地震勘探仪器-地震

地震勘探仪器设备seismograph地震勘探仪器设备•第一节地震仪器主机•第二节地震检波器•第三节震源及其同步系统•第四节地震数据采集系统•第五节地震数据传输系统•第六节相关叠加器•第七节地震数据记录系统本章地震勘探仪器要点：1.地震勘探仪器发展史2.数字地震仪及其原理3.勘探对于仪器的要求4.主流仪器简介5.检波器类型与工作原理第一节地震仪器主机地震勘探仪器发展史•公元132年，东汉时期杰出的自然科学家张衡就创造了世界上第一台观测地震的仪器—候风地动仪(seismoscope)。•第一阶段为“模拟光点”记录阶段(1927~1952)，采用电子管元件，把波变成光点的摆动，记录在照像纸上。克拉玛依油田、大庆油田、胜利油田、玉门油田等•第二阶段为“模拟磁带”记录阶段(1953～1963)，这时把磁带录音技术用于地震勘探，它由晶体管元件组装而成，把接收的地震波录制在磁带上，在室内可以用模拟电子计算机(基地回收仪)，对资料进行处理，得到地震时间剖面，使资料整理工作实现了半自动化，工作效率和精度也得到了提高，资料也便于保存。大港油田、辽河油田、南阳油田、中原油田和江苏油田等。第一节地震仪器主机•第三阶段为“数字磁带”记录阶段(1964～现在)，使用了数字地震仪，它采用了电子集成电路技术，把地震波以数字的形式记录在磁带上，然后直接输入电子计算机进行各种处理，这样使资料的整理工作实现了自动化，工作效率和精度得到了空前提高。fromGlobalGeophysicalfromGlobalGeophysical第一节地震仪器主机地震仪基本原理•仪器由地震检波器、电缆、覆盖开关、模拟箱、控制箱、磁带机、示波器、遥控震源同步系统、电台和电源等构成。•地震波的激发与遥控震源同步系统•地震检波点的移动(滚动)与覆盖开关•地震信息的采集与采集系统：采集系统由前置放大器、多路采样开关、主放大器和模数转换器与检测电路。•数据存储与回放第一节地震仪器主机集中式逻辑控制型数字地震仪总框图如SN338、DFS-V和MDS-10等第一节地震仪器主机集中式数控地震仪框图第一节地震仪器主机分布式遥测型数字地震仪第一节地震仪器主机SK-1004遥测地震记录系统框图第一节地震仪器主机分布式遥测系统布置模拟第一节地震仪器主机第一节地震仪器主机常规数字地震仪DFS-V型的结构框图及电原理框图地震勘探对数字地震仪的基本要求•地震道数的要求：二维勘探是48道和96道，或60道和120道，目前作三维勘探至少要240道，或512、1024道或更多道。•对地震检波器的要求：陆地上勘探用电动式地震检波器，在海上勘探用压电式地震检波器。•对幅频特性、相频特性的要求•对地震道一致性的要求•对前置放大器动态范围的要求•对谐波失真系数的要求•对地震仪系统噪声的要求•频带要求：低、高截、陷•仪器结构、工艺、适应性能第一节地震仪器主机第一节地震仪器主机新型的数字地震仪器介绍第一节地震仪器主机第一节地震仪器主机地面三维地震SN388仪器第一节地震仪器主机TSP203隧道地质超前预报系统硬件组成矿井巷道超前探仪配套设备WZG-24A、48A工程地震仪•主要技术指标•通道数：24/48道•采样点数：1024样点、2048样点、4096样点、8192样点、16384样点地脉动测量1M样点若干档•采样率：10μs、25μs、50μs、100μs、200μs、500μs、1ms、2ms、5ms、10ms、20ms地脉动测量为1ms～200ms多档可选•A/D转换器：24位•信号迭加增强：32位•动态范围：144dB•通频带：0.1Hz～4000Hz•噪音：全频状态下为1μV•幅度一致性：±0.2%•相位一致性：±0.01ms•失真度：±0.05%•延时：0～9999ms•输入阻抗：20K•道间串音压制：≥90dB•低截滤波器陡度：软件滤波•高切滤波器陡度：优于72dB/倍频程•50Hz陷波器：40dB•主机（工业控制级微机）：PIII500