地震采集数字检波器与模拟检波器差异分析

地震勘探检波器原理和特性及问题分析2010-07-19
在地震勘探工作中,由于对检波器的原理和性能了解和认识得不够,致使在检波器的选择和使用上存在着一些不当之处,不清楚检波器的.参数与响应特性之间的关系,以及这些参数对地震信号的影响,在检波器使用和对比时往往针对性不强.为此,从检波器的振动力学原理入手,分析了位移、速度和加速度3种类型检波器的频率响应特性,并阐述了检波器不同的机电转换原理;在此基础上,深入分析了检波器的特性参数对地震信号的影响以及地震勘探对检波器性能和参数的要求.根据地震勘探中地震波冲击振动信号的特点,认为具有频率范围宽、动态范围大、失真度小、灵敏度高、检波器允差小等特点的检波器才能满足地震勘探的需要.同时,对目前检波器使用中的一些做法进行了探讨,尤其是检波器对比试验中存在的问题.综合分析认为,只有掌握了检波器的原理、性能和参数,才能正确地选择和使用检波器.
作者：吕公河 Lv Gonghe 作者单位：中国石油化工集团公司胜利石油管理局地球物理物探开发公司,山东东营,257100 刊名：石油物探 ISTIC PKU 英文刊名：GEOPHYSICAL PROSPECTING FOR PETROLEUM 年，卷(期)：
2009 48(6) 分类号：P631.4 关键词：地震检波器检波器性能特性参数振动系统机电转换原理频率响应特性seismic geophone geophone performance characteristic
parameters vibration system electro-mechanical transform principle frequency response characteristics。

数字三分量检波器与模拟检波器实测参数对比分析作者：蒋立兵来源：《中国科技博览》2014年第14期摘要：三分量地震勘探作为一种有效的地震勘探方法，本文对数字三分量检波器与传统模拟检波器的实测参数进行仔细研究和对比，分析数字三分量检波器与模拟检波器的检波差异及其优缺点。

关键词：数字三分量检波器；MEMS；动态范围；信噪比【分类号】：TF046.6地震数据采集是地震勘探工作的重要环节，采集资料的好坏直接影响勘探成果。

地震检波器是把传输到地面的地震波转换成电信号的机电转换装置，是野外地震数据采集的关键部位。

检波器的类型可简单分为模拟检波器和数字检波器两类，模拟检波器输出模拟信号，数字检波器输出数字信号，目前大规模应用于地震勘探的还是模拟检波器。

当今陆上高分辨率地震勘探已经向多波多分量、全数字化采集发展。

较模拟检波器而言，数字检波器的瞬时动态范围大，信号保真好，分辨率高，且地震转换波中含有相当丰富的地下信息。

所以，数字三分量检波器是今后地震勘探的重要技术及应用方向。

衡量模拟检波器性能指标的主要技术指标有自然频率、阻尼系数、灵敏度、谐波畸变、假频等等；相关的检波器参数有直流电阻、检波器阻抗、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。

常规模拟检波器的谐波失真一般为千分之一到千分之二，模拟超级检波器的失真系数则最小能达万分之几的数量级，检波器的谐波失真主要影响系统接收的动态范围，由于常规检波器本身是非线性系统，所以其谐波失真远大于地震采集仪器的谐波畸变指标（0.0003%）；随着灵敏度的提高直流电阻相应增加；常规模拟检波器的尾锥一般在5-7厘米之间，能保证与地面的良好耦合；假频也是衡量检波器质量的一个重要参数，假频的产生能对有效波产生重要影响，致使地震信号产生严重的畸变，虽然常规检波器的假频已从最初的150Hz 左右扩展到现在的 300Hz甚至更高，但是系统的去假频滤波能力仍然十分重要。

地震地磁观测与研究第25卷 增刊SEISM OLO GICAL A ND GEOM AG NET IC Vo l25 Suppl 2004年 9月OBSERVA T IO N AN D RESEARCH Sept 2004数字地震记录与模拟地震记录波形的一致性对比分析王 平狄秀玲(中国西安710068陕西省地震局)摘要 通过对模拟台网与数字台网记录到的地震震相和波形进行了对比分析,从比较情况看,两套系统地震记录的波形特征较为一致。

关键词 地震波形;对比分析中图分类号:P315.63 文献标识码:A 文章编号:1003-3246(2004)增刊-0038-07引言陕西省数字地震台网建于1997年,最初是7个子台,2002年发展到13个子台。

