地震采集数字检波器与模拟检波器差异分析

地震采集数字检波器与模拟检波器差异分析

发表时间：2008-12-16T16:04:18.780Z 来源：《中小企业管理与科技》供稿作者：石影君刘绍新樊立新

[导读] 摘要：地震勘探中，新型数字检波器具有频宽、动态范围大特点。与模拟检波器对比，剖面信噪比和层间信息均好于模拟检波器，而全频和扫描记录上数字检波器信噪比略低；主要由于数字检波器采用单只接收，环境噪音的压制不好限制了动态范围的发挥。关键词：数字检波器模拟检波器地震采集方法

摘要：地震勘探中，新型数字检波器具有频宽、动态范围大特点。与模拟检波器对比，剖面信噪比和层间信息均好于模拟检波器，而全频和扫描记录上数字检波器信噪比略低；主要由于数字检波器采用单只接收，环境噪音的压制不好限制了动态范围的发挥。

关键词：数字检波器模拟检波器地震采集方法

目前地震采集应用的模拟检波器性能滞后于地震仪的发展，动态范围相差很大，检波器动态范围一般60dB，仪器可达到120dB以上。二者动态范围不匹配严重制约着地震资料品质的提升。近年来，新型数字检波器开发成功，提供了较大动态范围记录工具，随着应用方法的探索必将得到广泛应用。

1、数字检波器与常规检波器参数对比数字检波器是利用MEMS技术的加速度传感器；与此对应的称为常规或模拟检波器。

模拟检波器性能指标主要指标有自然频率、阻尼系数、灵敏度、谐波失真、假频等；参数有直流电阻、阻抗、噪声、漏电、极性；其它物理参数还有悬体质量、线圈最大位移、允许倾斜角度等。检波器幅频响应是高通的。数字检波器陡度比动圈式增加了6dB，其高频补偿作用优于动圈式检波器。

检波器自然频率有10、14、28、40、60和100Hz等;灵敏度一般在0.3-0.6v/cm/s；谐波失真一般为0.2%或0.1％，而超级检波器失真系数达0.02%；假频对有效频带有效波产生影响时使地震信号产生畸变。目前检波器假频已从150Hz扩展到250-350Hz左右。谐波失真影响接收动态范围。检波器谐波失真(0.2%)远大于仪器谐波失真(0.0003％)。一般以检波器谐波失真为主要标准。

数字检波器与常规检波器相比有如下特点:

（1）频带宽度：频率响应上数字检波器从高到低几乎是一直线，是线性的。高频端可达到500HZ以上，在500-800HZ之间也可以得到满意的响应，只是指标略有降低，而常规检波器只有350HZ以内，超过350HZ产生寄生震荡，不能记录比较真实的地震信号。

在低频端，数字检波器在3HZ以上都有较好的响应，而常规检波器在自然频率以下，以每倍频程12dB进行压制。按此标准数字检波器的低频端有更好的响应。

（2）相位特性:数字检波器基本上为一直线，相位延迟很小，常规检波器都会有相位延迟，而且随着频率的增大而增加，这对于高频成份记录不利。

（3）动态范围:界定主要依据谐波畸变大小。通常是指记录信号变化能力。数字检波器总的动态范围为90dB，而常规检波器畸变指标一般为0.2%（54dB)。

数字检波器的上述指标均优于模拟检波器。

2、数字检波器与常规检波器参数实测参数对比

(1)谐波畸变:模拟检波器畸变理论值为54dB左右，数字检波器为90dB。理论动态范围以外的数据不再准确，不能反映真实情况，可以认为可记录总的动态范围是由仪器决定的。

模拟检波器的畸变一般小于0.1%，动态范围一般60-74dB之间。从这一数字看出，模拟检波器大部分应该高于理论动态范围。但比数字检波器动态范围低。

(2)总动态范围:为考察检波器总动态范围，采用样点值计算方法，选取记录中最大值和最小值进行比较。两种检波器最大值、最小值基本接近，与仪器给定参数接近。说明总动态范围更多受仪器制约。

(3)瞬时态范围:瞬时动态范围指同一样点记录最大信号和最小信号的比值。数字检波器对弱信号反应能力比常规略强。

通过上述分析可以得到如下结论:数字检波器在参数特性方面优于模拟检波器，实测结果支持这一结论，这些参数更多体现在对震动更加真实地记录上。动态范围与畸变有关，较大的动态范围对于提高高频弱小信号能量是非常重要的。

3、数字检波器与常规检波器单炮资料对比

（1）单炮资料分析:分析环境噪音情况，数字检波器干扰明显强，但数字检波器对保护高频信息有利。全频记录上，各层层次都较好，前者干扰相对较强。BP（70，140）Hz扫描常规检波器较好，T2层能量强，连续性好，数字检波器T2层能量较弱，连续性较差。BP（50 100）Hz、BP（60 120）Hz和BP（80 160）Hz扫描结果相近。还可以看出数字检波器抗50Hz干扰能力强。

扫描记录上，模拟检波器组合略好，有效波信噪比高。考察数字检波器好坏不仅要考虑更高的频率段，而要考虑施工方法进一步更新，同时进行单炮和剖面处理综合分析，处理过程中注意保护高频成份。

（2）频谱分析:随机干扰分析：模拟检波器的频谱50Hz干扰较强，数字表现出明显的抗50Hz干扰能力。面波分析：面波频谱对比主频基本一致。目的层（T1）频谱:在BP（90 180）Hz频带内数字检波器单只接收比模拟检波器串组（9只）主要目的层上信噪比弱，低大约

10Hz,但从频谱分析看，在高频段与主频段能级差大约40dB，在高于100Hz频带内，高频信息能量大于环境噪音0-20dB。

频谱分析结论：从整道频谱看数字检波器较好。各层主频基本相近。频带宽度：数字检波器宽。在低频段：0-10Hz之间相近；从10Hz到主频段，数字检波器相对能量好于模拟检波器。在高频段：高频能量数字比模拟高。综合分析，数字检波器总的频带宽度较模拟检波器宽。

通过单炮分析，全频记录模拟检波器信噪比较高，层次清晰，数字检波器层次虽较清晰，但干扰比较强。扫描记录：模拟检波器相对较好。数字检波器记录虽然频率高，但扫描记录信噪比较低。频率分析：数字频带宽。抗50Hz干扰：常规检波器没有此能力。

基于以上分析，从信噪比看模拟检波器特性好于数字检波器；频率分析方面数字检波器好于模拟检波器。单炮记录分析由于存在组合的影响使得在压制干扰方面二者产生不同。因此单炮扫描分析存在着信噪比问题，而不是纯粹频率问题。分析数字和模拟检波器不能只看单炮，而应该结合剖面一起分析。

4、数字检波器与常规检波器剖面对比分析

剖面对比分析：深层信噪比由低向高排列顺序为：模拟检波器组合，数字检波器，模拟检波器团放。中浅层信噪比（T2以上）由低向高顺