地震仪器基础检波器.ppt

海上勘探事业部地震仪器检波器基础1 1.海上勘探事业部目录地震信号（幅度、频率）在仪器系统中的传播及变化仪器完好性及仪器指标的意义地震仪器的功能块及主要器件的比较和检修的开发2 2.海上勘探事业部传感器的物理基础与应用传感器的物理基础与应用 “教材教材”给传感器下的定义是：给传感器下的定义是：“能将能感受到的物理量（如力，热，光，声能将能感受到的物理量（如力，热，光，声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件。等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件。”这就是说，传感这就是说，传感器是属于具有功能转换的元件。器是属于具有功能转换的元件。一、热电传感器一、热电传感器一、热电传感器一、热电传感器 热电传感器利用元件的电参量（电阻或电势）随温度变化的特性来测量温度。热电传感器利用元件的电参量（电阻或电势）随温度变化的特性来测量温度。其中将温度转换成电势变化的称为热电偶传感器。将温度转换为电阻变化的其中将温度转换成电势变化的称为热电偶传感器。将温度转换为电阻变化的称为热电阻和热敏电阻传感器。热电阻传感器一般利用纯金属（如铂铜铁镍称为热电阻和热敏电阻传感器。热电阻传感器一般利用纯金属（如铂铜铁镍等）具有正电阻温度系数（等）具有正电阻温度系数（PTCPTC）的特性制成的。）的特性制成的。热敏电阻利用半导体材料制成。半导体比金属具有更大的电阻温度系数。半热敏电阻利用半导体材料制成。半导体比金属具有更大的电阻温度系数。半导体热敏电阻又可分为正电阻温度系数（导体热敏电阻又可分为正电阻温度系数（PTCPTC），负电阻系数（），负电阻系数（NTCNTC），临界），临界电阻温度系数（电阻温度系数（CTRCTR）等几种。）等几种。PTCPTC热敏电阻一般用热敏电阻一般用BaTiO3BaTiO3（钛酸钡）系列材料制成。当温度超过某一定值（钛酸钡）系列材料制成。当温度超过某一定值时，其电阻值快速增长。主要用于各种电器设备的过热保护，发热源的定温时，其电阻值快速增长。主要用于各种电器设备的过热保护，发热源的定温控制（如电热蚊香的发热元件）和用作限流元件。还可用于彩电消磁。控制（如电热蚊香的发热元件）和用作限流元件。还可用于彩电消磁。CTRCTR热敏电阻利用热敏电阻利用V03V03（氧化钒）系列材料制作。具有在某个温度值上电阻能（氧化钒）系列材料制作。具有在某个温度值上电阻能急剧变化从而用作温度开关。急剧变化从而用作温度开关。NTCNTC热敏电阻应用广泛。它是一种氧化物的复合烧结体。随着温度的升高，热敏电阻应用广泛。它是一种氧化物的复合烧结体。随着温度的升高，其电阻率反而减小。其电阻率反而减小。NTCNTC热敏电阻主要用于低温范围（热敏电阻主要用于低温范围（100100300300）的）的温度控制在稳定工作状态下，热敏电阻除了可用来测量温度外，还可用来测温度控制在稳定工作状态下，热敏电阻除了可用来测量温度外，还可用来测量和控制流体的流速和介质密度等。量和控制流体的流速和介质密度等。3 3.海上勘探事业部 二、光电传感器二、光电传感器二、光电传感器二、光电传感器 教材中说：教材中说：“光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号”。光敏电阻也是一。光敏电阻也是一种半导体材料，其物理特性使光的照射能使电阻明显减小（或者说其电阻明显增大）。种半导体材料，其物理特性使光的照射能使电阻明显减小（或者说其电阻明显增大）。有一种有一种CdSCdS光敏电阻照亮时电阻可小于光敏电阻照亮时电阻可小于2k2k，无光照射时其电阻可大于，无光照射时其电阻可大于4M4M，而两者相，而两者相差差20002000多倍。光敏电阻的一个重要特性是存在一定的光波波限多倍。光敏电阻的一个重要特性是存在一定的光波波限00，超过，超过00的光波即使的光波即使光很强，其电阻值也并不明显下降。可见，只有能量大于光很强，其电阻值也并不明显下降。可见，只有能量大于hv0hv0hchc00的光子才能在光的光子才能在光敏电阻中产生电子敏电阻中产生电子空穴对，这是光电效应基本原理的又一重要应用。光电传感器作空穴对，这是光电效应基本原理的又一重要应用。光电传感器作为光控开关。为光控开关。三、其他种类传感器三、其他种类传感器三、其他种类传感器三、其他种类传感器 还有电阻应变式传感器，还有电阻应变式传感器，电容式传感器，变磁阻式传感器，磁电电容式传感器，变磁阻式传感器，磁电电容式传感器，变磁阻式传感器，磁电电容式传感器，变磁阻式传感器，磁电式传感器，压电式压磁式传感器式传感器，压电式压磁式传感器式传感器，压电式压磁式传感器式传感器，压电式压磁式传感器，霍尔传感器等，这些传感器都可以，霍尔传感器等，这些传感器都可以单独的传感器或几种传感器元件的组合，将许多非电学量（如压力，压强，位移，速单独的传感器或几种传感器元件的组合，将许多非电学量（如压力，压强，位移，速度，加速度等力学量以及温度等）转换成电阻，电感，电容等电学量的变化，从而检度，加速度等力学量以及温度等）转换成电阻，电感，电容等电学量的变化，从而检测出电压，电流等易测信号加以处理和显示。