理勘探装备的研究和技术服务及技术管理工作。现为东方地球物理公司装备事业部专家、总工程师。
图 4 速度型和术的发展以及制造工艺的不断进步 , 目前已能够以小公差( 2. 5 % )制造出高保真度的检波器。 4. 改进设计方案 , 提高设计标准 , 降低设计偏差因为小的设计和制造偏差既可以保证在宽频带 (10 ～ 240H z)内有大的动态范围和低的失真 , 也可以改进检波器串以及阵列的相位相似性和信号幅度相似性及一致性 , 进而有更高的噪声“ 抑制” 和更好的信号“ 聚焦” 效果等。相对常规检波器而言 , 超级检波器具有更高的技术指标、更好的一致性和更大的动态范围。数字传感器(检波器) 数字检波器和传统检波器在原理和功能上完全不同 , 传统意义上的地震检波器是以电磁感应方式将地震(振动)信号转换为模拟电信号输出 , 而数字检波器是以重力平衡方式(M EMS 技术)将地震(振动)信号直接转换为高精度的数字信号。数字检波器的核心是 MEM S (M icro Electromechanical System , 即微电子机械系统 )技术 , 这种

地震检波器技术及应用 (1)

五种地震检波器

一种地震检波器同步触发428XL的方法及应用

第二章 地震检波器

地震压电检波器及其测试仪原理与测试方法

第二章 地震检波器

地震检波器原理与结构

VSP地震勘探技术及应用

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第二章地震检波器

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