地震仪器基础检波器

1、海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部20DX-1020DX-10型检波器芯体型检波器芯体地震检波器的种类地震检波器的种类海上勘探事业部20DX-1020DX-10（3 36 6）（3 33 3）沼泽线）沼泽线地震检波器的种类地震检波器的种类海上勘探事业部海上勘探事业部 MP-25-250MP-25-250压电检波器压电检波器FB-25-14FB-25-14压电检波器压电检波器地震检波器的种类地震检波器的种类进口海底峰进口海底峰国产海底峰国产海底峰海上勘探事业部 国产超波国产超波HJ-8CHJ

2、-8C双检双检地震检波器的种类地震检波器的种类海上勘探事业部法国进口双检法国进口双检地震检波器的种类地震检波器的种类海上勘探事业部美国进口双检美国进口双检地震检波器的种类地震检波器的种类海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部动圈检波器动圈检波器结构示意图结构示意图稳定速度驱动时相对电压输出值稳定速度驱动时相对电压输出值h=2000000h=2h=0.5h=0.7h=0.3h=1速度与电压之间的相位速度与电压之间的相位值值海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部模拟检波器：模拟检波器：检波器技术指标检波器技术指标 衡量地震检波器性能指标的参数有许多，衡量地震检波器性能指标的参数有许多，主要

3、参数包括自然频率、阻尼系数、灵敏度、主要参数包括自然频率、阻尼系数、灵敏度、谐波失真、容差等，相关参数包括直流电阻、谐波失真、容差等，相关参数包括直流电阻、阻抗、假频、噪声、漏电、极性以及悬体质阻抗、假频、噪声、漏电、极性以及悬体质量、线圈最大位移、允许倾斜角度、体积和量、线圈最大位移、允许倾斜角度、体积和重量等。下面着重介绍地震检波器主要技术重量等。下面着重介绍地震检波器主要技术参数的物理意义及其对地震数据采集效果的参数的物理意义及其对地震数据采集效果的影响。影响。海上勘探事业部一是自然频率：也称固有频率或共振频率，它由检波器弹一是自然频率：也称固有频率或共振频率，它由检波器弹性系统的结构和

4、材料决定。自然频率的高低主要决定地震性系统的结构和材料决定。自然频率的高低主要决定地震信号的有效起始频率。信号的有效起始频率。二是灵敏度：它是检波器对激励（振动）响应的敏感程度，二是灵敏度：它是检波器对激励（振动）响应的敏感程度，大小取决于线圈总长度和磁场强度大小取决于线圈总长度和磁场强度 。该指标主要反映响应。该指标主要反映响应弱小信号能力。弱小信号能力。三是失真度（畸变）：它是输出信号谐波分量总和有效值三是失真度（畸变）：它是输出信号谐波分量总和有效值与基波分量有效值之比的百分比与基波分量有效值之比的百分比 。该指标决定地震信号的。该指标决定地震信号的瞬时动态范围。瞬时动态范围。模拟检波器

5、：模拟检波器：检波器技术指标检波器技术指标海上勘探事业部检波器技术指标检波器技术指标模拟检波器：模拟检波器：四是阻尼系数：阻尼系数是指检波器并联衰减电阻后惯四是阻尼系数：阻尼系数是指检波器并联衰减电阻后惯性体振动衰减快慢的相对比值，它主要影响分辨相邻反性体振动衰减快慢的相对比值，它主要影响分辨相邻反射地震波的能力。射地震波的能力。 五是容差：容差表示同种型号的个体检波器互相之间技五是容差：容差表示同种型号的个体检波器互相之间技术指标的相对差异，一般用百分比表示。虽然它不是检术指标的相对差异，一般用百分比表示。虽然它不是检波器本身的技术参数，却直接影响地震数据的采集效果，波器本身的技术参数，却直

