电磁驱动可控震源技术及应用1

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,林 君,仪器科学与电气工程学院,地球信息探测仪器教育部重点实验室,2010,年,电磁驱动的可控震源系统及应用,地震勘探简介电磁驱动可控震源系统设计电磁驱动可控震源系统应用相控可控震源系统设计结论与建议,地球信息探测仪器教育部重点实验室,主要内容,一 地震勘探简介,地球信息探测仪器教育部重点实验室,地下探测成像示意,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,课题背景及研究意义,地震勘探是一种常用的地球物理勘探方法。震源是地震勘查技术的重要组成部分，是产生地震信号的源头。其中，,相控阵可控震源是在城镇人口稠密区不允许使用冲击震源的前提下，进行浅层地震勘探的有效设备。,天然地震,人工,锤击,炸药,可控震源,内蒙正镶白旗地下水勘察,内蒙正镶白旗地下水勘察,内蒙正镶白旗地下水勘察,城市环境,云南省铜业集团有限公司易门矿务局狮凤山矿巷道入口,矿井巷道,二 可控震源系统设计,地球信息探测仪器教育部重点实验室,理想的能量无限大尖脉冲（,a,）,及其频谱（,b,），,尖脉冲（,c,）,及其频谱（,d,）,幅度,频率,0,炸药震源通过地震仪的限带接收后得到的频谱,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,扫描信号的形成示意,可控震源工作示意,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,Mr,a,p,Mp,a,m,-,f,(t)=,M,r,a,r+,M,p,a,p,基板,作用于可控震源基板的反作用力,Mr,a,p,Mp,a,m,-,f,(t)=,M,r,a,r+,M,p,a,p,基板,可控震源控制原理图,反馈信号,伺服系统,驱动力,控制,预定扫描,控制,CRT,ADC,AD7008,信号调理,多路切换,RAM,DAC,幅度控制,Mr,Mp,基板,Timer,基板加速度,运动体,加速度,功放,工控,586,微机,硬,盘,轻便高频可控震源系统框图,激振器,不同大地的影响,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,增加扫描信号长度的效果示意,扫描信号频率与宽度变化对相关波形的影响,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,线性扫描信号的频谱,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,f,1,f,2,T,t,f,非线性扫描示意,线性扫描,非线性扫描,联合扫描示意,f,1,f,2,f,e,f,t,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,PHVS-500,型可控震源系统在郑州黄河滩实验现场,PHVS-1000,型电磁驱动可控震源,2004,年获发明专利一项,出力是国外同类产品的两倍,三 电磁驱动的可控震源系统应用,地球信息探测仪器教育部重点实验室,CDP(1.5m),50,100,150,200,0,100,200,300,400,500,0,100,200,300,400,500,Time(ms),Time(ms),250,300,1,河北迁安县首钢大石河矿区可控震源激发地震实验剖面图,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,河北迁安县首钢大石河矿区可控震源地震实验深度剖面图,(,比例尺 水平,1:3000,垂直,1:3000),Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,100,200,0m,80m,Time:ms,40m,振幅强度颜色投影标尺：,-52.8m,0m,7.0m,7.0m,4.9m,6.2m,花岗岩,地层深度,24m,2,鞍山涵洞可控震源地震探测成像,3.,易门铜矿井中地震勘探,我国当前正在开采的众多有色金属生产基地，曾为我国经济的发展做出了较大的贡献，但这些大型有色金属矿山，很大一部分的探明资源均已枯竭，保证年限低于,5,年。,地球信息探测仪器教育部重点实验室,在众多有色金属工业基地中，存在众多矿业型城市，矿业及矿产品加工业产值占该城市工业总产值的,30%,以上，有的甚至达,90%,，可以说，这些重要,资源生产基地的兴衰决定着所在城市的兴衰,。而由于矿产资源枯竭导致的社会矛盾，严重危及地区经济发展和社会稳定。