第5讲地震记录仪及其新技术课件

地震勘探仪器的原理与新技术l 序列讲座l 第第5 5讲讲l 地震记录仪及其新技术地震记录仪及其新技术地震勘探仪器的原理与新技术 15.1我国地震仪的发展简史我国地震仪的发展简史第一代地震第一代地震仪(光点地震光点地震仪)第二代地震第二代地震仪(磁磁带地震地震仪)第三代地震第三代地震仪(数字地震数字地震仪)第四代地震第四代地震仪(遥遥测地震地震仪)第五代地震第五代地震仪(网网络地震地震仪)3050年代年代5060年代年代6080年代年代8090年代年代1999年至今年至今电子管子管电路路晶体管晶体管电路路集成集成电路路大大规模集成模集成电路路超大超大规模集成模集成电路路自自动增益控制增益控制程序增益控制程序增益控制IFP增益控制增益控制IFP增益控制、增益控制、光点照相光点照相记录模模拟磁磁带记录数字磁数字磁带记录SEG-B格式格式数字磁数字磁带记录SEG-D格式格式数字磁数字磁带记录SEG-D格式格式5.1我国地震仪的发展简史第一代地震仪(光点地震仪)第二代地2-Channel capability of the recording systems has constantly improved to answer the needsLand channel count:-SN388(1993-2003):average 945 Channels-408UL(2000-2005):average 2,245 Ch.(x 2.4)-todays max:13,200 live channels18,720 1 ms soonFor land,the growth has been exponential:in average x 2 every 5 years since 45 y.More channels(cont.)-Channel capability of the re35.2 5.2 数字地震仪的基本原理及其局限性数字地震仪的基本原理及其局限性5.2.1 数字地震仪的基本原理数字地震仪的基本原理5.2 数字地震仪的基本原理及其局限性5.2.1 数字地震4IFP瞬时浮点放大器IFP瞬时浮点放大器5数字地震仪的两大特点数字地震仪的两大特点l1 1、各检波点地震电信号以模拟形式传输、各检波点地震电信号以模拟形式传输l 到仪器车上的数据采集电路，集中进到仪器车上的数据采集电路，集中进l 行数据采集。行数据采集。l2 2、m m道地震信号在模拟传输电缆（称大道地震信号在模拟传输电缆（称大l 线电缆）中须占线电缆）中须占 2m 2m 根芯线。根芯线。数字地震仪的两大特点1、各检波点地震电信号以模拟形式传输65.2.2 数字地震仪的局限性数字地震仪的局限性l1、数字地震仪集中式数据采集电路工作速度l 有限，不能满足地震勘探发展对不断增加l 仪器的道数的要求。l2、道数增多会使数字地震仪的模拟电缆加粗l 加重，故障率大大增加。l克服办法：以分散式取代集中式l 以模拟传输取代数字传输5.2.2 数字地震仪的局限性75.3遥测地震仪的基本组成和优越性遥测地震仪的基本组成和优越性l5.3.1 5.3.1 遥测地震仪的基本组成遥测地震仪的基本组成l 采集站（位于检波点）l 数字传输部件（取决于传输方式）l 中央主机（位于仪器车上）5.3遥测地震仪的基本组成和优越性5.3.1 遥测地震仪的8一、采集站基本组成一、采集站基本组成一、采集站基本组成9第5讲地震记录仪及其新技术课件10采集站采集站在水面在水面采集站11二、遥测地震仪数字传输方式二、遥测地震仪数字传输方式l 1、电缆传输l 2、光纤传输l 3、无线传输l 4、存储盒式二、遥测地震仪数字传输方式 12第5讲地震记录仪及其新技术课件13第5讲地震记录仪及其新技术课件14三、中央主机基本组成三、中央主机基本组成15仪器操作员在工作仪器操作员在工作仪器操作员在工作16 5.3.2遥测地震仪的地震信号流程 5.3.2遥测地震仪的地震信号流程175.3.3遥测地震仪的优越性遥测地震仪的优越性l1 1、各检波点地震电信号分散到就近的采、各检波点地震电信号分散到就近的采l 集站进行数据采集，再不存在采集电集站进行数据采集，再不存在采集电l 路速度对仪器道数的限制。路速度对仪器道数的限制。l2 2、数字传输取代模拟传输，甩掉了笨重、数字传输取代模拟传输，甩掉了笨重l 而易产生故障的模拟大线电缆。而易产生故障的模拟大线电缆。l3 3、采用计算机进行控制和现场数据预处、采用计算机进行控制和现场数据预处l 理，提高工作效率和记录质量。理，提高工作效率和记录质量。5.3.3遥测地震仪的优越性1、各检波点地震电信号分散到就近185.4 网络地震仪l408UL5.4 网络地震仪408UL195.4.1网络遥测技术l 网络遥测技术实质上就是计算机的网络通信网络遥测技术实质上就是计算机的网络通信技术在地震勘探仪器中的推广应用。它将整个地技术在地震勘探仪器中的推广应用。它将整个地面排列当作一个完整的局域通讯网，把外线排列面排列当作一个完整的局域通讯网，把外线排列中的采集站、交叉站等各种地面电子设备都定义中的采集站、交叉站等各种地面电子设备都定义成网络节点，实际通讯时计算机成网络节点，实际通讯时计算机(服务器服务器)可自由可自由地在网络中对任何一个节点地在网络中对任何一个节点(单元单元)按数据包方式按数据包方式进行任意次信息交换。