仪器运行情况良好,记录资料连续可靠。

2002年数字台网记录资料正式使用、交流,模拟台网也于2002年4月停记。

模拟、数字台网并行期间记录到的资料为模拟地震台网向数字地震台网的平稳过渡,为地震分析、预报、研究等提供了大量科学依据。

在此,我们对数字台网记录的地动速度波形、仿真(仿DD-1)记录波形、模拟台网记录到的地动位移波形进行了对比分析,为进一步分析数字台网记录的地震震相提供参考。

1 资料的选取按照中国地震局 区域台网地震月报目录与地震观测报告编报技术规范 要求,我们从台网并行期间记录到的地震事件中,选取了部分较为典型的地方震、近震记录图。

在资料选取过程中,既要求数字、模拟记录属同一个台站的同一个地震事件,又要求图面质量记录较好。

在符合这些条件的一些地震记录中,本文选用了几个比较典型的地震记录图。

在选取的地震中,我们给出每个地震数字台网记录的地动速度波形、仿真记录波形、模拟台网记录的地动位移波形,并进行比较分析。

由于数字台网在人机交互式地震分析处理系统软件中,具有对波形的放大、缩小等编缉功能,为了使两种记录的时间标度一致,我们把数字台网记录的地震按每分钟120mm长度打印,模拟台网记录按原记录图纸复印。

164近地震检波器核心作用是采集接收地震数据，从输出信号的特征来分，主要分为数字检波器和模拟检波器2种。

模拟检波器是输出为模拟信号的地震波传感装置。

目前使用最多的是20DX-10Hz的速度型检波器。

数字检波器是利用MEMS技术的加速度传感器。

与模拟检波器相比，数字检波器具有动态范围大、频率响应宽、抗感染能力差、最大输入信号强等特点，采集精度高于模拟检波器，使用于高精度高分辨率采集。

1 实际资料分析1.1 观测方法及观测系统本文将对比分析在重庆綦江地区的实际地震资料进行频谱分析、分频扫描、CDP叠加等处理，来具体说明模拟检波器与数字检波器对信号的不同响应能力。

铺设3条模拟检波器接收线以(A、B、C)及4条DSU1数字检波器接收线（可组合为10m道距）。

图1是检波器摆放示意图，数字检波器与常规检波器同点挖坑埋置。

中间一条10m道距检波器线错开5m埋置。

检波器型号：20DX-10Hz、DSU1组合图形：数字检波器单点接收，常规检波器采用技术设计组合图形。

图1 检波器铺设排列示意图观测系统：3L1S 5590-10-20-10-5590道 距20m，接收线距40m，炮点距40m，覆盖次数420次。

模拟检波器和DSU1检波器对比段试验，设计满覆盖5km，实际施工中采用全炮线接收，满覆盖段增至15km。

1.2 单炮资料分析AGC显示，数字检波器单炮整体频率相对较高，浅层信噪比略高（层位穿透面波），远排列干扰更大；模拟检波器单炮整体能量强，深层信噪比更高。

20~40Hz频段，模拟检波器整体能量明显高于数字检波器，模拟检波器信噪比更高，见图2。

30~60Hz频段，模拟检波器整体能量略强，信噪比稍高，见图3。

40~80Hz频段模拟检波器整体能量略强，压制噪音能力要强于数字检波器，总体模拟检波器信噪比稍高。

图2 模拟检波器和数字检波器对比（20～40Hz）೒ ῵ᢳẔ⊶఼੠᭄ᄫẔ⊶఼ᇍ↨˄ +]˅图3 模拟检波器和数字检波器对比（30～60Hz）1.3 剖面抽线对比分析1.3.1 单线对比模拟检波A线对比数字检波A线。

数字检波器对高频弱小地震信号的记录能力分析唐科伟;杨贵祥;董进【摘要】优选检波器是提高地震记录质量的关键因素之一，检波器性能直接影响地震信号记录能力。

检波器对高频弱小信号的记录能力，直接关系到地震信号的频带宽度、保真度和分辨率。

通过对地震勘探信号特征、检波器性能、检波器与地震仪器记录方式之间的匹配关系及野外试验资料的综合分析，指出针对记录高频弱小信号优选检波器是提高地震记录质量的关键措施之一，加速度型数字检波器（如涡流检波器）具有压制低频强信号、提升高频弱信号的优势。

