地震仪器基础检波器

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• 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
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• 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。
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• 二、光电传感器 • 教材中说：“光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号”。光敏电阻也是一
• • 还有电阻应变式传感器，电容式传感器，变磁阻式传感器，磁电
种半导体材料，其物理特性使光的照射能使电阻明显减小（或者说其电阻明显增大）。 有一种CdS光敏电阻照亮时电阻可小于2kΩ，无光照射时其电阻可大于4MΩ，而两者相 差2000多倍。光敏电阻的一个重要特性是存在一定的光波波限λ0，超过λ0的光波即使 光很强，其电阻值也并不明显下降。可见，只有能量大于hv0＝hc／λ0的光子才能在光 敏电阻中产生电子──空穴对，这是光电效应基本原理的又一重要应用。光电传感器 作为光控开关。 三、其他种类传感器
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地震检波器的种类
20DX-10型检波器芯体
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地震检波器的种类
20DX-10（3×6）
（3×3）沼泽线
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20DX系列检波器参数一览表(注)
产品型号 自然频率 Hz 阻尼系数 灵敏度 mV/cm/s 直流电阻Ω 谐波失真 % 假频 Hz 20DX-8Hz 20DX-10Hz 20DX-14Hz 20DX-28Hz 20DX-35Hz 20DX-40Hz 8±5% 0.7±5% 10±5% 0.7±5% 14±5% 0.5±5% 190±5% 283±5% 〉250 28±5% 0.56±5% 280±5% 283±5% 〉350 35±5% 0.6±5% 280±5% 480±5% 〉350 8．2 40±5% 0.58±5% 300±5% 575±5% 〉380
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地震检波器的种类
MP-25-250压电检波器
国产海底峰 FB-25-14压电检波器
进口海底峰
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地震检波器的种类
国产超波HJ-8C双检
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地震检波器的种类
法国进口双检
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地震检波器的种类
美国进口双检
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• 电动式检波器工作原理 • 电动式检波器由磁钢、线圈、弹簧片和软铁外壳等组成。
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检波器
– 常规反射地震勘探中接收的地震有效波的频率 范围一般在 0～300Hz 之间 ,并要求传感器在 此频率范围内对振动的响应 包括相位和振幅响 应 是线性、稳定的。 – 对地震波而言,大地是一个非线性系统 ,一般是 频率越高地震波的能量就衰减越快 ,这就使到 达检波器的高频振动信号要比低频振动信号小 得多 ,要采用更多的叠加次数才能有效突出高 频弱小反射信号。为此就产生了一种幅度频率 特性与大地相反的检波器,以便补偿大地对高频 弱小信号衰减的能量 ,这就要加速度检波器。
30
h=0.3 h=0.5 h=0.7 h=1 h=2
1
10
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– 涡流检波器是在磁路中增加一 个高电导率的金属套筒 ,而线 圈固定 ,当检波器垂向振动时 , 悬挂在检波器内磁场中的金属 套筒相对于外壳在恒定的磁场 中上下振动 ,产生交变的电涡 流。 – 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（理想的频带） 目前有用地震信号的范围可达到250Hz。速度型地震检波器以其原理
和结构决定其接收信号的频带，以10Hz检波器为例，接收频带（频率 域）一般为10~1000Hz。检波器假频（的存在是在检波器频率域的高 端存在某些共振频率区间，在这一区间检波器有可能产生很大的横向 振动响应分量，这将严重降低检波器输出信号的真伪比，因此检波器 假频的设计和生产要求假频区间在使用的频率范围之外。也就是说检 波器的假频应在大于250Hz的某一区间。 磁感式地震检波器由于使用弹性材料作为频率的载体，其假频的存在 是不可避免的。但是可经过设计提高假频指标，检波器假频与失真的 设计是一对矛盾体，如何在设计和工艺上保证检波器的高假频低失真 生产，多年来一直是检波器生产厂家努力追求和保证的目标。一般来 说高自然频率（20~100Hz）的检波器实现高假频低失真设计与生产 相对容易一些。如何解决自然频率为10Hz的高假频低失真检波器的设 计和生产是极具代表和实用意义的课题。
