数字地震检波器设计

地震勘探系统设计方案1、数据传输部分根据数据传输量，最大采样时间长度为6秒，最大采样频率为2000Hz，采用24位AD采样，获得每个采样点3个字节数据，按照最大矩阵8000个地质检波器计算，起爆一次记录数据的位数为：6×2000×24×8000=2.304Gbits，要求一分钟之内数据传输完成，其传输有效波特率为：2.304Gbits/60s=38.4Mbps/s。

按照最高传输效率0.8计算，实际传输波特率至少为48Mbpd/s。

如此高的速率的高速传输，不能采用CAN，232，485等低速总线。

必须采用高效率的调制来传送数据。

数字调制有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）三种基础形式。

当然也可由这三种基本形式组合成联合键控，例如mQAM调制就是幅度和相位的联合键控。

此外，还有编码正交频分复用（COFDM）。

mQAM监控利用幅度和相位联合建控，充分利用了波形空间，若采用64QAM，相比来说，一次可以传送6个位的数据，相当于提高6倍。

而对于256QAM则一次可以传送8个位的数据，只需6M的带宽即可传送48Mbps的数据。

故而，高速数据传输采用QAM调制方式传输。

此外，在检波器的电源管理上，通过485总线进行低速通讯，控制处理器管理检波器的工作与否，这样就可以避免高速通讯带来的大功耗。

2、系统整体规划因为整个地震测量系统中，需要连接很多检波器，其排列范围可达到10km，有线通讯很难再10km的长度上达到8M的带宽，所以在整个系统中需要多个“中继站”来传递数传信号，两个中继站之间的连线不超过100m，这样可以保证高速通讯。

当然，QAM调制需要电路将为复杂，并且成本也较高，在几十个至上百个检波器的数据采集，可以采用一个小网络来采集数据，采用其他速度较低的编码类型，电路简单可靠。

将一个小网络的数据汇总，再通过高速通讯，传给车载总控制器。

在整个系统中，系统的供电时最大的问题，检波器阵列较为庞大，如果采用集中供电，总电流将很大，所以得分开采用蓄电池供电。

第二章地震检波器地震检波器是把传输到地面或水中的地震波转换成电信号的机电转换装置，它是野外地震数据采集的关键部件。

第一节电动式地震检波器工作原理：当地震波到达地面引起机械振动时，线圈对磁铁作相对运动而切割磁力线，根据电磁感应原理，线圈中产生感生电动势，且感生电动势的大小与线圈和磁铁的相对运动速度成正比。

图2-1（a）电动式检波器基本结构图2-1（b）电动式检波器外形图2-2 检波器内各部分的运动关系图2-2 检波器内各部分的运动关系12一、运动方程的建立运动方程反应的是检波器线圈运动与地面运动的关系。

规定：z ——地面产生的向上位移y ——线圈框架（惯性体）的向上位移x ——线圈相对磁铁的向下位移（x ＜0），并且：y z x =+1．弹簧克服惯性体重力后的拉力K FK F kx =- （2-1）2． 线圈受到的电磁阻尼力根据法拉第电磁感应定律，线圈两端输出的电动势为dtdxs dt dx dx d n dt d ne ⋅=⋅==φφ dxd ns φ=称为机电转换系数，也叫空载灵敏度。

线圈中的感应电流为：c o e ei R R R==+式中c R 是线圈内阻，o R 是线圈负载电阻。

感应电流受到的电磁力L F ：dtdx R s R e s i dx d n F L ⋅-=⋅-=⋅-=2φ （2-2） 3． 铝制线圈框架受到的电磁阻尼力当圆筒形铝制线圈框架在磁场中运动时，线圈框架内将产生涡电流。

涡电流产生涡旋磁场，此涡旋磁场与永久磁场相互作用的结果也是阻止线圈框架的运3动，这种电磁阻尼力与线圈框架相对磁铁的运动速度成正比：dtdxF T μ-= (2-3) 根据牛顿第二定律，将式（2-1）、（2-2）和（2-3）相加：2222222()k L T s dxF F F k x R dtd yd z d x M M dt dtdt μ++=-⋅-+⋅⎛⎫=⋅=⋅+ ⎪⎝⎭ 即 222221dtzd x M k dt dx R s M dt x d -=+⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅+μ （2-4） 一般式 2220222dtz d x dt dx h dt x d -=++ω （2-5）MRs h 2/2+=μ——衰减系数，M K /0=ω——自然频率 。