测出电压，电流等易测信号加以处理和显示。电阻式传感器是由电阻应变片和弹性敏感元件组合起来的传感器。将电阻应变片粘贴电阻式传感器是由电阻应变片和弹性敏感元件组合起来的传感器。将电阻应变片粘贴在各种弹性敏感元件上，当弹性敏感元件受到外力，力矩，压力，位移，加速度等各在各种弹性敏感元件上，当弹性敏感元件受到外力，力矩，压力，位移，加速度等各种力学参数作用时，弹性敏感元件将产生位移，转角，应力和应变。电阻应变片则将种力学参数作用时，弹性敏感元件将产生位移，转角，应力和应变。电阻应变片则将这些力学参数转换成电阻的变化。还需要把电阻的变化转换成电压或电流的变化。完这些力学参数转换成电阻的变化。还需要把电阻的变化转换成电压或电流的变化。完成这种转换功能的电路常采用直流或交流电桥。成这种转换功能的电路常采用直流或交流电桥。气敏传感器用于检测各种气体的成份。上世纪气敏传感器用于检测各种气体的成份。上世纪6060年代，利用金属氧化物半导体研制年代，利用金属氧化物半导体研制出可燃气体传感器，以及发现在气敏元件中加人少量催化金属，可以大大改进气敏传出可燃气体传感器，以及发现在气敏元件中加人少量催化金属，可以大大改进气敏传感器元件性能感器元件性能 4 4.海上勘探事业部 转速传感器转速传感器-就是旋转编码器，将转速转换成脉冲波（就是旋转编码器，将转速转换成脉冲波（5VDC)5VDC)送入送入PLCPLC或其它处理器进行处理。或其它处理器进行处理。电流传感器电流传感器-就是电流变送器，将就是电流变送器，将0-5A0-5A或更大的电流信号转换成或更大的电流信号转换成4 420mA20mA或或0 020mA20mA的标准控制信号给处理器。的标准控制信号给处理器。电压传感器电压传感器-就是电压变送器，将就是电压变送器，将0 0100V100V或更大的电压信号转或更大的电压信号转换成换成0 010V10V的标准控制信号给处理器。的标准控制信号给处理器。振动传感器振动传感器-检测机械设备的振动，进行线性输出或继电器输出。检测机械设备的振动，进行线性输出或继电器输出。霍尔传感器霍尔传感器-就是电感式的接近开关，采用霍尔原理。检测距离就是电感式的接近开关，采用霍尔原理。检测距离不会超过不会超过10mm10mm。输出信号一般都是直流三线制的。输出信号一般都是直流三线制的PNPPNP或或NPNNPN输出。输出。缸压传感器缸压传感器就是压力传感器，可以输出继电器信号也可以是线性就是压力传感器，可以输出继电器信号也可以是线性信号。信号。空气流量传感器空气流量传感器可以输出继电器信号或电压、电流的线性信号。可以输出继电器信号或电压、电流的线性信号。氧传感器氧传感器 节气门位置传感器节气门位置传感器 温度传感器温度传感器 这个一般都是线性的电压输出。并且要配合温控器这个一般都是线性的电压输出。并且要配合温控器使用使用5 5.海上勘探事业部检波器常规反射地震勘探中接收的地震有效波的频率常规反射地震勘探中接收的地震有效波的频率范围一般在范围一般在 0 0300Hz 300Hz 之间之间 ,并要求传感器在此并要求传感器在此频率范围内对振动的响应频率范围内对振动的响应 包括相位和振幅响应包括相位和振幅响应 是线性、稳定的。是线性、稳定的。对地震波而言对地震波而言,大地是一个非线性系统大地是一个非线性系统 ,一般是一般是频率越高地震波的能量就衰减越快频率越高地震波的能量就衰减越快 ,这就使到这就使到达检波器的高频振动信号要比低频振动信号小达检波器的高频振动信号要比低频振动信号小得多得多 ,要采用更多的叠加次数才能有效突出高要采用更多的叠加次数才能有效突出高频弱小反射信号。为此就产生了一种幅度频率频弱小反射信号。为此就产生了一种幅度频率特性与大地相反的检波器特性与大地相反的检波器,以便补偿大地对高频以便补偿大地对高频弱小信号衰减的能量弱小信号衰减的能量 ,这就要加速度检波器。这就要加速度检波器。6 6.海上勘探事业部 地震勘探中实际的地震信号可以从地震勘探中实际的地震信号可以从VV级到级到1V1V以上，其动态范围大于以上，其动态范围大于120dB120dB。目前仪器记录动态范围已达目前仪器记录动态范围已达120dB120dB以上。然而仪器所能记录的信号，必定是以上。然而仪器所能记录的信号，必定是检波器所能响应的地震信号。通过仪器所记录下来的地震信号的动态范围，检波器所能响应的地震信号。通过仪器所记录下来的地震信号的动态范围，首先取决于检波器本身的动态范围首先取决于检波器本身的动态范围 众所周知，国内的勘探装备现在几乎全是众所周知，国内的勘探装备现在几乎全是2424位高精度遥测地震仪，仪器本身位高精度遥测地震仪，仪器本身的有效动态范围已达到的有效动态范围已达到120dB120dB以上以上(理论值理论值140dB)140dB)，想在仪器本身提高勘探质，想在仪器本身提高勘探质量难度已很大，而与之配套的地震检波器其动态范围。量难度已很大，而与之配套的地震检波器其动态范围。