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一、地震检波器定义 1、地震检波器是把传到地面和水面的地震波转换成电信号的装置，它是地震仪 器野外数据采集的关键部件。 2、地震检波器串：将一组检波器以串联、并联或串并联方式连接在一起，称为 检波器串。 4、三分量（3-C）检波器：同时可接收水平、侧向和上下三个方向振动的检波器。 5、双检（2-C）：由水检（压电检波器）和陆检（动圈式检波器）组成。可同时 接收海地和水中信号。 二、地震检波器分类 地震检波器按应用环境分为陆地检波器和水中检波器。 陆地检波器：电动式检波器（动磁式检波器和动圈式检波器）、涡流式检波器和 3-C检波器。 水中检波器：压电检波器、2-C检波器和4-C检波器。 按电学原理分主要为电动式、涡流式、压电式。 按检测的力学分主要为速度型、加速度型、压力型。 按自然频率高低分主要为低频（8-10hz）、中频（28-40hz）、高频（60-100hz） 按接受地震波的震动方向分主要为接受纵波的单分量、接受纵波横波的三分量检 波器。
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 ,这结构的检波器也 被称为常规加速度检波器。
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• 从特性曲线图中可以
看出 ,检波器的固有频 率f 0是个分界点:
– ①当振动频率低于检波器的固 有频率 f 0时 , 传感器的灵敏度 随频率减少而快速下降. 速度 型检波器以(12dB/oct 衰减 ,加 速度型检波器按18dB/oct)衰 减; – ②当振动频率高于传感器的固 有频率 f 0时 ,速度型检波器的 输出电压灵敏度接近为常数 , 而加速度型检波器以 6dB/oct 增加。
230±5% 200±5% 283±5% 283±5% ≤0.2 〉180 〉200
11 悬体质量 g 线圈最大位移 mm 1．5（p-p） 允许倾斜角度 〈20° 芯体单元直径 mm 25．4 芯体单元高度 mm 33．5 芯体单元质量 g 87 工作温度℃ -40℃~+70℃
27．0 100 95 95
线圈通过弹簧片于软铁外壳相连，线圈又处于磁钢于软体 外壳的缝隙磁场中，工作时，软体外壳受到地震波的作用 而运动时，线圈则相对磁钢做相对运动。根据电磁感应原 理，线圈和磁钢做相对运动切割磁力线，线圈中将产生感 应电动势，且电动势的大小与相对运动速度成正比，此感 应电动势即为地震检波器的输出信号。
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式传感器，压电式压磁式传感器，霍尔传感器等，这些传感器都可以
单独的传感器或几种传感器元件的组合，将许多非电学量（如压力，压强，位移，速 度，加速度等力学量以及温度等）转换成电阻，电感，电容等电学量的变化，从而检 测出电压，电流等易测信号加以处理和显示。 电阻式传感器是由电阻应变片和弹性敏感元件组合起来的传感器。将电阻应变片粘贴 在各种弹性敏感元件上，当弹性敏感元件受到外力，力矩，压力，位移，加速度等各 种力学参数作用时，弹性敏感元件将产生位移，转角，应力和应变。电阻应变片则将 这些力学参数转换成电阻的变化。还需要把电阻的变化转换成电压或电流的变化。完 成这种转换功能的电路常采用直流或交流电桥。 气敏传感器用于检测各种气体的成份。。上世纪60年代，利用金属氧化物半导体研制 出可燃气体传感器，以及发现在气敏元件中加人少量催化金属，可以大大改进气敏传 感器元件性能
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速度型检波器结构与特性
稳 7 定 5 速 度 3 驱 动 时 相 对 1 电 0.7 压 0.5 输 出 0.3 值
10
h=0 h=0.3 h=0.5 h=0.7 h=1 h=2
0.2 1
10
1800 1500
动圈检波器 结构示意图
速 度 与1200 电 压 之 900 间 的 相 600 位 值 0
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模拟检波器：
检波器技术指标
衡量地震检波器性能指标的参数有许多， 主要参数包括自然频率、阻尼系数、灵敏度、 谐波失真、容差等，相关参数包括直流电阻、 阻抗、假频、噪声、漏电、极性以及悬体质 量、线圈最大位移、允许倾斜角度、体积和 重量等。下面着重介绍地震检波器主要技术 参数的物理意义及其对地震数据采集效果的 影响。
地震仪器检波器基础
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目录
• 地震信号（幅度、频率）在仪器系统中的
传播及变化 • 仪器完好性及仪器指标的意义 • 地震仪器的功能块及主要器件的比较和检 修的开发
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传感器的物理基础与应用
• “教材”给传感器下的定义是：“能将能感受到的物理量（如力，热，光，声 • •
等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件。”这就是说，传感 器是属于具有功能转换的元件。 一、热电传感器 热电传感器利用元件的电参量（电阻或电势）随温度变化的特性来测量温度。 其中将温度转换成电势变化的称为热电偶传感器。将温度转换为电阻变化的 称为热电阻和热敏电阻传感器。热电阻传感器一般利用纯金属（如铂铜铁镍 等）具有正电阻温度系数（PTC）的特性制成的。 热敏电阻利用半导体材料制成。半导体比金属具有更大的电阻温度系数。半 导体热敏电阻又可分为正电阻温度系数（PTC），负电阻系数（NTC），临界 电阻温度系数（CTR）等几种。 PTC热敏电阻一般用BaTiO3（钛酸钡）系列材料制成。当温度超过某一定值 时，其电阻值快速增长。主要用于各种电器设备的过热保护，发热源的定温 控制（如电热蚊香的发热元件）和用作限流元件。还可用于彩电消磁。 CTR热敏电阻利用V03（氧化钒）系列材料制作。具有在某个温度值上电阻能 急剧变化从而用作温度开关。 NTC热敏电阻应用广泛。它是一种氧化物的复合烧结体。随着温度的升高， 其电阻率反而减小。NTC热敏电阻主要用于低温范围（－100℃～300℃）的 温度控制在稳定工作状态下，热敏电阻除了可用来测量温度外，还可用来测 量和控制流体的流速和介质密度等。