MHz内存：128MB硬盘：不小于40GB光驱：内置显示屏：800×600点阵VGA液晶显示屏（TFT真彩）输入设备：触摸屏输入、精致小键盘、光电鼠标接口：双串一并、双USB口、鼠标口、键盘口等标准口移动存储：256M电子U盘•数据格式：SEG-2•工作温度：-10℃～＋50℃90％RH•储存温度：-20℃～＋60℃•电源：DC12V4A（48道时为5.5A）•重量：12Kg（WZG-24A）/15Kg（WZG-48A）•体积：400mm×310mm×180mm第一节地震仪器主机KDZ1114-3型便携式矿井地质探测仪•●显示：采用640×200大屏幕图形点阵液晶显示器；•●打印：标准并行接口，可外接常用打印机；•●键盘：64键，由数字键、功能键和子母键等；•●操作界面：全中文界面，有字符、专(通)用库、拼音、五笔等输入法；•采集通道1.通道数：采样通道数为4个，可同时采样四个测点数据；2.采样速度：单道采样最快速度为2.5μs(高速型)，5μs(次高速型)；3.分辨率：采样数据分辨率为12位；4.内存容量：1M～8M字节可选，可存储1000个左右测点数据资料；5.增益：0dB～96dB(0～42dB以6dB、42dB～96dB以3dB增量可选)；6.低通：最高截止频率为4000Hz；7.带通：在1HZ～4000HZ之间任取频带，但高截不能超过低截的5倍；8.全通：可通过0HZ～7KHZ任意频率信号；9.容量：采样存储器容量为8K字节；10.间隔：声波采样：2.5μs～32000μs(以0.5μs为增量可选)。1.探测介质1.探测深度：自动探测为100m以内，用户自定义探测深度不限。2.探测层数：≤5层；2.电源1.供电：内含有高能锂电池，可连续工作4小时以上；2.数据保持：掉电情况下，可保证数据1000小时不丢失；3.充电：外配有电池充电器，可直接输入220V交流电对机内电池进行充电，充电时间大于等于8小时。3.外设选件1.通讯存储卡：存储部分容量为1M～8M字节可选，用于记录探测历史数据，可存1千个左右探点数据；通讯部分采用RS232接口标准，可使仪器与微机直接通讯；2.打印机：可选用常用打印机；3.PC键盘：可选通用标准PC键盘。4.环境条件1.防爆：本质安全型防爆产品，可适用于井下高瓦斯环境；2.防湿：采用密封措施，可适应于井下高潮湿环境；3.防尘：采用密封措施，可适应于井下高粉尘环境；4.工作温度：0℃～40℃；5.相对湿度：≤95%。5.重量规格1.重量：主机重量为4.4Kg，携带方便。2.规格尺寸：350mm×248mm×88mm。第一节地震仪器主机NZ专业型24位坚实地震仪•●通道数：整机地震记录系统-3,6,12,16~64道可选（以8道递增），TM视窗操作系统，全套地震软件，配以Geode，总道数视实际需要（1000道）。●A/D转换器：采用Crystal半导体公司和Geometrics公司专利的∑-ΔA/D转换；●动态范围：在2ms采样，24位时，达到144dB（系统），110dB（瞬态测量）；●畸变：2ms采样，1.75~208Hz，0.0005%；●通频带：1.75Hz~20KHz，低频区域可选；●共模抑制：100dB(=100Hz，36dB)；●道间串音：-125dB（23.5Hz，24dB，2ms）；●噪声背景：2ms，36dB，1.75~208Hz条件下，射频干扰0.20μV；●叠加开关精度：采样率的1/32；●最大输入信号：2.8V峰-峰值；●前放增益：以4道一组，由软件成对可选12和24dB或24和36dB，对于大能量震源也可直接跳到0dB；●去假频率波：在Nyquist频率的83%处为-3dB，下至90dB；采集和显示滤波器：●低截：输出10,15,25,35,50,70,100,140,200,280,400Hz,Butterworth滤波器，每倍频24或48dB；●陷波：50,60,150,180Hz，压制50dB以上，中心频率2%宽度