,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,长春,北京,昆明,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,凤山,狮山,No.9,中段,No.13,中段,No.14,中段,No.17,中段,观测系统参数设计：,中段号,测线号,震源类型,叠加次数,扫描频率,(Hz),采样率,(Hz),记录时间,(ms),偏移距,道间距,14,1,可控震源,4,50500,2000,6144,20,1,2,可控震源,4,50500,2000,6144,10,1,3,可控震源,4,50500,2000,6144,20,1,17,1,可控震源,4,50500,2000,6144,14,1,2,可控震源,4,50500,2000,6144,20,1,3,可控震源,4,50500,2000,6144,10,1,13,1,锤击震源,16,_,4000,1024,20,2,2,锤击震源,16,_,4000,1024,20,2,云南易门矿务局危机矿山增储勘探技术研究,云南省铜业集团有限公司易门矿务局狮凤山矿巷道入口,吉林大学地震勘探工作组在狮凤山矿井下工作照片（一）,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,吉林大学地震勘探工作组在狮凤山矿井下工作照片（二）,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,吉林大学地震勘探工作组在狮凤山矿井下工作照片（三）,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,图,1,浅层点实验地震记录,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,CK1420-2,CK9020-5.4,CK,付,9018-6,CK,付,9018-1.2,CK,付,1122-2,CK7322-2,CK9022-2,CK80221-1,CK1822-1,CK7324-1,CK7320-3,CK,付,9018-8.7,F,28,31,58,F,26,F,26,F,26,F,10,F,26-1,4400,4600,4800,4400,4600,4800,6400,6600,6800,6400,6600,6800,DM,MP,DM,DM,DM,MP,MP,测线,2,测线,1,测线,3,图,2. 14,中段,3,条勘探剖面所处位置示意图,197,-2,197,-3,(97),(98),F,26,F,26-1,F,26,F,26-1,MP,MP,DM,MP,1009,809,859,909,959,1009,809,859,909,959,4600,4700,4600,4700,图,12.,凤山矿段付,20,号横剖面图,4610,4679.5,100ms,图,11. 14,中段,1,号测线地震解释剖面,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,4605,4634.5,100ms,图,14. 14,中段,2,号测线地震解释剖面,58,58,197,F,26,MP,DM,DM,MP,MP,MP,F,6,809,859,909,959,1009,809,859,909,959,1009,4700,4600,4700,4600,图,15.,凤山矿段,20,号横剖面图,31,31,21,F,10,DL,DM,St,F,26-1,F,26-1,72,MP,809,859,909,959,1009,809,859,909,959,1009,4400,4500,4400,4500,图,18.,凤山矿段,22,号横剖面图,图,18.,凤山矿段,22,号横剖面图,F,10,FL,2,DM,DM,DM,DL,St,859,909,959,809,759,1009,859,909,959,809,759,1009,4400,4500,4400,4500,图,19.,凤山矿段付,20,号横剖面图,31,31,(23),(24),DL,DM,DL,MP,(20),MP,809,859,909,1009,809,859,909,959,1009,4400,4500,4400,4500,959,图,20.,凤山矿段,20,号横剖面图,图,17. 14,中段,3,号测线地震解释剖面,Time:ms,100,300,200,6560,Time:ms,100,300,200,6641.5,南,北,测线,2,测线,1,测线,3,MP,DM,MP,DL,DL,DL,MP,MP,F,9-4,F,45,F,51,F,9-3,F,9-2,F,9-1,St,St,St,F,45,FL,4,CK,付,158S-1,CK,付,9008S-4,CK,付,9008S-1,CK2110-1,CK94S-1,CK94S-2,CK2110-12,CK9012-2,CK9012-1,CK,付,9010-1,CK9151-3,CK1310-1,CK1310-2,CK9261-1,CK,付,128S,CK,付,128S-2,1354,1368,1359,MP,8,8,73,8,74,7000,7200,7400,4600,4800,4600,4800,7000,7200,7400,MP,图,4. 17,中段,3,条勘探剖面所处位置示意图,Time:ms,100,400,300,200,4600,Time:ms,100,400,300,200,4677.5,西,东,图,22. 