检波器动态范围一览表检波器动态范围一览表动态范围动态范围(dB)(dB)53.9753.97606066.0266.0273.9873.988080失真度（）失真度（）0.20.20.10.10.050.050.020.020.010.01目前，国内检波器的失真指标要求在目前，国内检波器的失真指标要求在0.2%0.2%以下，其动态范围小于以下，其动态范围小于60dB60dB，不及，不及仪器动态范围的一半。仪器动态范围的一半。可见，如何提高检波器自身的动态范围，已成为提高地震勘探质量的瓶颈，可见，如何提高检波器自身的动态范围，已成为提高地震勘探质量的瓶颈，虽然对提高检波器的动态范围到底对地震勘探质量的能提高多少，目前没有虽然对提高检波器的动态范围到底对地震勘探质量的能提高多少，目前没有量的概念，但是，检波器的动态范围越大，其地震数据就越能真实的反应地量的概念，但是，检波器的动态范围越大，其地震数据就越能真实的反应地质概貌，这是物探专家们的共识。所以说，低失真的检波器是勘探业内一直质概貌，这是物探专家们的共识。所以说，低失真的检波器是勘探业内一直追求的检波器。这是本系列检波器要解决的目标之一。追求的检波器。这是本系列检波器要解决的目标之一。7 7.海上勘探事业部假频问题（理想的频带）假频问题（理想的频带）目前有用地震信号的范围可达到目前有用地震信号的范围可达到250Hz250Hz。速度型地震检波器以其原理。速度型地震检波器以其原理和结构决定其接收信号的频带，以和结构决定其接收信号的频带，以10Hz10Hz检波器为例，接收频带（频率检波器为例，接收频带（频率域）一般为域）一般为101000Hz101000Hz。检波器假频（的存在是在检波器频率域的高。检波器假频（的存在是在检波器频率域的高端存在某些共振频率区间，在这一区间检波器有可能产生很大的横向端存在某些共振频率区间，在这一区间检波器有可能产生很大的横向振动响应分量，这将严重降低检波器输出信号的真伪比，因此检波器振动响应分量，这将严重降低检波器输出信号的真伪比，因此检波器假频的设计和生产要求假频区间在使用的频率范围之外。也就是说检假频的设计和生产要求假频区间在使用的频率范围之外。也就是说检波器的假频应在大于波器的假频应在大于250Hz250Hz的某一区间。的某一区间。磁感式地震检波器由于使用弹性材料作为频率的载体，其假频的存在磁感式地震检波器由于使用弹性材料作为频率的载体，其假频的存在是不可避免的。但是可经过设计提高假频指标，检波器假频与失真的是不可避免的。但是可经过设计提高假频指标，检波器假频与失真的设计是一对矛盾体，如何在设计和工艺上保证检波器的高假频低失真设计是一对矛盾体，如何在设计和工艺上保证检波器的高假频低失真生产，多年来一直是检波器生产厂家努力追求和保证的目标。一般来生产，多年来一直是检波器生产厂家努力追求和保证的目标。一般来说高自然频率（说高自然频率（20100Hz20100Hz）的检波器实现高假频低失真设计与生产）的检波器实现高假频低失真设计与生产相对容易一些。如何解决自然频率为相对容易一些。如何解决自然频率为10Hz10Hz的高假频低失真检波器的设的高假频低失真检波器的设计和生产是极具代表和实用意义的课题。计和生产是极具代表和实用意义的课题。8 8.海上勘探事业部一、地震检波器定义一、地震检波器定义1 1、地震检波器是把传到地面和水面的地震波转换成电信号的装置，它是地震仪、地震检波器是把传到地面和水面的地震波转换成电信号的装置，它是地震仪器野外数据采集的关键部件。器野外数据采集的关键部件。2 2、地震检波器串：将一组检波器以串联、并联或串并联方式连接在一起，称为、地震检波器串：将一组检波器以串联、并联或串并联方式连接在一起，称为检波器串。检波器串。4 4、三分量（、三分量（3-C3-C）检波器：同时可接收水平、侧向和上下三个方向振动的检波器。）检波器：同时可接收水平、侧向和上下三个方向振动的检波器。5 5、双检（、双检（2-C2-C）：由水检（压电检波器）和陆检（动圈式检波器）组成。可同时）：由水检（压电检波器）和陆检（动圈式检波器）组成。可同时接收海地和水中信号。接收海地和水中信号。二、地震检波器分类二、地震检波器分类地震检波器按应用环境分为陆地检波器和水中检波器。地震检波器按应用环境分为陆地检波器和水中检波器。陆地检波器：电动式检波器（动磁式检波器和动圈式检波器）、涡流式检波器和陆地检波器：电动式检波器（动磁式检波器和动圈式检波器）、涡流式检波器和3-C3-C检波器。检波器。水中检波器：压电检波器、水中检波器：压电检波器、2-C2-C检波器和检波器和4-C4-C检波器。检波器。按电学原理分主要为按电学原理分主要为电动式、涡流式、压电式。电动式、涡流式、压电式。按检测的力学分主要为速度型、加速度型、压力型。按检测的力学分主要为速度型、加速度型、压力型。按自然频率高低分主要为低频（按自然频率高低分主要为低频（8-10hz8-10hz）、中频（）、中频（28-40hz28-40hz）、高频（）、高频（60-60-100hz100hz）按接受地震波的震动方向分主要为接受纵波的单分量、接受纵波横波的三分量检按接受地震波的震动方向分主要为接受纵波的单分量、接受纵波横波的三分量检波器。