地震检波器原理与结构
感应器是地震检波器的核心部分，主要用来感知地面振动。

感应器通
常由一个质量较大的物体和一个灵敏度较高的传感器组成。

当地面发生振
动时，传感器会感受到振动，并将其转化为电信号。

感应器的灵敏度相当
重要，因为它能够决定地震波的最小记录幅度。

记录器主要用来记录地震波传播过程中的振动情况。

记录器一般由一
个电子振动传感器和一个数据存储设备组成。

传感器会将传感器接收到的
振动信号转化为电信号，并将其传输给数据存储设备。

数据存储设备一般
是一个数字式或模拟式的存储器，可以记录地震波传播过程中的振动参数，如振幅、速度和周期等。

记录器还可以通过无线通信技术将记录的数据传
输给地震观测中心。

除了上述的基本结构，地震检波器还可以有许多其他的组成部分，如
防护外壳、天线、无线通信设备等。

防护外壳主要用来保护地震检波器免
受外界环境的影响，如风雨、灰尘和温度等。

天线用来接收或发送无线信号，以便地震检波器可以与其他设备进行通信。

无线通信设备可以使地震
检波器能够远程传输数据，方便地震观测人员对地震波的监测和分析。

综上所述，地震检波器是一种用于监测地震活动的仪器。

它的原理基
于地震波传播和能量传输的物理特性。

地震检波器主要由感应器、记录器
和电源构成，通过感知地面的振动并记录振动情况，来获取地震活动的相
关信息。

地震检波器的结构可以根据需要进行适当的调整和扩展，以满足
实际的观测需求。

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。

谈数字高密度三维地震勘探设计优化摘要:全数字高密度三维地震勘探是地震勘探的发展趋势，由此设计优化得到的数据资料采集脚印小、方位角和接收频带宽、覆盖次数多、地质信息丰富，真正实现了“三高”要求，为后续处理和解释工作打下坚实的基础。

关键词:全数字高密度;地震勘探;采集脚印;三高随着矿方对地震勘探精度要求的持续提高，加上地表变化剧烈、深部域构造逐步复杂、勘探深度越来越深，常规三维地震已无法满足当前地质任务的需求，全数字高密度三维地震勘探技术应运而生［1］。