；●高截：输出250,500或1000Hz，每倍频24或48dB，滤波频率用户可选；●采样间隔：0.02,0.03125,0.0625,0.125,0.5,1.0,2.0,4.0,8.0,16.0ms；第一节地震仪器主机•●相关器：内置用于可控震源的高速硬件相关器，还可选用于伪随机震源（Minisosie）的先导相关器；●记录长度：标准16384样点，也可选65536样点；●延时触发：最大4096样点；●智能型自触发：可供天然地震观察和可控源；●延迟：0至9999ms一步到位；●辅助道：可以通过程序设置任意工作道为辅助道或数据道；●CDP滚动：全部工作道可通过软件实现滚动覆盖；●大线测试：实时监测排列上检波器的噪音，测量检波器故障同时指出大线短路或短路位置；●本机检测：内置或外带检测系统，根据用户需要设计检测结果显示方式；●数据格式：标准SEG-2格式，同时具备SGOS，SEG-D和SEG-Y格式；●软件：WindowsTM平台操作系统，采用Geometrics的MGOS软件控制本机各道和4线Geodes外接各道的数据采集；●数据存储：数据存储在内置硬盘上或通SCSI接口存入磁带记录，数据格式有SEG2，SEGY或SEGD；●绘图仪：可驱动各种NT兼容的打印机，包括48和12英寸的连续热敏打印机；●触发：正，负触发或接触式闭路，软件控制触发门槛值；●电源：20W，采集时每道增加0.65W，等待时消耗电为30%，12V外接电源供电；●工作环境：启动温度5℃-+40℃，工作温度-5℃-+40℃。全封闭结构，小雨中可工作，通过MIL810E冲击和振动试验；●几何尺寸：267×457×533.4mm。•一种机械振动转换为电信号的机电装置•速度型、压电加速度型检波器主要用于陆地地震勘探•压电压敏型检波器主要用于水域及海洋的地震勘探。地震检波器Geophone第二节地震检波器地震检波器的发展大致经历了三个阶段：①1978年前，地震检波器以窄频带(14～60Hz)、低灵敏度30dB为主，型号单一。②上世纪80年代中期，地震仪器实现数字化，检波器的灵敏度、自然频率、失真度、假频系数等技术指标都得到较大改进，其性能及适用范围大大提高，井中检波器，海上压电检波器等先后研制成功。③上世纪90年代至今，三维地震、高分辨率地震日益成熟，出现了四维地震、多波多分量勘探，井间地震等新技术和新方法，随之相适应，检波器的型号和品种也越来越丰富，如三分量检波器、四分量检波器、涡流检波器、高性能压电检波器等。速度检波器第二节地震检波器涡流检波器内部结构图1接线柱，2上顶盖，3卡簧，4上弹簧片，5线圈，6磁钢，7线架，8紫铜片，9下弹簧片，10卡簧，11外壳，12下底盖WY-GJ-4400型涡流检波器主要技术指标(1)固有频率：17Hz(2)阻尼系数DampingFactor：60％-70％(3)灵敏度：0.010-0.018V/cm·s-1(4)内阻：3005％第二节地震检波器加速度检波器第二节地震检波器HYD-1型压电检波器dB系列水听器压电加速度型检波器的内部结构示意图和力学模型压电压敏型检波器的内部结构剖面第二节地震检波器检波器的主要技术参数及特点•1、阻尼阻尼系数可分为开路阻尼和线圈电流阻尼两部分。由于线圈回路电阻较小，线圈电流阻尼较大，选择的开路阻尼应较小。开路阻尼典型值一般为0.25～0.36，考虑到阻尼电阻会消耗一部分反射信号能量，目前部分国产检波器没接阻尼电阻。这种没有内接阻尼电阻的检波器，线圈回路电阻很大，线圈电流阻尼很小。检波器总阻尼系数主要由回路阻尼提供，国产检波器的开路阻尼一般为0.5～0.7。•2、自然频率•检波器的幅频响应呈现高通滤波器的特性。当自然振频偏低时，接收深层低频信号的能力强，而压制面波的能力弱。为了加强高通滤波效果，数字地震仪都设置了高通滤波电路。显而易见，检波器的自然频率若比地震仪中的高通滤波器截止频率还低，就没什么意义。而且动圈式检波器的自然频率越低其弹簧片越软，惯性体