地震采集接收系统

1、一、一、集中控制式地震数据采集系统集中控制式地震数据采集系统 上个世纪上个世纪7070年代中期，数字地震仪的出现，年代中期，数字地震仪的出现，把地震勘探带入了一个新的时代，把地震勘探带入了一个新的时代， 出现了以出现了以DFSDFSV V和和SN338SN338为代表的集中专用控制式数字地震仪。为代表的集中专用控制式数字地震仪。到了到了8080年代，随着电子技术和计算机技术的发展，年代，随着电子技术和计算机技术的发展，新技术、新器件不断应用到数字地震仪的设计和新技术、新器件不断应用到数字地震仪的设计和生产中，又出现了以生产中，又出现了以SN358SN358和和MDS16MDS16为代表的计为代

2、表的计算机集中控制式数字地震仪。算机集中控制式数字地震仪。 一、一、集中控制式地震数据采集系统集中控制式地震数据采集系统 所谓集中控制式系统是指整个仪器系所谓集中控制式系统是指整个仪器系统的控制部分采用统一的数字逻辑电路完统的控制部分采用统一的数字逻辑电路完成。根据控制逻辑所采用的电路形式，集成。根据控制逻辑所采用的电路形式，集中控制式地震仪又可分为中控制式地震仪又可分为专用集中控制式专用集中控制式数据采集系统和计算机集中控制式数据采数据采集系统和计算机集中控制式数据采集系统。集系统。 一、一、集中控制式地震数据采集系统集中控制式地震数据采集系统 1. 1. 专用集中控制式地震数据采集系统专用

3、集中控制式地震数据采集系统 检检波波器器逻逻辑辑控控制制数数字字磁磁带带机机多多路路转转换换开开关关瞬瞬时时浮浮点点放放大大器器模模数数转转换换器器数数据据传传输输接接口口大大 线线滤波器滤波器低噪声前低噪声前置放大器置放大器模模 拟拟滤波器滤波器大大 线线滤波器滤波器低噪声前低噪声前置放大器置放大器模模 拟拟滤波器滤波器DFSDFSV V和和SN338SN338一、一、集中控制式地震数据采集系统集中控制式地震数据采集系统 1. 1. 专用集中控制式地震数据采集系统专用集中控制式地震数据采集系统 （1 1）检波器：将地面振动信号换成模拟）检波器：将地面振动信号换成模拟电压信号，该信号经模拟信号

4、传输大线电压信号，该信号经模拟信号传输大线送至大线滤波器。送至大线滤波器。（2 2）大线滤波器：滤除共模干扰和高频）大线滤波器：滤除共模干扰和高频干扰，滤波之后的信号送低噪声前置放干扰，滤波之后的信号送低噪声前置放大器。大器。一、一、集中控制式地震数据采集系统集中控制式地震数据采集系统（3 3）前置放大器：对微弱的地震信号进行放大，）前置放大器：对微弱的地震信号进行放大，以利于后续滤波处理；放大后的信号送高通滤以利于后续滤波处理；放大后的信号送高通滤波器、低通滤波器、陷波器进行模拟滤波处理。波器、低通滤波器、陷波器进行模拟滤波处理。（4 4）模拟滤波器：对放大之后的信号进行高通）模拟滤波器：对

5、放大之后的信号进行高通滤波器、低通滤波器、陷波器进行模拟滤波处滤波器、低通滤波器、陷波器进行模拟滤波处理；滤除高频、低频和工业干扰。同时为防止理；滤除高频、低频和工业干扰。同时为防止采样过程中产生假频干扰，还要用大陡度去假采样过程中产生假频干扰，还要用大陡度去假频滤波器对信号进行滤波处理，然后再送入多频滤波器对信号进行滤波处理，然后再送入多路转换开关进行时分复用转换并同时完成采样。路转换开关进行时分复用转换并同时完成采样。 一、一、集中控制式地震数据采集系统集中控制式地震数据采集系统（5 5）多路转换开关：完成时分复用转换并同）多路转换开关：完成时分复用转换并同时完成采样；经过多路合一的各道信

6、号的子样时完成采样；经过多路合一的各道信号的子样送瞬时浮点放大器（送瞬时浮点放大器（IFPIFP）进行可变增益。）进行可变增益。（6 6）瞬时浮点放大器）瞬时浮点放大器: :（对于小信号自动调整（对于小信号自动调整选择较大增益，对于大信号自动选择较小增益）选择较大增益，对于大信号自动选择较小增益）的放大，然后将的放大，然后将IFPIFP调整后的模拟信号送调整后的模拟信号送1515位位逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D转换器进行模数转换；对产生转换器进行模数转换；对产生的的3 3位增益码和位增益码和1515位位A/DA/D转换的尾数送格式编排转换的尾数送格式编排电路按照规定的格式进行编排，编排的结