波器。9 9.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1010.海上勘探事业部20DX-1020DX-10（3636）（3333）沼泽线）沼泽线地震检波器的种类地震检波器的种类1111.海上勘探事业部20DX20DX20DX20DX系列检波器参数一览表系列检波器参数一览表系列检波器参数一览表系列检波器参数一览表(注注注注)1212.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-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1515.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1616.海上勘探事业部电动式检波器工作原理电动式检波器工作原理电动式检波器由磁钢、线圈、弹簧片和软铁外壳等组成。电动式检波器由磁钢、线圈、弹簧片和软铁外壳等组成。线圈通过弹簧片于软铁外壳相连，线圈又处于磁钢于软体线圈通过弹簧片于软铁外壳相连，线圈又处于磁钢于软体外壳的缝隙磁场中，工作时，软体外壳受到地震波的作用外壳的缝隙磁场中，工作时，软体外壳受到地震波的作用而运动时，线圈则相对磁钢做相对运动。根据电磁感应原而运动时，线圈则相对磁钢做相对运动。根据电磁感应原理，线圈和磁钢做相对运动切割磁力线，线圈中将产生感理，线圈和磁钢做相对运动切割磁力线，线圈中将产生感应电动势，且电动势的大小与相对运动速度成正比，此感应电动势，且电动势的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。应电动势即为地震检波器的输出信号。1717.海上勘探事业部1818.海上勘探事业部 速度型检波器结构与特性速度型检波器结构与特性动圈检波器动圈检波器结构示意图结构示意图稳稳定定速速度度驱驱动动时时相相对对电电压压输输出出值值1 110100.20.23 35 57 710101 10.70.70.50.50.30.3h=0h=0h=0.3h=0.3h=0.5h=0.5h=0.7h=0.7h=1h=1h=21 11010180180015015001201200909006060030300h=2h=0.5h=0.7h=0.3h=1速速度度与与电电压压之之间间的的相相位位值值1919.海上勘探事业部 涡流检波器是在磁路中增加一涡流检波器是在磁路中增加一个高电导率的金属套筒个高电导率的金属套筒 ,而线圈而线圈固定固定 ,当检波器垂向振动时当检波器垂向振动时 ,悬悬挂在检波器内磁场中的金属套挂在检波器内磁场中的金属套筒相对于外壳在恒定的磁场中筒相对于外壳在恒定的磁场中上下振动上下振动 ,产生交变的电涡流。产生交变的电涡流。涡流具有双重功能涡流具有双重功能:1.1.对惯性体的运动提供阻尼对惯性体的运动提供阻尼;2.2.产生次磁场使线圈切割磁力产生次磁场使线圈切割磁力线线 ,进而在线圈中产生感生电进而在线圈中产生感生电动势。此时动势。此时 ,感生电动势的大感生电动势的大小与振动激励信号的加速度成小与振动激励信号的加速度成正比正比 ,因此因此 ,这结构的检波器也这结构的检波器也被称为常规加速度检波器。被称为常规加速度检波器。2020.海上勘探事业部从特性曲线图中可以从特性曲线图中可以看出看出 ,检波器的固有频检波器的固有频率率f 0f 0是个分界点是个分界点:当振动频率低于检波器的固当振动频率低于检波器的固有频率有频率 f 0f 0时时 ,传感器的灵敏度传感器的灵敏度随频率减少而快速下降随频率减少而快速下降.速度型速度型检波器以检波器以(12dB/oct(12dB/oct 衰减衰减 ,加速加速度型检波器按度型检波器按18dB/oct)18dB/oct)衰减衰减 ;当振动频率高于传感器的固当振动频率高于传感器的固有频率有频率 f 0f 0时时 ,速度型检波器的速度型检波器的输出电压灵敏度接近为常数输出电压灵敏度接近为常数 ,而而加速度型检波器以加速度型检波器以 6dB/oct 6dB/oct 增增加。加。2121.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。2222.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：模拟检波器：检波器技术指标检波器技术指标2323.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。2424.海上勘探事业部地震检波器阻尼系数分析地震检波器阻尼系数分析阻尼系数：阻止惯性体振动的阻尼系数：阻止惯性体振动的阻尼系数：阻止惯性体振动的阻尼系数：阻止惯性体振动的衰减系数。衰减系数。衰减系数。衰减系数。临界阻尼：使质量体回到平临界阻尼：使质量体回到平临界阻尼：使质量体回到平临界阻尼：使质量体回到平衡位置而不在其相反方向有任衡位置而不在其相反方向有任衡位置而不在其相反方向有任衡位置而不在其相反方向有任何偏移的它的值。