%Geophone selection is one of key factors to improve seismic record quality, and its performance can directly influence the record ability of seismic signal. The record ability of geophone on high frequency and weak seismic signal can be directly relate to frequency bandwidtn, fidelity and resolution of seismic signal. Through comprehensive analyzing signal characters of seismicex⁃ploration, geophone performance, the matching relation of record methods between geophone and seismic instrument, and field test data, it is concluded that the selected geophone for recording high frequency and weak seismic signal is one of the key measures to improve quality of seismic record, in addition, acceleration digital geophone like vortex geophone has the advantages of suppressing low frequency and strong signal, and improving high frequency and weak signal.【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2016(006)005【总页数】4页(P63-66)【关键词】数字检波器;高频弱小信号;记录能力【作者】唐科伟;杨贵祥;董进【作者单位】中国石化石油工程地球物理有限公司装备管理中心，江苏南京211100;中国石化华东油气分公司，江苏南京210019;中国石化华东油气分公司，江苏南京 210019【正文语种】中文【中图分类】P631地震接收技术要求以最佳的方式真实地接收野外激发产生的有效地震信号，尽可能有利于室内压制各种噪音，确保地震记录具有高保真度、高分辨率。

数字检波器地震资料高保真宽频带处理技术陈志德;关昕;李玲;张晶【摘要】与模拟检波器接收地震资料相比,数字检波器地震资料具有频带宽、振幅保真度高、噪声大的特点。

本文基于喇嘛甸工区数字检波器接收的三维三分量地震数据,应用纵波资料开展针对高含水开发后期精细砂体描述的高分辨率处理技术研究,主要研发了4项关键技术,即不同处理阶段的噪声逐次压制技术、数据驱动振幅校正技术、反褶积之前的Q值相位校正与振幅补偿技术、地表一致性脉冲反褶积技术。

通过井震结合精细砂体识别与描述,结果证实数字检波器数据的处理成果能够清晰刻画砂体边界。

【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2012(047)001【总页数】10页(P46-55)【关键词】数字检波器;高保真;频带宽度;噪声压制;振幅补偿;脉冲反褶积;岩性识别【作者】陈志德;关昕;李玲;张晶【作者单位】大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163712;大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163712;大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163712;大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆163712【正文语种】中文【中图分类】P631相对于模拟检波器，数字检波器采用MEMS技术，具有动态范围大、信号畸变小、没有相位延迟的优势［1～4］，理论上可以在高噪声背景下真实记录地下弱小反射信号，是一种有望进一步提高地震分辨率的技术手段。

在相关文献报道中，从理论上阐述了数字检波器的技术优势，并与不同地区实际数据进行对比［5～7］，均说明数字检波器是解决地震分辨率问题的有效技术之一。

笔者对喇嘛甸与齐家北两个工区相同测线位置获得的数字检波器及模拟检波器接收的单炮资料，采用相同的流程进行处理，对比两种检波器接收资料的处理结果，证实数字检波器资料在岩性识别中具有明显优势，体现在记录频带宽（相同振幅级别的高频端要比模拟检波器资料宽20Hz），层间信息丰富、纵横向振幅关系保持好，但资料的信噪比低。

数字与模拟观测系统测定地方震震级偏差研究周 志 付鸣放 刘 浩 卢叶啸 秦 溯（中国安徽霍山237272安徽省地震局佛子岭地震台）摘要 选用佛子岭台2008年09月～2009年8月记录的共607个地方震事件，利用佛子岭台数字与模拟观测系统对同一地震事件所测定的数字记录震级与模拟记录震级进行统计，做回归分析，计算两者之间的偏差值，从震级偏差频次分布、震级偏差与震中距的关系出发，比较差异性。

结果表明，数字记录震级与模拟记录震级线性相关程度显著，经过拟合公式校正，固定常数校正和震中距校正，数字记录震级完全与模拟记录震级能达到更好的一致性。

关键词 地方震；震级偏差；佛子岭台0引言地震震级是利用观测仪器记录地面质点运动参数来确定地震强弱的一种标度，是监视、研究和预报地震的主要参数之一。

准确的测定震级为地震观测和地震学研究提供了重要数据，同时也为震后救援对策工作提供科学依据。

由于台基岩性和仪器特性等多种因素的存在，震级偏差存在于各省、全国乃至全球各个地震台网或台站。

山东测震台网（赵金花等，2008），山西测震台网（赵一萍等，2003），北京遥测台网（郑秀芬等，2006）等均根据自身的资料开展过关于数字与模拟记录震级对比的研究。

