高精度地震勘探磁电检波器

五种地震检波器地震检波器是一种将机械振动转换为电信号的地震勘探专用振动传感器，是槽波地震勘探仪器中接收地震信号的个器件，它的性能会影响地震勘探结果。

煤矿井下地震信号的信噪比较低、波形场复杂、地震勘探条件复杂，因此研制针对于槽波地震勘探的检波器非常重要。

实际勘探中应用为广泛的地震检波器为动圈式地震检波器。

随着技术和方法的不断创新，检波器类型越来越丰富。

我国开展了许多针对地震检波器的应用研究和试验工作，研究了三分量MEMS地震检波器、光学地震检波器、压电式地震检波器、电化学地震检波器等新型检波器。

1、动圈式地震检波器根据资料显示，大部分槽波勘探都是使用动圈式地震检波器，它属于速度型地震检波器。

在使用动圈式地震检波器进行槽波地震探测时，经常检测到一种频率为400Hz 的形似自激振荡或感应干扰的现象。

经研究发现，它是由于两分量速度检波器中检波器芯体的高频谐振引起，术语称之为检波器二次谐振。

速度检波器的二次谐振属于机械谐振范畴，二次谐振现象在各种型号的动圈式地震检波器产品上都存在。

对于精度要求较高的槽波地震勘探而言，这种高频谐振就变得十分有害而不容忽视。

对于检波器的二次谐振现象，可以改用加速度检波器芯体，这样可以从根本上解决这个问题。

2、光学地震检波器光学地震检波器主要是利用光波敏感元件的特性研制的，根据传感机理的不同可以分为强度调制型、光纤光栅型、马赫–曾德尔干涉型、迈克尔逊干涉型、萨格纳克干涉型、法布里珀罗干涉型、光纤激光型以及光栅型等，各种类型的光纤地震检波器研究取得了不少实验室及实际应用成果。

光学检波器具有灵敏度高、安全可靠、频带宽、动态范围大、适应性强等优点。

光学检波器有较强的抗电磁干扰能力，是未来地震检波器有可能采用的主要技术之一。

但光学检波器制作工艺难度大、成本高，目前广泛应用于井下槽波地震勘探尚有难度。

3、电化学地震检波器电化学地震检波器是利用电化学原理，将振动信号转换为电信号的检波器。

近年来，通过技术改进已经成功研制了实用的电化学地震检波器，并实现了产品化。

地质勘探中的仪器设备地质勘探是指通过不同的方法，了解地球内部结构和地下资源分布的一种科学研究。

在地质勘探的过程中，仪器设备起到了至关重要的作用。

本文将就地质勘探中的仪器设备进行介绍。

一、地震勘探仪器地震勘探是一种通过测量地球中的地震波传播和反射来获取地下结构信息的方法。

地震仪器在地震震源和检波器之间进行的数据传输起到至关重要的作用。

常见的地震勘探仪器有地震震源、地震检波器和地震记录器等。

1. 地震震源地震震源是产生人工地震波的设备，通常是由爆炸物或震源车辆组成。

地震震源的形式多样，如压电源、炸药震源和振动源等。

通过产生地震波，地震震源可以帮助勘探者测量地下岩石的速度、密度和其他物理特性。

2. 地震检波器地震检波器是用于接收地震波传播过程中的反射或折射信号的仪器。

常见的地震检波器包括地震观测井、地震阵列和地震测深仪等。

地震检波器可以将地震信号转化为电信号，为勘探者提供参考依据。

3. 地震记录器地震记录器用于记录地震信号，并将其转化为地震图像或数字数据。

地震记录器可以通过多种方式储存数据，如磁带式地震记录器、数字地震记录器和地震数据采集系统等。

地震记录器的使用可以帮助勘探者分析地下结构和探测地下资源。

二、重力测量仪器重力测量是一种利用重力场的变化来推测地下岩石质量的方法。

通过重力测量仪器，勘探者可以测量地下岩石的密度和分布情况。

重力测量仪器主要包括重力计和全球导航卫星系统（GNSS）等。

重力计可以通过测量地面上的重力加速度变化来获得地下岩石的质量信息。

GNSS可以通过测量地表的重力场变化，推断地下岩石的密度分布情况。

三、电磁测量仪器电磁测量是一种通过测量地下岩石的电导率和介电常数来推测地下结构的方法。

电磁测量仪器主要包括电磁感应仪和电测深仪等。

电磁感应仪通过产生高频电磁场，测量地下岩石对电磁场的响应来推断地下构造。

电测深仪是一种用于探测地下电阻率的仪器，通过测量电流传输的速度和电流对电压的响应，可以推断地下岩石的电导率。

本文论述的是检波器灵敏度、阻尼两项指标，讨论如何通过磁钢三参数测量和线圈架涡流测量控制阻尼、灵敏度的大小和匹配，以提高检波器质量一、引言为了适应高分辨率地震勘探技术发展的需要，满足与目前24位地震仪配套的要求，我厂在SN4系列检波器的基础上开发了SN7C系列检波器，其技术参数具有严格的允差±2。