7、果送电路按照规定的格式进行编排，编排的结果送数字磁带机记录。数字磁带机记录。 一、一、集中控制式地震数据采集系统集中控制式地震数据采集系统 1. 1. 专用集中控制式地震数据采集系统专用集中控制式地震数据采集系统 数数字字磁磁带带机机反反格格式式编编排排器器数数字字自自动动增增益益控控制制数数模模转转换换器器反反多多路路转转换换开开关关回回放放滤滤波波器器显显示示记记录录仪仪一、一、集中控制式地震数据采集系统集中控制式地震数据采集系统 1. 1. 专用集中控制式地震数据采集系统专用集中控制式地震数据采集系统 为监视记录在磁带中的数据的质量，为监视记录在磁带中的数据的质量，在完成数据记录后还需要

8、进行数据回放。在完成数据记录后还需要进行数据回放。回放主要包括反格式编排、自动增益控回放主要包括反格式编排、自动增益控制、制、D/AD/A转换、反多路转换、回放滤波等转换、反多路转换、回放滤波等处理，最后用绘图仪形成回放记录。符处理，最后用绘图仪形成回放记录。符合质量要求的数据磁带需要送计算中心合质量要求的数据磁带需要送计算中心完成最后的处理与解释。完成最后的处理与解释。 一、一、集中控制式地震数据采集系统集中控制式地震数据采集系统 2. 2.计算机集中控制式地震数据采集系统计算机集中控制式地震数据采集系统 检检波波器器检检波波器器通用计通用计算机及算机及控制记控制记录程序录程序数数字字磁磁带

9、带机机多多路路转转换换开开关关瞬瞬时时浮浮点点放放大大器器模模数数转转换换器器数数据据传传输输接接口口大大 线线滤波器滤波器低噪声前低噪声前置放大器置放大器模模 拟拟滤波器滤波器大大 线线滤波器滤波器低噪声前低噪声前置放大器置放大器模模 拟拟滤波器滤波器前端各种控制前端各种控制SN358SN358和和MDS15BMDS15B一、一、集中控制式地震数据采集系统集中控制式地震数据采集系统 2. 2.计算机集中控制式地震数据采集系统计算机集中控制式地震数据采集系统 通用通用 计算机计算机 回放回放 控制控制数数字字磁磁带带机机 打印机打印机 显示记显示记 录仪录仪一、一、集中控制式地震数据采集系统集

10、中控制式地震数据采集系统 3. 3.集中控制式地震数据采集系统问题集中控制式地震数据采集系统问题 一般情况下，集中控制式数字地震仪的一般情况下，集中控制式数字地震仪的检波器通过模拟信号线（一般称为检波器通过模拟信号线（一般称为“大线大线”）与采集系统连接，由于大线上传输的是模拟与采集系统连接，由于大线上传输的是模拟信号，传输的距离又比较远，因此，信号易信号，传输的距离又比较远，因此，信号易受各种干扰因素的影响。同时，由于采样间受各种干扰因素的影响。同时，由于采样间隔和大线重量的限制，集中控制式地震仪中隔和大线重量的限制，集中控制式地震仪中一条大线电缆一般不超过一条大线电缆一般不超过120120

11、道。道。二二、分布式遥测地震仪数据采集系统分布式遥测地震仪数据采集系统 随着计算机技术在地震仪中应用的不断深入，人随着计算机技术在地震仪中应用的不断深入，人们把数据采集系统中的放大器、滤波器、们把数据采集系统中的放大器、滤波器、A/DA/D转换器、转换器、数据传输控制逻辑以及整个控制用数据传输控制逻辑以及整个控制用CPUCPU做在一个小箱体做在一个小箱体内，称为内，称为“采集站采集站”，将采集站放置在检波点上，每，将采集站放置在检波点上，每个采集站用较短的模拟信号线（一般称为个采集站用较短的模拟信号线（一般称为“小线小线”）与与1 18 8道检波器连接，各采集站用数字信号线（数字道检波器连接，