6、接影响地震数据的采集效果，如果检波器的一致性差，不同检波器接收同一信号的结如果检波器的一致性差，不同检波器接收同一信号的结果就会有不同的输出，结果将降低地震数据采集质量和果就会有不同的输出，结果将降低地震数据采集质量和保真度。保真度。海上勘探事业部稳定速度驱动时相对电压输出值稳定速度驱动时相对电压输出值h=2海上勘探事业部海上勘探事业部MKF210CSG-60CSG-60CJ-120DX-2820DX-10-3dB-20dB理论上：使用不同自然频率的检波器，只理论上：使用不同自然频率的检波器，只能改变信号低截频，而每个频率的信噪比能改变信号低截频，而每个频率的信噪比是不会改变的。是不会改变的。

7、关键点：保证高保真度、畸变小、宽频接关键点：保证高保真度、畸变小、宽频接收的技术指标。收的技术指标。海上勘探事业部海上勘探事业部地震检波器的使用地震检波器的使用 1.1.地震检波器串地震检波器串 地震检波器为何要成串使用地震检波器为何要成串使用 从五十年代到七十年代，当时我们国家使用的从五十年代到七十年代，当时我们国家使用的检波器都是单道单只，即检波器都是单道单只，即1 1道道1 1只检波器。从七十年只检波器。从七十年代中期以后，为了提高数据采集质量，我国对检波代中期以后，为了提高数据采集质量，我国对检波器的使用出现国际化趋势，检波器开始组串使用，器的使用出现国际化趋势，检波器开始组串使用，采

8、用检波器串通常有如下考虑：采用检波器串通常有如下考虑：海上勘探事业部a.a.提高检波器整体的输出灵敏度。通过不同的串并提高检波器整体的输出灵敏度。通过不同的串并联形式，可以较大幅度的提高检波器的输出灵敏度联形式，可以较大幅度的提高检波器的输出灵敏度 b.b.使检波器与仪器负载的阻抗更加匹配，通过不同使检波器与仪器负载的阻抗更加匹配，通过不同的检波器串并形式可以调节接到仪器端的电阻，从的检波器串并形式可以调节接到仪器端的电阻，从而使和仪器的输入阻抗更加匹配。而使和仪器的输入阻抗更加匹配。c.c.检波器串之间可以采用不同的串并形式，从而实检波器串之间可以采用不同的串并形式，从而实现单道上不同形式的

9、阵列：比如现单道上不同形式的阵列：比如 形形 ； 形；形； 形等等，更加有利于野外采用叠加，多形等等，更加有利于野外采用叠加，多次覆盖，单点多重复式勘探。次覆盖，单点多重复式勘探。地震检波器的使用地震检波器的使用海上勘探事业部d.d.压制面波等干扰波的需要。大多数的干扰波与压制面波等干扰波的需要。大多数的干扰波与地面平行，检波器串阵列中，检波器到达各个检地面平行，检波器串阵列中，检波器到达各个检波器的时间上有较大差异，这样，各个检波器中波器的时间上有较大差异，这样，各个检波器中产生的感生电压极性也会不同，从而实现在检波产生的感生电压极性也会不同，从而实现在检波器串中即相互抵消一部分干扰，实践表

10、明，检波器串中即相互抵消一部分干扰，实践表明，检波器串对面波的压制作用是十分明显的。器串对面波的压制作用是十分明显的。地震检波器的使用地震检波器的使用海上勘探事业部 综上所述，出于以上考虑，检波器实际使用时基综上所述，出于以上考虑，检波器实际使用时基本都是成串使用的，由于每串中有多只检波器工本都是成串使用的，由于每串中有多只检波器工作，所以研究检波器串的使用与维护就非常有必作，所以研究检波器串的使用与维护就非常有必要了。要了。 地震检波器串常见的组串形式地震检波器串常见的组串形式 由于在不同地区以及勘探目的的不同，对检波器由于在不同地区以及勘探目的的不同，对检波器组串形式的要求也不一样，通常情

