6_1_4地震勘探的野外数据采集系统——地震仪器简介.pptVIP

四、地震勘探的野外数据采集系 统——地震仪器简介 为了记录由地下反射界面回来的地震波，需要使用一套较复杂的专门的装置。即地震勘探的 野外数据采集仪器，简称地震仪。 1、地震勘探对地震仪器的基本要求 现代地震勘探的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)，及作监视 用的显示器等装置组成。地震仪器应有如下基本要求： ①地震仪器应具有高灵敏度和大动态范围的性能 ②地震仪器应具有宽的频带和可选择的滤波器 ③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。 ④地震仪应具有多道(或超多道)特点 ⑤地震仪器的各道应具有良好的一致性。 ⑥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、 地震检波器Geophone 1)作用:把地表微弱的机械振动变成电信号，然后记录下来。因此，实质上它是一种机电转换装置(原理就是发电机原理)。 因为，在陆地上由地下深部反射回来的地震波振幅很小，只有几微米，如何把这么弱的信号记录下来，人们就采用了这样一种方法：首先把这种很弱的机械振动转换为电振动信号，再利用电子装置放大它到几十万倍，然后再记录下来，由机械振动变成电信号的工作就由检波器来完成。 2)检波器结构 检波器主要由外壳，圆柱形磁缸，环形弹簧片和线圈组成。磁缸被垂直的固定在外壳中央，它产生一个强磁场，线圈绕在圆形的线圈架上，它通过上下两个弹簧片与外壳作软连接，使它置于磁缸和外壳之间的环形磁通间隔中并能上下移动。 3)检波器类型 依据频率分： 低频检波器：f=8HZ 中频检波器 高频检波器：f100Hz 浅层工程多用高频检波器； 石油地震勘探中多用中、低频检波器。 依据名称： 检波器在天然地震勘探中又称拾震器，它是一种换能装置。它的作用是以最大的逼真度最有效地采集地面的振动。 依据功能： 垂直检波器、水平检波器、三分量检波器。 依据原理： ①动圈式(又称电动式)；②动磁式；③压电式 ；④参数式。 前二类，大都用于陆上地震勘探，特别是动圈式。动磁式用于井中的测井检波 器，它们都是记录质点位移速度；第三类是用于海上的地震勘探，它记录质点的位移加速度 ；而第四类则只在天然地震台站中应用，它记录的是质点位移。 4)检波器工作原理:(它是怎样把机械振动变成电信号？) 它利用电磁感应的原理，当地震波来到地面引起地面振动时，检波器外壳连同磁缸随地面质点一起振动，这时线圈由于惯性却滞后于磁缸运动，从而形成线圈与磁缸的相对运动，线圈切割磁力线，便产生感应电流(大小，强弱是变化的)，这样就实现了把机械振动变成电信号。 感应电流的大小，方向都是变化的并与地面振动的大小，方向，速度有关，只有与检波器线圈的轴向方向一致时的机械振动才能产生最大的输出电压，在地震勘探中，反射波是近垂直于出射于地表的，因此野外进行纵波勘探时，一般使用垂直检波器。并把检波器垂直安置在地面上，才可接受到强的反射纵波 。 ①动圈式检波器 动圈式检波器的惯性体是一个园筒形线圈架，其上绕有线圈，惯性体用 弹簧与检波器外壳相连，且该线圈置于由一块园形磁钢产生的强磁场中。 工作时检波器外壳 与地面紧密耦合，当地面产生运动，检波器外壳与地面同时运动，但是惯性体由于用弹簧与外壳软连结，它要保持一定的惯性，于是线圈在强磁场内就产生相对运动，导致线圈切割磁力线而形成感应电流(压)，这个感应电流的大小和方向是同检波器运动 ，亦即同地面运动速度是成正比的，这样就实现了机电转换，因此用弹簧悬挂的线圈和磁铁就构成了一个换能器 。 ②动磁式检波器 动磁式检波器是让线圈保持固定，而与其相联系的磁铁运动，由于磁场的磁阻发生变化，引 起磁场强度的变化，使线圈的电流(压)发生变化，从而实现机电转换。 ③压电式检波器 海上压电检波器则是通过另一种方法来实现机电转换。众所周知，某些晶体如酒石酸钾钠和 钛酸钡等，它具有压电效应，即在晶体的薄片上给予一个压力的话，则晶体两端会产生与压力成正比的电压。 海上检波器就是根据这种原理来实现机电转换的，将上述压电材料加工成 薄片，让多片晶体连接在一起(组合)，放置于注满油的金属壳内，壳的一面有薄膜，工作时检波器沉放海水中，地震波振动通过压力使检波器两端产生相应的电压。压电检波器记录的是质点运动的加速度。 ④参数式检波器 参数型检波器是将惯性体的一端作为电容器的一极，而电容器的另一极与外壳(地面)固定， 地面振动时，其振动的变化规律通过二个极片之间的变化而改变电容量来记录振动，这种机电转换主要记录的是地面的质点位移