5％，随着阻尼、灵敏度精度的提高,也就提高了检波器的相位一致性，大大有利于地震勘探获得良好的地震记录。

既要提高阻尼，灵敏度的精度,又使两者匹配,我们不仅从理论上积累了更深的认识,而且在实际生产中获得了许多宝贵的经验.电动式地震检波器收到地震波的作用时，线圈相对磁钢作相对运动,切割磁力线，产生感应电动势，其大小与相对运动速度成正比,此感应电动势即为地震检波器的输出信号。

不同地层，检波器都会有不同的输出信号，输出信号能否能真实反映地层情况,很大程度上受检波器各项参数的影响，这里我们重点讨论的是检波器灵敏度、阻尼两项指标。

在实际生产中遇到两者不匹配的情况下，通常的方法是,通过试验改变磁钢格数或线圈架壁厚来调节两者的匹配,但一直未解决实质问题：为什么同一格数磁钢、同一壁厚线架，这一批装出的检波器合格，下一批装出的检波器阻尼、灵敏度相差很远,甚至用改变分流电阻调节也达不到合格。

对于超级检波器的阻尼、灵敏度精度有更高要求,解决这一问题迫在眉睫。

本文讨论如何通过磁钢三参数测量和线圈架涡流测量控制阻尼、灵敏度的大小和匹配,以提高检波器质量。

二、检波器的灵敏度和阻尼的原理1.灵敏度：检波器磁钢与外壳被上下盖固定在一起，形成磁系统,而线圈通过柔软的弹簧片与外壳相连，当外壳跟随地面震动时，线圈由于具有惯性而滞后于外壳的运动，外壳与线圈之间就有一相对位移,根据法拉第电磁感应原理可知，线圈绕组中产生的感应电动势E为：式中：B——工作气隙磁感应强度-—每匝线圈平均长度N——工作气隙中线圈绕组的匝数—-线圈对外壳的相对运动速度——线圈的平均直径对结构已确定的传感器，开路灵敏度为:当加上负载电阻时，闭路灵敏度为：——线圈电阻-—负载电阻2。

地震勘探仪器原理与结构5.1地震勘探对仪器的根本要求5.1.1地震波运动学特征对仪器的要求为了利用地震波的运动学特征来推测地下反射界面的位置和形态，就要求记录多道地震信号，以便进行波的比照，识别同相轴；记录震源激发信号作为计算反射时间的起点；记录计时信号作为计算反射时间的标尺；在采用炸药震源时还要记录井口信号，以测定地震波从炮井井底的炸药爆炸点传到炮井井口的时间—τ值，进而依据的炮井深度h来推算表层的速度v＝h/τ，为今后地震资料处理时进行静校正提供依据。

除地震信号以外的这些需要记录的信号统称为辅助信号。

通常所说的地震仪记录道数指的是地震道的道数，辅助道不包括在内。

地震仪对地震信号的数据采集过程从震源激发时刻开始，一直持续到最深目的层反射信号完全到达时为止。

采集过程的持续时间称为记录长度，采用炸药等冲激震源时，记录长度T为:T=2h/v式中h---勘探目的层最大深度；v地震波的平均速度。

在地震勘探中，有意义的最大反射界面的深度很少超过10km，而到达这样深度的平均地震波速度，至少是3500m／s。

因此，通常要求的记录长度为6s。

深钻、地质解释和地震信号穿透力等项技术改良后，需要的记录时间还可能增加。

反射时间的标记是根据磁带上记录的计时信号进行的，如果计时信号本身不精确的话，依据它测出的反射时间也就不精确，由此推测出的反射界面的位置也就不准确，因此，一般要求计时信号的可重复性和绝对准确度都应保持在0 .05％的容许范围内。

5.1.2地震波动力学特征对仪器的要求为了能利用地震波的动力学持征来推测地下岩性，甚至直接找油找气，就要求地震仪高保真、高信噪比、高分辨宰地把地震波记录下来。

具体来说，应满足以下几项根本要求：〔1〕地震仪允许输入的幅度范围(简称仪器的动态范围)必须大于需要记录的地震信号的动态范围。

需要记录的地震信号的最大幅度是从震源到最近的检波点的直达波幅度，它与偏移距的大小有关；需要记录的地震信号的最小幅度是最深目的层反射波传到地表时的幅度，由勘探深度要求决定。