佛子岭地震台属于安徽省区域地震台，多年来，对安徽省台网观测报告和霍山窗震情监测提供了连续、高质量地震观测资料。

该台“十五”期间架设了美国Geotech 公司的KS-2000宽频带数字地震仪，2008年1月开始投入试运行，并同以前的DD-1地震仪进行对比观测。

在实际观测当中发现两种地震仪的震级出现偏差，尤其是在计算地方震震级，两种地震仪器的Ml 震级相差0.4级，超出了要求范围，引起了笔者的思考。

为此我们对佛子岭地震台的两种观测系统的震级偏差进行系统的分析和深入的探讨。

1、相关背景资料佛子岭地震台位于安徽霍山县佛子岭水库旁边，台基岩性为变质岩，岩石破劈理发育，成层性差，不易分化，通过测试地动噪声功率谱属于Ⅱ类台基。

第29卷10期 2017年10月doi ：10. 3969/j. issn. 1674-1803. 2017. 10. 13文章编号:1674-1803" 2017 # 10-0076-05相同条件下数字检波器与模拟检波器的三维地震勘探效果对比分析汤红伟(中煤科工集团西安研究院有限公司，西安710077)摘要:文献资料表明，全数字高密度三维地震勘探技术能够提高地震波的纵、横向分辨率，进而提高煤田地震勘探成果的精度。

但模拟检波器与数字检波器(高密度）的勘探效果的对比，往往是在不同采集时期、不同覆盖次数、 不同面元网格下进行的，这种对比因时间、空间、激发及接收条件存在差异则不具备科学性。

针对这一问题，采用 相同的激发、接收条件及相同的处理流程和参数，对模拟检波器与数字检波器进行地震数据采集和处理，以比较两 者之间的勘探效果。

实际资料表明:在相同条件下，数字检波器比模拟检波器采集的单炮记录频率响应宽、动态范 围大;采用相同的处理流程与参数，时间剖面上，数字检波器比模拟检波器具有较强的弱小信号分辨能力，而且能 有效拓宽目的层反射波频带和提高主频;数字检波器采集的资料包含较多的低频有效信息，有利于岩性分析。

关键词"模拟检波器;数字检波器;反射波频带;全数字高密度三维地震勘探中国分类号:P631.4 文献标识码:A中国煤炭地质V ol.29*o. 10COAL GEOLOGY OF CHINAOct. 2017Comparative Analysis of Digital Geophone and Analog Geophone 3 DSeismic Prospecting Results under Same ConditionsTang Hongwei(Xian Research Institute ，China Coal Technology & Engineering Group CorjD ，X ian ，Shaanxi 7100A b strac t :The bibliographical information have shown that the full digital high density 3D seismic vertical and horizontal resolution o f seismic waves ，further enhance prospecting result accuracy. But the comparison of prospecting sults from analog geophone and digital geophone (high density ) usually carried out under different acquisition tim es ， different surface element grids ，thus the comparison will not be scientific because of differentials in conditions. In allusion t o this issue ，using same shot and receiving conditions and same processing procedure and parameters ，carried out seismic data acquisition and processing through both analog geophone and digital geophone to both. The actual data have shown that under the same conditions ，the single - shot record from digital geophone comparing with from analog geophone has wider frequency response ，larger dynamic range. Using same processing procedure and param eters ，digital geo­phone has stronger weak signal resolving power than analog geophone on time section ， and can effectively b roaden band and enhance master frequency. In addition ，digital geophone acquired data include more low frequency effective vor of litliological analysis.K eyw ords ：analog geophone ； digital geophone ； reflection wave band ; full digital high density 3D seism ic prospectin〇引言众所周知，地震数据采集是利用地震检波器将 振动信号转换为电信号并储存记录的过程，地震信 号具有动态范围大、频率范围宽、速度变化快，背景 噪声强等特点，因此要求使用的检波器必须满足失 真度低、频率响应范围宽、灵敏度高和噪声小的特作者简介"汤红伟（1980—），女，博士，河南信阳人，副研究员，从事地震资料处理研究。