11、况下有如下几组串形式的要求也不一样，通常情况下有如下几种形式：种形式：a.3a.3串串3 3并：即并：即3 3只检波器串联后再与其它两串并联。只检波器串联后再与其它两串并联。其联线示意图如下：其联线示意图如下：地震检波器的使用地震检波器的使用海上勘探事业部1地震检波器的使用地震检波器的使用a.3a.3串串3 3并：即并：即3 3只检波器串联后再与其它两串并联。只检波器串联后再与其它两串并联。其联线示意图如下：其联线示意图如下：海上勘探事业部b. 5串2并地震检波器的使用地震检波器的使用1海上勘探事业部地震检波器的使用地震检波器的使用其他连接方式如其他连接方式如3 3串串6 6并、并、6 6串串

12、2 2并等也有类似连接。并等也有类似连接。 地震检波器串的指标计算地震检波器串的指标计算不同的检波器组串形式将产生不同的技术指标，基不同的检波器组串形式将产生不同的技术指标，基本遵循以下计算方法：本遵循以下计算方法：a.a.串电阻计算：串电阻计算：串电阻单只检波器电阻串电阻单只检波器电阻串联数串联数并联数电缆并联数电缆电阻电阻其中：单只检波器电阻要考虑如下几项影响因素。其中：单只检波器电阻要考虑如下几项影响因素。 海上勘探事业部地震检波器的使用地震检波器的使用I.I.并联电阻影响。一般为了阻抗匹配等因素，检并联电阻影响。一般为了阻抗匹配等因素，检波器机芯上都并联了一定阻值的精密电阻，这样波器机

13、芯上都并联了一定阻值的精密电阻，这样检波器串中的单只检波器电阻应该如下计算：检波器串中的单只检波器电阻应该如下计算：检波器电阻（线圈电阻值检波器电阻（线圈电阻值并联电阻值）并联电阻值）（线圈电阻值并联电阻值）（线圈电阻值并联电阻值）以以SN4-10SN4-10检波器为例：线圈电阻检波器为例：线圈电阻r=375r=375，并联电，并联电阻阻14001400，并联后电阻应等于，并联后电阻应等于 R R并并(375(3751400)1400)（37537514001400）296296海上勘探事业部地震检波器的使用地震检波器的使用II.II.温度影响。一般检波器出厂时给出的技术温度影响。一般检波器出

14、厂时给出的技术指标都会标明环境温度，这是因为随着温度的指标都会标明环境温度，这是因为随着温度的变化，技术指标会发生变化，电阻值的变化主变化，技术指标会发生变化，电阻值的变化主要是漆包线的温度系数引起的。一般检波器测要是漆包线的温度系数引起的。一般检波器测试仪中都设定了温度系数，只要输入参数时输试仪中都设定了温度系数，只要输入参数时输入准确的厂家给定的温度和数据，测试时不会入准确的厂家给定的温度和数据，测试时不会产生大的偏差。一般的检波器电阻变化率可以产生大的偏差。一般的检波器电阻变化率可以参考如下计算：参考如下计算：电阻变化率线圈电阻值电阻变化率线圈电阻值0.40.4（漆包线温（漆包线温度系数

15、）度系数）海上勘探事业部地震检波器的使用地震检波器的使用例如例如SN4-10SN4-10检波器为检波器为3753750.40.41.51.5，也就是说温度每上升或下降也就是说温度每上升或下降11，检波器电阻，检波器电阻值将升高或降低值将升高或降低1.51.5。（。（375375是厂家给定是厂家给定的的2020时检波器线圈的电阻值。使用时并联时检波器线圈的电阻值。使用时并联14001400电阻）那么当环境温度为电阻）那么当环境温度为3030时，其时，其电阻值应该为：电阻值应该为： R R温温=1.5=1.5（30302020）+R+R并并=15=15296296301301海上勘探事业部地震检波