从施工前设计开始，根据地质任务设定采集、处理和解释三个阶段完成目标的底线，利用物探软件进行观测系统设计、质量评价和量化监控，通过优化设计从而取得最佳效果。

全数字高密度三维地震勘探利用提高空间采样率，降低面元尺度，提高覆盖次数，数字检波器全频接收，全面提升了数据采集的原始质量［2］。

1勘探区概况为探明淮北矿地质构造，进一步查明煤层赋存状况，决定采用全数字高密度三维地震勘探技术进行勘探。

本矿位于淮北煤田南部，属于华北地层区鲁西地层分区徐宿小区，本区地层为第四系冲、洪积层覆盖［3］。

区域内对煤层成因有影响的主要地层由老到新层序为奥陶系(O)、石炭系(C)、二叠系(P)、新近系(N)和第四系(Q)。

区内地表无基岩出露，均被厚层松散层所覆盖，本矿含煤地层是石炭系、二叠系。

石炭系所含煤层特别薄且发育不稳定，为不可采煤层［4］。

二叠系含煤地层自下而上为山西组、下石盒子组、上石盒子组［5］。

浅部地层走向近南北，深部受断层切割影响，走向变化较大，地层整体表现为东倾;矿井内地层倾角变化较大，在5°～25°，次一级褶曲和断裂构造较发育［6］。

可采煤层7层，32、82、10煤层是较稳定煤层，且为矿井主要可采煤层，31、51、72、81煤为不稳定煤层。

10煤是稳定主要可采煤层，赋存于山西组中部，上距铝质泥岩约55m，下距太原组一灰顶界面约60m。

煤厚0～7．97m，平均2．74m，可采性指数0．84，变异系数38%(图1)。

基于STM32的便携式地震检波器测试仪的设计李科;陈紫强;谢跃雷【摘要】针对地震检波器测试仪不易携带、功耗大、工作不稳定、抗干扰能力弱、存储容量小等问题,设计一种基于STM32单片机的便携式地震检波器测试仪.该检波器测试仪以STM32单片机为主控核心,从高精度的24位AD采集芯片采集检波器响应数据,经数字滤波后存储到16 GB的TF卡中,并根据检波器参数计算公式测试检波器的灵敏度、自然频率、阻尼系数,判断检波器是否正常工作.实验测试结果表明,设计的检波器测试仪能在有机械振动干扰环境下准确无误地对地震检波器进行测试,具有便于携带、工作稳定、功耗小、存储容量大、抗干扰能力强等特点.%The geophone tester is not easy to carry,the power consumption is big,the work is not stable,the anti-jamming ability is weak and the storage capacity is small,a portable geophone tester based on STM32 single chip is designed.The de-vice uses the STM32 microcontroller as the master core,collects the response data of the geophone from the high-precision24 bit AD acquisition chip,stores the data to the 16 GB TF card after digital filtering,and tests the sensitivity,natural fre-quency and damping coefficient of the geophone according to the geophone parameter calculation,so as to determine whether the geophone is working properly.The experimental results show that the tester isportable,stable,low power consump-tion,large storage capacity,stronganti-interference ability,and can test the geophone accurately in the environment with mechanical vibration interference.【期刊名称】《桂林电子科技大学学报》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】6页(P270-275)【关键词】STM32单片机;地震检波器;测试仪;干扰分析【作者】李科;陈紫强;谢跃雷【作者单位】桂林电子科技大学认知无线电与信息处理省部共建教育部重点实验室,广西桂林 541004;桂林电子科技大学认知无线电与信息处理省部共建教育部重点实验室,广西桂林 541004;桂林电子科技大学认知无线电与信息处理省部共建教育部重点实验室,广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TN763.1地震检波器是地质勘探中最重要的地震波传感器[1](以下简称检波器)。

数字三分量检波器发展趋势及施工难点分析作者：于浩淼来源：《中国科技博览》2013年第26期摘要：三分量地震勘探作为一种有效的地震勘探方法，正在越来越多的被地震界人士所接收，而作为三分量地震勘探技术的核心部分之一—三分量检波器直接决定着采集资料的品质。

本文介绍了三分量检波器的发展，分析了在野外地震采集时可能遇到的一些问题以及对三分量检波器VectorSeis与DSU3做了简单比较。

关键词：传感器三分量检波器地震勘探中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-559-010 引言目前生产的三分量检波器主要是基于可控硅（重力）加速度计技术而为地震勘探设计的微电子机械数字传感器系统。

其数字检波的主要原理是：当大地产生振动时，检波器中心框架产生运动，而惯性质量体保持平衡，由此产生电容的变化转变为数字信号。

较常规检波器而言，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[1]。

由于加速度检波器的输出信号与振动激励信号的加速度成正比，因而具有随着振动频率的升高检波器的输出也随着增高的特点，其与速度型检波器的输出特性如图 1所示。

图 1 速度型和加速度型检波器的输出特性一、数字检波器的优点和局限性数字检波器的诸多优点将使其在地震勘探技术发展中起到重要作用：1、质量轻、容易使用，对大道数地震队有优势。

2、作为点采集接收地震信号，无震源衰减、无环境噪音衰减、高频成分保持好、垂直分辨率高、各相同性记录好。

3、频带宽度大，有改善垂直分辨率潜力。

4、数字具有准确校准，适合定量地震。

5、3C 数字检波器优点突出，适合做油藏描述。

但数字检波器在替代或继承模拟检波器方面有其局限性：研制速度，使我国的地震检波器技术跟上国际检波器无地滚波空间滤波，噪音大环境下不适合；发展的步伐，为我国的地震勘探做出贡献。

数字检波算法
数字检波算法是一种处理信号的方法，主要应用于地震勘探领域。

该算法的主要功能是从地震记录中提取有用的信息，如反射系数或地震信号的振幅。

数字检波算法的基本原理是通过对地震记录进行滤波处理，将有用信号与噪声分离。

具体来说，该算法采用不同的滤波器对地震信号进行滤波，以提取出不同的地震波分量。

这些分量包括反射波、折射波、绕射波等，它们对于地质勘探具有重要的意义。

数字检波算法的实现通常需要使用数字信号处理技术，如傅里叶变换、滤波器设计等。

在算法实现过程中，需要根据不同的勘探需求和地质条件选择合适的滤波器类型和参数，以达到最佳的信号提取效果。

总之，数字检波算法是一种重要的地震勘探技术，它通过数字信号处理技术对地震记录进行处理，以提取有用的地质信息。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的算法参数和滤波器类型，以达到最佳的地质勘探效果。