应用这项技术在野外施工进行任意次信息交换。应用这项技术在野外施工时能按需要自由地选择排列连接方式，并能在个时能按需要自由地选择排列连接方式，并能在个别路径中断时重新选择其他路径来实现信息传输，别路径中断时重新选择其他路径来实现信息传输，这就为跨越道路、建筑、河流等实现绕路传输提这就为跨越道路、建筑、河流等实现绕路传输提供可能，大大提高了野外施工的灵活性，同时也供可能，大大提高了野外施工的灵活性，同时也可以通过缓冲存储器实现非实时传输或数据包重可以通过缓冲存储器实现非实时传输或数据包重发。目前，发。目前，408UL408UL和系统和系统IVIV等多种仪器都具备了等多种仪器都具备了完善的网络遥测功能。完善的网络遥测功能。5.4.1网络遥测技术 网络遥测技术实质上就是计算机的20第5讲地震记录仪及其新技术课件21408UL.野外电子设备：l1）由若干个采集站(FDU)按道距要求组l 成的采集链(link);l2)大线管理部件(LAUL);l3)交叉线管理部件(LAUX);l 4)中心控制单元(CM408);l5)鹰系统无线采集站等部件(兼容)。408UL.野外电子设备：1）由若干个采集站(FDU)按道距22第5讲地震记录仪及其新技术课件235.4.3 全数字传输l这类仪器和前一代仪器相比根本不同的是：系这类仪器和前一代仪器相比根本不同的是：系统包含了以统包含了以MEMSMEMS技术为核心的加速度数字传感技术为核心的加速度数字传感器器(数字检波器数字检波器)，使得整个接收系统的瞬时动，使得整个接收系统的瞬时动态范围在态范围在90dB90dB以上，而且从以上，而且从0500Hz0500Hz都能等灵都能等灵敏度和等相位响应地震波信号。这代仪器的关敏度和等相位响应地震波信号。这代仪器的关键技术就是突破了传统模拟检波器键技术就是突破了传统模拟检波器(通常的失通常的失真度是真度是0.10.1。)长期以来制约着系统的瞬时动长期以来制约着系统的瞬时动态范围，真正实现了完全数字化，不怕电磁干态范围，真正实现了完全数字化，不怕电磁干扰，有万道以上实时采集能力。它是今后实现扰，有万道以上实时采集能力。它是今后实现宽频带万道多波高精度采集的方向。宽频带万道多波高精度采集的方向。5.4.3 全数字传输这类仪器和前一代仪器相比根本不同的是：24第5讲地震记录仪及其新技术课件255.4.45.4.4数字存储技术数字存储技术 l 过去地震数据存储采用过去地震数据存储采用0.5in0.5in宽九轨磁带，最高宽九轨磁带，最高纪录密度也只有纪录密度也只有6250bPi6250bPi，后来很快就推出了盒式磁，后来很快就推出了盒式磁带。随着工艺和材料的发展目前也推出了在地震带。随着工艺和材料的发展目前也推出了在地震勘探中实用的光盘或硬盘存储介质，如系统一勘探中实用的光盘或硬盘存储介质，如系统一IVIV和和408UL408UL就可选择磁带或硬盘两种存储介质。地震勘探就可选择磁带或硬盘两种存储介质。地震勘探仪器一直在跟踪应用国际最先进的存储技术，目前仪器一直在跟踪应用国际最先进的存储技术，目前已有仪器采用高速硬盘记录，这就使得单位时间内已有仪器采用高速硬盘记录，这就使得单位时间内地震数据的存取速度和总量比过去增长了几十倍甚地震数据的存取速度和总量比过去增长了几十倍甚至几百倍。数字存储技术的进步为高采样率、超多至几百倍。数字存储技术的进步为高采样率、超多道施工，在记录数据时提供了有力保证。道施工，在记录数据时提供了有力保证。5.4.4数字存储技术 过去地震数据存储采用026408UL与与SN388的主要性能对比的主要性能对比 性能指性能指标SN388408UL采采样间隔隔（ms）4,3,2,1,0.54,2,1,0.5,0.25共模抑制比共模抑制比（dB）90110瞬瞬时动态范范围（dB）120130单箱体最多道数箱体最多道数1200道道/4ms150道道/0.5ms21600道道/4ms2700道道/0.5ms采集站体采集站体积(mm)21721712221712230075853007585采集站重量采集站重量3.75kg0.415kg电源功耗源功耗330mW140mW408UL与SN388的主要性能对比 性能指标SN38840275.55.5地震勘探仪器未来发展地震勘探仪器未来发展l纵观地震勘探仪器的发展历史可见，地震勘探技纵观地震勘探仪器的发展历史可见，地震勘探技术、电子技术、计算机技术、通讯技术、数字信术、电子技术、计算机技术、通讯技术、数字信号处理技术、数据传输技术的迅猛发展以及新工号处理技术、数据传输技术的迅猛发展以及新工艺、新材料等的不断涌现是地震勘探仪器发展与艺、新材料等的不断涌现是地震勘探仪器发展与更新换代的基础，勘探市场和用户的需求是地震更新换代的基础，勘探市场和用户的需求是地震勘探仪器发展的经济动力。勘探仪器发展的经济动力。l未来地震勘探仪器技术的发展离不开电子工程和未来地震勘探仪器技术的发展离不开电子工程和计算机软、硬件等技术的发展，也离不开新工艺、计算机软、硬件等技术的发展，也离不开新工艺、新材料技术的支持，更离本开地球物理勘探技术新材料技术的支持，更离本开地球物理勘探技术的发展和用户的需要。这就是未来地震勘探仪器的发展和用户的需要。这就是未来地震勘探仪器技术发展的总体走向。技术发展的总体走向。5.5地震勘探仪器未来发展纵观地震勘探仪器的发展历史可见，地28