试析数字检波器在地震勘探中应用

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1、试析数字检波器在地震勘探中应用　　摘要：勘探事业的发展对地震检波器的勘探精度提出了更高的要求。数字检波器作为新型检波器的代表，在勘探领域未来将有无限的应用可能。本文分析了数字检波器的特点、结构以及工作原理，展望了其应用前景。关键词：数字检波器地震勘探应用中图分类号：P315文献标识码：A文章编号：1、前言作为时下钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，地震勘探的成本相对较低、可靠性相对较高。地震勘探的精度主要由检波器的能力决定。近年来，计算机领域的高速发展，给地震勘探带来了技术革命。诸如数字滤波技术

2、、多波多分量技术等高新科技手段的引入使得地震勘探检波器的性能较之传统的检波器有了很大的提升。数字检波器作为新型检波器的代表，在勘探领域未来将有广阔的应用前景。相比传统的检波器，数字检波器在灵敏度、抗干扰能力、便于携带以及校准难度等方面均有很大改善。2、数字检波器结构及特点2.1数字检波器7所谓数字检波器是相对于常规的检波器的输出信号而言的。常规检波器输出的信号多为模拟信号，信号的数字化是在采集站里完成的，而数字检波器输出的是直接数字化的信号。数字检波器的核心是MEMS（MICROELECTRONM

3、ECHA-NICSYSTEM）技术，即微电子机械系统。因此，也可将数字检波器称呼为MEMS检波器。微电子机械系统技术是建立在微米/纳米技术基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。这种技术以硅材料为基底，采用为机械加工工艺和IC工艺加工出差动电容式微机械加速度计。这种加速度计（数字传感器）是集微型化的传感器、执行器、信号处理器以及控制电路、接口电路、通信电路和电源为一体的高精度机电转换系统。数字检波器常被定义为是传感器和传统采集站的有机结合。实际上，它是

4、将许多采集站的功能移植到检波器中来。数字检波器主要由传感器、ASIC（专用集成电路）电路和DSP（数字）信号处理器）和其它辅助电路组成。传感器检测大地震动信号，ASIC电路实现对传感器的反馈控制，同时完成信号的模数转换，DSP完成数字滤波。其它辅助电路主要完成供电、提供测试信号、重力方向检测等功能。2.2数字检波器结工作原理7其工作原理是当地震波的振动能量传到检波器时，梳妆电极在惯性体的作用下发生形变，梳妆电极之间的电容发生变化，使得电容器保持平衡的反馈电压产生变化，从而完成振动到电信号的转换，再

5、经过路转换成数字信号。数字检波器的特是以重力平衡方式（MEMS技术）将地震波的振动加速度信号直接转换为高精度的数字信号，幅度和相位频率特性曲线在0~500Hz之间都是平坦的直线，其灵敏度随着信号频率的改变而变化，计算公式为：灵敏度=0.408（2πf）其中f是地震信号的频率。由于数字检波器内部具有微化型24位ADC电路,所以它直接输出24位数字信号；动态范围可达105dB以上，比传统检波器的动态范围高出30dB~40dB；谐波畸变指标小于0.003%,比传统检波器谐波畸变至少低一个数量级。2.3数

6、字检波器特点数字检波器和模拟检波器相比主要存在以下优点：1）质量轻、容易使用，对大道数地震队有优势。2)谐波失真小，整个采集系统的动态范围更大。3)相位失真小，几乎是零相位的，因此接收到的信号没有相位失真，因真实反应大地振动状态。这是常规模拟检波器所不能达到的，对高分辨率勘探和岩性勘探更为有利。4)一致性好，对高密度空间采样更为有利。5)抗电磁干扰能力强，在复杂地区施工十分有利。3数字检波器在地震勘探中应用3.1现状7实践证明，数字检波器是一种高性能，高效率，高可靠性的设备。目前的数字检波器在技术

7、特征上与传统检波器的重大区别是使用了利用微电子机械系统技术开发出来的新型数字地震传感器，并且仪器系统结构发生重大延拓，也就是将地震道模拟电路部分和AD转换器等从主机中分离出来，与传感器集成并微型化在一起，构成了新型数字地震检波器消除了由于模拟信号长距离传输过程中所引入的干扰，有效提高了采集信号的信噪比，增强了抗干扰能力。但由于当前MEMS检波器的市场比较小，而前期投入的研发费用比较高，因此MEMS检波器的价格比较高，增加了勘探成本。这无形中又给数字检波器的推广增加了难度。我国目前正在使用的地震勘探

8、装备大多数是与模拟检波器相匹配的地震仪，这些地震仪的性能仍然十分先进，处于良好的状态，但数字检波器却不能和这些地震仪相连，因此如果大量引进数字检波器，将会造成大量设备浪费。但相信，随着其制造成本的进一步降低，数字检波器在未来勘探事业中将会得到广泛的应用。目前，数字检波器品牌主要有美I/O公司的VECTORSEIS系列和法国SERCEL7公司的DSU系列。两公司的数字检波器均销售5万点以上，已在世界各地开展了推广实验工作。国内很多检波器厂家和科研单位，如中国矿业大学、中石油勘探院南京