摘要：地球物理勘探儀器是融合了先進的傳感、電子、計算機、數(shù)據(jù)傳輸和通訊等技術(shù)融合為一體的設(shè)備系統(tǒng)。由于當今地震勘探精度要求高，從而要求勘探儀器在信噪比，動態(tài)范圍，保真度等指標上具有很好的性能。地震檢波器，目前主要是模擬地震檢波器,它作為地震勘探儀器的重要組成部分，其性能和指標的好壞直接影響到地震數(shù)據(jù)質(zhì)量的高低。理論上指標越嚴格越好，但是由于其指標中的漏電和噪音項受到外界影響較大，會導(dǎo)致指標控制越嚴格，生產(chǎn)進度越慢，所以這兩項標準通常會由甲方與施工方在合同或生產(chǎn)中確定，以平衡生產(chǎn)和質(zhì)量，主觀性較強，通過對其原理的分析可提供一個合理的的方案協(xié)調(diào)生產(chǎn)與進度。

　　關(guān)鍵詞地震檢波器漏電噪音

　　0引言

　　地震檢波器包括很多種種類，從工作原理上來說主要有電磁感應(yīng)式，壓電陶瓷式，微電子機械和光柵類檢波器，目前應(yīng)用最多的是電磁感應(yīng)式模擬地震檢波器，地震檢波器的主要參數(shù)包括自然頻率、阻尼系數(shù)、靈敏度、諧波失真等，還包括一般參數(shù)直流電阻、阻抗、噪音、漏電、極性等，在實際生產(chǎn)中除了漏電和噪音是需要另做協(xié)商規(guī)定的，其余指標均有控制標準，所以對漏電和噪音控制的研究對于野外質(zhì)量控制非常重要，但是每個勘探項目通常要求不同，對于漏電測試在同一地區(qū)有得項目漏電可能要求大于0.5MΩ，有的2MΩ，有的要求5MΩ;同樣對于噪音標準有的項目要求低于10μV，有的30μV，有的不限制，只限制大風大雨天施工。這兩項指標常常按照傳統(tǒng)值或個人經(jīng)驗進行確定。隨著現(xiàn)在處理設(shè)備和處理技術(shù)的不斷進步，我們應(yīng)該對這兩個指標進行量化或者提供有效的控制方法，方便施工中的理性控制。

　　1模擬地震檢波器工作原理

　　檢波器是一種將地面振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅?或者說是將機械能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。工作時埋置于地面，把地震波引起的地面震動轉(zhuǎn)換成電訊號并通過電纜將電訊號送入地震儀;數(shù)字地震儀將接受到電訊號放大、經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù)、組織數(shù)據(jù)、存貯數(shù)據(jù)。

　　地震檢波器的技術(shù)指標主要有直流電阻、阻尼系數(shù)、自然頻率、靈敏度、失真度、絕緣電阻、極性等，其中阻尼是指外界作用或系統(tǒng)本身固有的原因引起的振動幅度逐漸下降的特性，以及此一特性的量化表征;彈性體在不受外力下的振蕩稱為自然振蕩，其對應(yīng)的頻率即為自然頻率。自然振蕩和有外力下的振蕩不同，若是線性系統(tǒng)，有外力的振蕩其頻率會是外力的頻率。若外力頻率恰好等于自然頻率，其振蕩的振幅會越來越大;靈敏度是指在非常低的輸入信號加到輸入時，檢波器返回有用信息的能力。靈敏度越高，檢波器對信號接收能力越好，地震勘探中檢波器它反映檢波器對地面振動響應(yīng)的敏感程度。

　　檢波器靈敏度越高其對弱小信號的響應(yīng)能力就越強,即有利于接收地震勘探中的弱小信號;失真度是指信號系統(tǒng)中全部諧波能量與基波能量之比的平方根值。用一個原始信號與經(jīng)過系統(tǒng)后的信號作比較，經(jīng)過系統(tǒng)后信號與原始信號之比，稱之為失真度，其單位為百分比;絕緣電阻即是漏電性能的表征參數(shù)，極性是檢波器接收到震動信號后輸出電流的方向，地震勘探行業(yè)中規(guī)定，檢波器極性規(guī)定給檢波器一個向下的激勵脈沖信號，產(chǎn)生一個正跳變信號，即為正極性，反之為負極性。