16、器的使用地震检波器的使用III. III. 电缆的影响。电缆的影响。检波器组串时，会根据要求留有间距和引线，在进检波器组串时，会根据要求留有间距和引线，在进行串测试时，这部分电阻也要予以考虑，否则不能行串测试时，这部分电阻也要予以考虑，否则不能得到真实数据。得到真实数据。一般由于所采用的电缆的线径以及材料不同，其电一般由于所采用的电缆的线径以及材料不同，其电缆电阻的阻值也有差异，在检波器测试仪串指标的缆电阻的阻值也有差异，在检波器测试仪串指标的“电缆电阻电缆电阻”输入选项中一般采用输入选项中一般采用170/km170/km（全铜（全铜4.64.6电缆）指标即可满足测试要求。一般估算时可电缆）指

17、标即可满足测试要求。一般估算时可以按下式估算：以按下式估算：R R缆缆 间距间距（串联数（串联数2 21 1）引线长）引线长2217017010001000海上勘探事业部地震检波器的使用地震检波器的使用例如例如 5 5串串2 2并并SN4-10SN4-10检波器串，组距检波器串，组距5.55.5米，出线米，出线5 5米，在环境温度米，在环境温度3030时测试，其串总电阻大致为：时测试，其串总电阻大致为： R R总总R R温温5 52 2R R缆缆3013015 52 25.55.51010101017017010001000764764对野外检修和使用检波器串时，电阻的计算是非常对野外检修和使

18、用检波器串时，电阻的计算是非常重要的，因为很多串的故障要依靠电阻值的变化来重要的，因为很多串的故障要依靠电阻值的变化来判断。判断。海上勘探事业部地震检波器的使用地震检波器的使用b.b.串灵敏度的计算：串灵敏度的计算： 串灵敏度单只检波器灵敏度串灵敏度单只检波器灵敏度* *串联数串联数* *注：如果有并联电阻，这里的单只检波器灵敏度为注：如果有并联电阻，这里的单只检波器灵敏度为并联电阻后的灵敏度。其计算公式如下：并联电阻后的灵敏度。其计算公式如下： G G= G = G * * R2/(R1+R2) R2/(R1+R2) G G 并联电阻后的灵敏度并联电阻后的灵敏度 G G 并联电阻前的灵敏度并

19、联电阻前的灵敏度 R1 R1 线圈电阻阻值线圈电阻阻值 R2 R2 并联电阻阻值并联电阻阻值例如例如5 5串串2 2并并SN4-10SN4-10检波器串，串灵敏度为检波器串，串灵敏度为28.828.814001400）（37537514001400） 5 5113.6V/M/S113.6V/M/S3 3）、串阻尼、频率、失真度可以认为等于单只检波）、串阻尼、频率、失真度可以认为等于单只检波器的指标。其中阻尼值将会随温度变化而发生变化。器的指标。其中阻尼值将会随温度变化而发生变化。海上勘探事业部地震检波器的使用地震检波器的使用 地震检波器的选型地震检波器的选型 地震勘探过程中，由于大地的机械振动

20、频带比较宽，地震勘探过程中，由于大地的机械振动频带比较宽，加上砂石等的吸收作用，实际的可供采集的信号是很弱加上砂石等的吸收作用，实际的可供采集的信号是很弱的，特别是深层的信号，如何能真实地记录这些信号，的，特别是深层的信号，如何能真实地记录这些信号，施工前对检波器的选型是非常重要的。施工前对检波器的选型是非常重要的。一般而言，检波器的选型遵循以下原则：一般而言，检波器的选型遵循以下原则：a.a.高信噪比原则：高信噪比原则：通常情况下认为，检波器的灵敏度越高越好，灵敏度越通常情况下认为，检波器的灵敏度越高越好，灵敏度越高，接受微弱信号的能力就越强，对高分辨率勘探来说高，接受微弱信号的能力就越强，

21、对高分辨率勘探来说越有好处，但是灵敏度高，对噪声的放大作用也随之增越有好处，但是灵敏度高，对噪声的放大作用也随之增强，对环境的要求也越高，所以要综合考虑，以高信噪强，对环境的要求也越高，所以要综合考虑，以高信噪比为原则。同时检波器应该具有较高的假频和较低的失比为原则。同时检波器应该具有较高的假频和较低的失真度。真度。海上勘探事业部地震检波器的使用地震检波器的使用b.b.低允差原则：低允差原则： 由于勘探方法需要，检波器大都组串使用，这样一由于勘探方法需要，检波器大都组串使用，这样一条测线上的检波器数量就很大，检波器之间的指标差条测线上的检波器数量就很大，检波器之间的指标差异越大，对信号的反应状