第二章地震数据采集方法和技术第一节地震勘探的设备及工作内容地震勘探数据采集系统可把接收到的地面振动转换为时间函数的电信号。

现代地震勘探采集仪器主要由检波器、放大器、数字记录器（包括有关的硬件）以及作监视用的显示器等装置组成（野外工作时装于汽车上）。

近几年，在仪器车上还安置了专用数字计算机，用以控制野外全部记录过程，调整和监视野外操作，同时可对记录作初步处理。

地震采集仪器的结构、性能应考虑到地震振动地特点。

首先，人工震源产生的地震波在地面引起地振动位移非常小（仅微米级）且来自浅、中、深不同部位的地震次生波地能量相差很大（可达几十万至百万倍），因此，地震仪器应具有高灵敏度和大动态范围（100dB以上）；其次为了记录不同频谱范围的地震信号，记录仪器应具有宽的频带和可选择的滤波器；第三，为对接踵而至的地震脉冲有良好的分辨力，要求仪器的固有振动延续度尽可能小；第四，通常地震勘探多在很长（数百米或数千米）测线上许多检波器（多达百个甚至上千个）同时观测，以便于识别各种类型的波和提高效率，这又要求仪器各道应具有良好的一致性。

我们把对应于每个观测点的地震检波器、放大系统、记录系统所构成的信号传输通道总称为地震道。

现代地震采集仪器还应具有小型轻便、性能稳定、耗电量少、自动化程度高等特点。

§2.1.1检波器检波器是安置在地面、水中或井下以拾取大地振动的地震探测器或接收器，它实质是将机械振动转换为电信号的一种传感器。

现代地震检波器几乎完全是动圈式（用于陆地工作）和压电式（用于海洋和沼泽）的。

这里只介绍接收纵波的垂直检波器。

地震检波器的主要类型和工作原理1、动圈式地震检波器这类检波器结构如图２－１－１所示，其机电转换通过线圈相对磁铁往复运动而实现。

线圈及线枢由一个弹簧系统支撑在永久磁铁的磁极间隙内，组成一个振动系统。

当线圈在磁极间隙中运动时线圈切割磁力线，同时在线圈两端产生感应电势，感应电势的大小与线圈切割磁通量的速度成正比，也就是说，与其相对于磁铁的运动速度成正比。

地震检波器行业报告一、行业背景〔一〕地质勘探的方法石油、天然气是当今世界最重要的能源，也是工业社会重要的化工原料，被誉为工业的血液。

目前，油气资源的勘探方法主要有三类：①地质法：观测、研究裸露在地面的地层、岩石，对地质资料进行分析综合；②物探方法：利用物理仪器观测到的物理现象推断地下的地质构造特点，寻找可能的储油构造。

主要有：重力勘探、磁法勘探，电法勘探，地震勘探；③钻探法。

其中，地震勘探是其中发展历史最长，技术最成熟，相对其它的物探方法相比具有高精度、高分辨率及探测深度大的特点，是地下地质构造寻找油、气藏的最行之有效的一种勘探方法，目前几乎所有的井位都是用这种方法测定的。

〔二〕地震勘探的主要原理地震勘探方法是以研究岩石的某种特性为基础，首先在所布置的测线上的某点，采用人工震源产生地震波。

地震波以地壳土壤、岩石等为介质从地面向地表传播，并在不同地层中发生反射。

其传播路径、振动方向和波形将随所通过介质的弹性性质及几何形状的不同而变化。

这些反射地震波信息携带着丰富的地层信息返回地面就引起地表的振动，并被安置在地面的专用传感器接收处理。

根据接收到的波的传播时间、速度等资料，可推断波的传播路径和介质的结构，而从波的振幅等参数可推断岩石的性质，从而反演地下地质构造、地质层的边界、形状以及地藏物质的属性——“地震剖面图”。

通过在一个工区内布置多条测线，形成测线网，并在多条测线上进行这种观测之后，可得到地下地层起伏的完整概念，再综合其它物探方法和地质、钻井等各方面的资料，确定可能储存油气的地质构造和钻探的井位，从而到达勘探的目的。

〔三〕地震勘探所使用的主要仪器地震勘探基本工作包括激发地震波、接收记录地震波和处理解释地震资料三个方面。

激发地震波主要采用人工放炮的方法。

地震勘探是目前最常用石油勘探方法之一，它的基本原理是利用人工地震在地层中产生振动信号，根据设计要求在距离激发点不同的地方布置传感器〔即地震检波器〕接收振动信号，然后对接收到的振动信号进行处理、解释，根据信号的频率、振幅、速度等信息分析不同深度地层的属性、构造的形态等，从而初步判断是否有具备生油、储油条件，最后提供钻探的井位。