12、各采集站用数字信号线（数字大线）或以无线方式与中央记录主机相连，当各采集大线）或以无线方式与中央记录主机相连，当各采集站和记录主机之间合理组合时，可以构成分布式数据站和记录主机之间合理组合时，可以构成分布式数据采集系统。由于数据采集部件在检波点而不在仪器车采集系统。由于数据采集部件在检波点而不在仪器车上，因此，这类系统又被称为上，因此，这类系统又被称为“遥测地震仪遥测地震仪”。 二二、分布式遥测地震仪数据采集系统分布式遥测地震仪数据采集系统VME总线控制总线控制野外数字大线野外数字大线标准计算机网络总线标准计算机网络总线 采集站采集站1 采集站采集站2 采集站采集站n计算机计算机1计算机计算机

13、2绘图仪绘图仪磁带机磁带机网络接口网络接口采集控制采集控制磁带机接口磁带机接口其它接口其它接口绘图仪接口绘图仪接口SN368SN368和和MDS16MDS16二二、分布式遥测地震仪数据采集系统分布式遥测地震仪数据采集系统 1. IFP 1. IFP型采集站型采集站 线线路路滤滤波波器器前前置置放放大大器器高通、高通、陷波、陷波、低通滤低通滤波器波器多多路路转转换换开开关关瞬时瞬时浮点浮点放大放大器器A/D转转换换器器检检波波器器线线路路滤滤波波器器前前置置放放大大器器高通、高通、陷波陷波低通滤低通滤波器波器检检波波器器 采集站控制电路采集站控制电路（CPU）数数据据存存储储器器数数据据传传输输

14、接接口口去去前前端端数数据据指指令令美国的美国的DFSDFS、MDSMDS1616和法国和法国SN368SN368二二、分布式遥测地震仪数据采集系统分布式遥测地震仪数据采集系统 2.IFP 2.IFP型采集站存在的问题型采集站存在的问题 1 1、影响地震仪频率特性的因素主要是模拟电路及、影响地震仪频率特性的因素主要是模拟电路及A/DA/D转换之前采样速率的限制。转换之前采样速率的限制。 其高频响应主要取决于多路转换开关的采样频率。其高频响应主要取决于多路转换开关的采样频率。设采样频率为设采样频率为fs s，有效信号中的最高频率为，有效信号中的最高频率为fmaxmax，IFP的的单道调整时间为单

15、道调整时间为tc，地震道数为地震道数为N；考虑到采样定理；考虑到采样定理fs s 2 fmaxmax的的要求，取要求，取fs s =4 =4 fmaxmax，系统的高截止转折频率，系统的高截止转折频率fc c= = fmaxmax，则有，则有 Ntffcsc14141二二、分布式遥测地震仪数据采集系统分布式遥测地震仪数据采集系统 2.IFP 2.IFP型采集站存在的问题型采集站存在的问题 2 2、影响仪器动态范围的主要因素是模拟电路本底噪、影响仪器动态范围的主要因素是模拟电路本底噪声幅值和仪器最大不失真信号的幅值声幅值和仪器最大不失真信号的幅值 一般情况下，对于一般情况下，对于n n位位A/D

16、A/D转换器，其动态范转换器，其动态范围围DRDR为：为： nDRn02. 62log20二二、分布式遥测地震仪数据采集系统分布式遥测地震仪数据采集系统 2.IFP 2.IFP型采集站存在的问题型采集站存在的问题 2 2、影响仪器动态范围的主要因素是模拟电路本底噪、影响仪器动态范围的主要因素是模拟电路本底噪声幅值和仪器最大不失真信号的幅值声幅值和仪器最大不失真信号的幅值 就目前集成电路工艺和技术来说，对于传统的积分就目前集成电路工艺和技术来说，对于传统的积分型型A/DA/D转换器、逐次逼近型转换器、逐次逼近型A/DA/D转换器和直接比较型转换器和直接比较型A/DA/D转转换器，由于电路本身噪声

17、特性的影响，其分辨率很难达到换器，由于电路本身噪声特性的影响，其分辨率很难达到1818位，因此，直接使用传统位，因此，直接使用传统A/DA/D转换器的仪器系统，其动转换器的仪器系统，其动态范围难以达到态范围难以达到110 dB 110 dB 。 二二、分布式遥测地震仪数据采集系统分布式遥测地震仪数据采集系统 2.IFP 2.IFP型采集站存在的问题型采集站存在的问题 3 3、IFPIFP结构的采集站使用了大量模拟器件和数字器件，结构的采集站使用了大量模拟器件和数字器件，电路结构十分复杂，功耗也比较大，这些都不符合现电路结构十分复杂，功耗也比较大，这些都不符合现代电子技术集成化、数字化、低功耗（低电源电压）、代电子技术集成化、数字化、低功耗（低电源电压）、高性能的要求