22、况差别也越大，所以对于高异越大，对信号的反应状况差别也越大，所以对于高分辨勘探来说，检波器的指标要求允差尽量小。分辨勘探来说，检波器的指标要求允差尽量小。c.c.稳定性原则：稳定性原则： 不同的勘探工区的自然环境有很大不同，对检波器不同的勘探工区的自然环境有很大不同，对检波器的要求也是不一样的，如何保证检波器在所使用的环的要求也是不一样的，如何保证检波器在所使用的环境中保持稳定的工作，一方面检波器制造时会对环境境中保持稳定的工作，一方面检波器制造时会对环境的耐用性加以考虑，同时选型时也要注意，对于不同的耐用性加以考虑，同时选型时也要注意，对于不同环境使用不同的检波器。环境使用不同的检波器。海上

23、勘探事业部d.d.动态特性：动态特性： 检波器的特性指标中，对动态范围的要求也是要重检波器的特性指标中，对动态范围的要求也是要重点考虑的，直接关系到和仪器的对接和对信号的接受，点考虑的，直接关系到和仪器的对接和对信号的接受，目前普通检波器的动态范围在目前普通检波器的动态范围在7070分贝左右，超级检波分贝左右，超级检波器能达到器能达到8080分贝以上。分贝以上。 地震检波器的摆放和埋置地震检波器的摆放和埋置如前所述，检波器在野外是成串使用的，为了能够有如前所述，检波器在野外是成串使用的，为了能够有效达到压制干扰的作用，检波器串必须严格按照设计效达到压制干扰的作用，检波器串必须严格按照设计要求进

24、行摆放和埋置。应尽量做到以下几点要求进行摆放和埋置。应尽量做到以下几点: :a. a. 检波器串与串之间，检波器与检波器之间，必须按检波器串与串之间，检波器与检波器之间，必须按照设计要求的图形和间距进行摆放。照设计要求的图形和间距进行摆放。地震检波器的使用地震检波器的使用海上勘探事业部b. b. 同一道检波器尽量在同一水平面上摆放，这样可以同一道检波器尽量在同一水平面上摆放，这样可以避免有效波到达同一串上的检波器的时差影响，影响避免有效波到达同一串上的检波器的时差影响，影响信号的接受效果。信号的接受效果。c.c.埋置时满足埋置时满足“平平”、“稳稳”、“正正”、“直直”、“紧紧”的要求。这几项

25、要求非常重要，关系到检波器的要求。这几项要求非常重要，关系到检波器的使用效果。检波器一般埋置在地面的使用效果。检波器一般埋置在地面3030厘米以下位置，厘米以下位置，一方面可以抵抗风动等一些环境噪声的影响，同时可一方面可以抵抗风动等一些环境噪声的影响，同时可以减少强烈的直达波的影响。检波器与大地耦合要好，以减少强烈的直达波的影响。检波器与大地耦合要好，形成同一个振动系统，否则会造成相位差，严重影响形成同一个振动系统，否则会造成相位差，严重影响资料的采集和解释。资料的采集和解释。地震检波器的使用地震检波器的使用海上勘探事业部地震检波器的使用地震检波器的使用d.d.埋置时避免使用金属物强烈敲击检波

26、器护壳，因为强埋置时避免使用金属物强烈敲击检波器护壳，因为强烈敲击下，检波器内部会出现异常的冲击，检波器指标烈敲击下，检波器内部会出现异常的冲击，检波器指标会出现异常，甚至对弹性系统和线圈系统造成致命损坏，会出现异常，甚至对弹性系统和线圈系统造成致命损坏，从而导致检波器报废。从而导致检波器报废。 地震检波器的运输和存放地震检波器的运输和存放 随着对检波器的使用要求越来越高，检波器的精度随着对检波器的使用要求越来越高，检波器的精度也越来越高，对使用、运输和存放都提出了更高的要求，也越来越高，对使用、运输和存放都提出了更高的要求，检波器运输过程中，要求做到轻拿轻放，避免从车顶等检波器运输过程中，要