　　2地震檢波器漏電和噪音測試方法

　　漏電測試用于測量地震道與地面之間的總漏電電阻,檢波器漏電用地震儀器測試采集站的方法是在大地和接地基準之間施加一個電壓。向其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供兩個不同的電流電平。將輸入端連接到檢波器道，并測量輸出端的電壓。知道了輸出電壓和電流電平后，系統(tǒng)可計算出檢波器輸入道的漏電電阻值，此測試返回采集單元所發(fā)現(xiàn)的漏電電阻，即輸入導(dǎo)線與地面之間的總漏電電阻。

　　檢波器噪聲測試用于測量地震道輸入端的噪聲。將ADC轉(zhuǎn)換器輸入端連接到地震道輸入端。系統(tǒng)進行一次DFT，并計算出低于3赫茲的噪聲譜功率PowerLT3Hz，用輸出信號的總能量為已知TotalPower，可以計算出檢波器噪聲RMS值。

　　3漏電和噪音的控制分析

　　漏電對檢波器的影響主要是能量，靈敏度和失真度，可以通過一個簡單的等效電路來分析一下漏電對這些指標的影響，漏電相當于給檢波器上并聯(lián)一個新的電阻，在工作時候漏電會消耗掉一部分能量，設(shè)定檢波器電阻阻值為R0，漏電電阻阻值是R1，由于驅(qū)動電壓來自大地震動，是固定的，設(shè)總能量為E0，漏電消耗能量為E1則漏電消耗掉能量，漏電電阻值通常是兆歐級別以上的，而檢波器內(nèi)部電阻值通常只有幾百歐姆，能量損失并不大;對于檢波器的閉路靈敏度來說，G1為漏電影響到的靈敏度，G0為原始靈敏度。

　　以2MΩ漏電，400Ω電阻為例，能量損失和閉路靈敏度約為0.02%，檢波器的靈敏度一般要求誤差在正負2.5%以內(nèi)，可見輕微漏電對這些參數(shù)影響不大，可以忽略。對失真度影響，如果產(chǎn)生的能量全部為諧波能量，則對檢波器失真度影響也為0.02%(其實際值是小于它的，它的能量部分會作用于基波)，以現(xiàn)在地震勘探中應(yīng)用最廣泛的SG10地震檢波器為例分析，其失真度要求小于0.075%，實際測試中數(shù)據(jù)均小于0.02%，其結(jié)果對數(shù)據(jù)失真度影響在接受范圍內(nèi)。如果1兆歐漏電標準的話，影響累計可以達到0.04%，加上設(shè)備自身產(chǎn)生的0.02%，最高可帶0.06%，已經(jīng)很接近臨界值了，存在超限風險。

　　檢波器失真野外測試值

　　檢波器噪音的控制，特別是現(xiàn)在大型3D勘探項目，由于疊加次數(shù)很多，在外部噪音比較高時，在近炮點附近接收數(shù)據(jù)信噪比仍然然很高，最后資料獲取疊加處理后整體數(shù)據(jù)很好，對其要求逐漸降低，三維高密度勘探除了大噪音情況不能施工，通常沒有具體指標要求;而二維勘探噪音值的控制值應(yīng)該以所在排列內(nèi)檢波器接收目的層信號不受嚴重影響時的野外噪音值作為參考標準，該值可以通過室內(nèi)處理運算或者野外操作員通過噪音單炮噪音實驗取得。

　　4結(jié)束語

　　通過分析得知檢波器輕微漏電不會對數(shù)據(jù)造成重要影響，但是由于破損或潮濕空氣對檢波器內(nèi)部的腐蝕等作用，會對設(shè)備造成越來越大的損壞，另外隨著漏電越來越嚴重也會造成檢波器傳遞能量衰減，靈敏度大幅降低，損壞數(shù)據(jù)，因此在在野外施工困難，地形復(fù)雜時，在其余質(zhì)量控制指標滿足的情況下，漏電阻值控制在2MΩ可以保證數(shù)據(jù)精度，又能滿足生產(chǎn)，施工后應(yīng)當及時挑出漏電的設(shè)備進行維修;對于噪音監(jiān)控來講能夠做到最終數(shù)據(jù)的保真度要求即可，要求不應(yīng)過于嚴格。

　　地質(zhì)勘探論文范文：氣槍震源在西非過渡帶地震勘探項目中的應(yīng)用

　　參考文獻

　　[1][法]SERCEL公司，428XL_v5_User3.2012

　　[2]羅福龍，易碧金，羅蘭兵，地震檢波器技術(shù)及應(yīng)用，物探裝備，2005，15(1)

　　作者：孔春超