相当于不产何偏移的它的值。相当于不产何偏移的它的值。相当于不产何偏移的它的值。相当于不产生生生生“反冲反冲反冲反冲”的最小阻尼量。的最小阻尼量。的最小阻尼量。的最小阻尼量。稳稳定定速速度度驱驱动动时时相相对对电电压压输输出出值值1 110100.20.23 35 57 710101 10.70.70.50.50.30.3h=0h=0h=0.3h=0.3h=0.5h=0.5h=0.7h=0.7h=1h=1h=22525.海上勘探事业部自然频率自然频率电动式检波器的幅频响应呈现高通滤波器的特性，电动式检波器的幅频响应呈现高通滤波器的特性，是自然频率越低，则接收深层低频能力越强，而是自然频率越低，则接收深层低频能力越强，而压制面波的能力越弱。为了加强高通滤波效果，压制面波的能力越弱。为了加强高通滤波效果，数字地震仪都设置了高通滤波电路。显而易见，数字地震仪都设置了高通滤波电路。显而易见，检波器的自然频率。若选得比地震仪中的高通滤检波器的自然频率。若选得比地震仪中的高通滤波器截止频率还低，是没什么意义的，而且自然波器截止频率还低，是没什么意义的，而且自然频率越低的电动式检波器其弹簧片越软，惯性体频率越低的电动式检波器其弹簧片越软，惯性体质量越重，因而越易损坏。因此，在反射法地震质量越重，因而越易损坏。因此，在反射法地震勘探中使用的电动式检波器的自然频率为勘探中使用的电动式检波器的自然频率为8 8、1010、14Hz14Hz，更低的检波器只用于折射法地震勘探和其，更低的检波器只用于折射法地震勘探和其它用途。它用途。2626.海上勘探事业部 自然频率：自然频率：自然频率：自然频率：它完全由系统本身的弹簧振子的质量它完全由系统本身的弹簧振子的质量它完全由系统本身的弹簧振子的质量它完全由系统本身的弹簧振子的质量(M)(M)(M)(M)和刚度和刚度和刚度和刚度(K)(K)(K)(K)所决定所决定所决定所决定CSG-60CSG-60CJ-120DX-2820DX-10-3dB-20dB理论上：使用不同自然频率的检波器，只能理论上：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是不改变信号低截频，而每个频率的信噪比是不会改变的。会改变的。关键点：保证高保真度、畸变小、宽频接收关键点：保证高保真度、畸变小、宽频接收的技术指标。的技术指标。自然频率分析自然频率分析2727.海上勘探事业部随着地震勘探向着高分辨率、宽频带接收发展随着地震勘探向着高分辨率、宽频带接收发展 ,要求接收要求接收系统既能充分响应高频信号又能有效响应低频信号系统既能充分响应高频信号又能有效响应低频信号 ,体现体现在振幅谱上就是主频部分不宜太突出在振幅谱上就是主频部分不宜太突出 ,做谱平衡做谱平衡 能得到适能得到适当的频谱比值当的频谱比值 。这就要求检波器应该有足够宽的频带。这就要求检波器应该有足够宽的频带 ,这这也是多数情况下选用也是多数情况下选用 10Hz 10Hz 自然频率检波器的原因。但在自然频率检波器的原因。但在特殊地区特殊地区 ,有时为了突出较高频信号并有意压制低频大信有时为了突出较高频信号并有意压制低频大信号号 (如高分辨率勘探如高分辨率勘探),),就应适当选择自然频率高就应适当选择自然频率高 (如如 35Hz 35Hz 的检波器的检波器)。目前市场上存在的多种自然频率的检波器。目前市场上存在的多种自然频率的检波器 ,并并不是增加了用户的选择不是增加了用户的选择 ,相反是增加了用户的负担相反是增加了用户的负担 ,因为这因为这样反而不利于检波器的互换通用、备件材料供应以及应用样反而不利于检波器的互换通用、备件材料供应以及应用选型。从石油地震勘探的需求来看选型。从石油地震勘探的需求来看 ,我们认为只保留我们认为只保留 10Hz10Hz、35Hz(35Hz(或左右或左右 )两种自然频率的检波器就足够了两种自然频率的检波器就足够了 ,通常选择通常选择 10Hz,10Hz,只在特殊勘探目的时选择只在特殊勘探目的时选择 35Hz35Hz。2828.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：2929.海上勘探事业部a.a.提高检波器整体的输出灵敏度。通过不同的串并联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，通过不同的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，从而使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。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，从而实现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阵列：比如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，多次形等等，更加有利于野外采用叠加，多次覆盖，单点多重复式勘探。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3030.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3131.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3232.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：3333.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13434.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，基本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：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电并联数电缆电阻阻其中：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。3535.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(3751400)(3751400)（37537514001400）2962963636.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指温度影响。一般检波器出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变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，电阻值的变化主要化，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。一般检波器测试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，只要输入参数时输入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，测试时不会产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参生大的偏差。一般的检波器电阻变化率可以参考如下计算：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（漆包线温度（漆包线温度系数）系数）3737.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3750.43750.41.51.5，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=152962963013013838.海上勘探事业部地震检波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，在进行检波器组串时，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，否则不能得到串测试时，这部分电阻也要予以考虑，否则不能得到真实数据。真实数据。一般由于所采用的电缆的线径以及材料不同，其电缆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电阻的阻值也有差异，在检波器测试仪串指标的“电电缆电阻缆电阻”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。一般估算时可以按下电缆）指标即可满足测试要求。一般估算时可以按下式估算：式估算：R R缆缆 间距间距（串联数（串联数221 1）引线长）引线长21701000217010003939.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5252R R缆缆30152301525.5105.510101701000101701000764764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。4040.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*R2/(R1+R2)=G*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28.8140028.81400）（37537514001400）55113.6V/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