地震仪器基础检波器ppt课件
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.来自海上勘探5事业部检波器
– 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。
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。
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。
• 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
.
海上勘探6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
• 三、其他种类传感器
• 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 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。
地震仪器检波器基础
.
海上勘探事1 业部
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
.
海上勘探2事业部
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。
• 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
.
海上勘探4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3事业部
• 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
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。
• 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。
• 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。
– 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。
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。
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。
• 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
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海上勘探6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
• 三、其他种类传感器
• 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 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。
地震仪器检波器基础
.
海上勘探事1 业部
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
.
海上勘探2事业部
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。
• 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
.
海上勘探4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
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海上勘探3事业部
• 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
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。
• 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。
• 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。