27、求做到轻拿轻放，避免从车顶等高处直接扔向地面；存放时，仓库要求干燥、通风，野高处直接扔向地面；存放时，仓库要求干燥、通风，野外存放时要注意避免强烈日晒，强烈日照对电缆等橡胶外存放时要注意避免强烈日晒，强烈日照对电缆等橡胶零件会加速老化，影响检波器的防水性能和抗拉性能。零件会加速老化，影响检波器的防水性能和抗拉性能。检波器存放时按照不同类型、不同年限分类堆放，以便检波器存放时按照不同类型、不同年限分类堆放，以便于管理。于管理。海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部举例：取仪器输入阻抗举例：取仪器输入阻抗20K20K，检波器等效阻尼电阻，检波器等效阻尼电阻270,270,则最远道

28、与最近道则最远道与最近道的仪器输入电压分别为检波器输出的的仪器输入电压分别为检波器输出的98.18%98.18%和和98.69%.98.69%.假定检波器输出电压为假定检波器输出电压为1V1V则两者相差：则两者相差：5mV(5mV(或或9.4mV)9.4mV)大小线对检波器阻尼和输出信号的影响大小线对检波器阻尼和输出信号的影响海上勘探事业部海上勘探事业部海上勘探事业部模拟检波器：模拟检波器：检波器的串内组合检波器的串内组合 不管如何组合，组合后检波器的动态范围并没有不管如何组合，组合后检波器的动态范围并没有提高，但内阻和阻尼系数却发生了变化。由于受个体检波提高，但内阻和阻尼系数却发生了变化。由

29、于受个体检波器之间技术指标允许一定误差的影响，组合后的检波器串器之间技术指标允许一定误差的影响，组合后的检波器串整体性能与单只检波器的性能就存在差别，例如引起噪声整体性能与单只检波器的性能就存在差别，例如引起噪声和失真加大、相位相似性和幅度一致性降低、中心频率摆和失真加大、相位相似性和幅度一致性降低、中心频率摆幅变宽等。因此为了平衡组合误差，检波器串的组合应该幅变宽等。因此为了平衡组合误差，检波器串的组合应该尽量以一串等效于单只检波器为佳，即串联的个数应尽量尽量以一串等效于单只检波器为佳，即串联的个数应尽量与并联的次数一样。与并联的次数一样。 海上勘探事业部海上勘探事业部埋置在浅井中埋置在浅井

30、中- - 可显著提高耦合可显著提高耦合- - 减小噪音减小噪音海上勘探事业部海上勘探事业部极浅海极浅海淤淤泥泥池池航道航道码头码头临临港港工工业业区区真真空空池池测线方向测线方向沼泽检波器沼泽检波器沼泽检波器沼泽检波器插沙袋插沙袋沼泽检波器沼泽检波器插地、砖缝、绿化带插地、砖缝、绿化带沼泽检波器沼泽检波器三角尾椎三角尾椎压电检波器压电检波器沼泽检波器沼泽检波器插沙袋插沙袋沼泽检波器沼泽检波器插地、砖缝、绿化带插地、砖缝、绿化带大大线线港口码头港口码头航道航道真空、淤泥池真空、淤泥池海上勘探事业部在施工现场专门针对三解尾椎检波器与地表接触状况进行了现场试验，完成了系统的尖尾椎插地；三角尾椎石膏粘地；三角尾椎轻压；三角尾椎重压；尖尾椎插沙袋压沙袋等5种形式检波器与地表接触状况对比试验。接收技术海上勘探事业部接收技术海上勘探事业部数字传感器：数字传感器：数字检波器概述数字检波器概述 数字检波器和传统检波器在原理和功能上完全不同，数字检波器和传统检波器