17,中段,1,号测线,(1360,巷道,),地震解释剖面,图,24. 17,中段,2,号测线,(1355,巷道,),地震解释剖面,Time:ms,100,400,300,200,4600,Time:ms,100,400,300,200,4659.5,西,东,图,26. 17,中段,3,号测线,(1368,巷道,),地震解释剖面,西,东,4590,Time:ms,100,400,300,200,4623.5,Time:ms,100,400,300,200,DM,DL,75 -1,CK9014-6,CK2114-10,CK9014-5,CK,付,1314-1,CK,付,2514-1,CK,付,1316-2.1,CK7514-1,CK2316-3,CK1316W-5.4,CK1118W-3,CK1118W-4,CK1318N-3.2.1,CK2318-3,CK2316-4,59 -2,CK2316-1,测线,2,测线,1,18S,6800,7000,7200,付,10,4000,4200,7200,付,10,7000,6800,18S,4200,4000,CK1116-4,CK1316B-2.1,图,6. 13,中段,2,条勘探剖面所处位置示意图,Time:ms,100,400,300,200,CDP:1,100,400,300,200,540,西南,东北,图,28. 13,中段,1,号测线地震解释剖面,Time:ms,100,400,300,200,CDP:1,Time:ms,100,400,300,200,132,西南,东北,图,30. 13,中段,2,号测线地震解释剖面,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,四 相控震源系统设计,地球信息探测仪器教育部重点实验室,1,相控震源地震勘探理论基础,地球信息探测仪器教育部重点实验室,研究背景,在城镇人口稠密区不允许使用冲击震源的前提下，利用相控阵可控震源实现地下信息的弹性波高分辨无损探测，为城市地下活断层探测、地下洞穴探测、文物考古探测、灾害地质调查、工程勘察等提供有效的技术与装备。,深部,(,大激震力,),浅层,(,高分辨率,),地球信息探测仪器教育部重点实验室,相控震源地震勘探理论基础,相控阵地震系统是由一组可控震源共线排列而成，通过对各台震源激励信号的,延时,或,相位控制,，使得目标点的信号同相叠加，震动最强，从而在空间形成任意方向的波束。,相控阵地震系统使得地震波汇聚成束，目标点信号得到增强，其他方向震动减弱，信噪比得到提高。,地球信息探测仪器教育部重点实验室,（,1,）地震波波束形成原理,考虑两个震源的情况，如右图：,虚线表示波束方向，与阵法线,成 角 ，,p,为波束方向上的一点。在远,场上， 和 可看成平行。 则波程,差可 表示为 ，由波程差引起,的相位差为：,通过补偿这个相位差使地震波到,达目标点时的相位同相，实现在波束,方向上同相叠加。,（,2,）主波束方向上地震波的汇聚,4,1,2,3,使地震波在接,收点同相叠加,控制各个,震源的相位,同样，对多个震源来说，适当,控制各个震源的相位，使地震波在,传到检波器处同相，从而形成波束。,30,地震波束方向图,地下形成如图四个波束,30,，,90,，,120,，,180,，除主波束外，其它波束形成副瓣。,主波束,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,45,地震波束方向图,地下形成如图四个波束,45,，,90,，,120,，,180,，除主波束外，其它波束形成副瓣,主波束,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,60,地震波束方向图,地下形成如图四个波束,60,，,105,，,140,，除主波束外，其它波束形成副瓣 。,主波束,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,90,地震波束方向图,地下形成如图三个波束,45,，,90,，,135,，除主波束外，其它波束形成副瓣 。,主波束,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,相控地震系统的创新点,优点,缺点,结论,组合地震,提高输出力,各震源产生的波前不同步，接收信号差,不能实现高分辨率地震勘探，尤其不适合多台震源,相控地震,提高输出力，各震源产生的波前同步，接收信号信噪比提高,可实现高分辨率地震勘探，震源台数增加效果更好,地球信息探测仪器教育部重点实验室,相控地震系统的创新点,相控系统实现方法：,为了保证接收信号同相，可用,延时,和,相位,控制两种方法实现。,具体地，可通过精确控制延时时间和相位，形成不同的,波束方向,和,波束宽度,。,地球信息探测仪器教育部重点实验室,2,相控可控震源系统设计,地球信息探测仪器教育部重点实验室,系统构成,信号,发生卡,+,功放,+,激震体,相控阵系统硬件,相控阵震源硬件系统构成：,1,个主控系统,+4,台震源,单个震源的相关指标：,工作频率：,5-1400Hz,；,最大出力：,500N,；,相控震源的相位同步精度：,3,（,1400Hz,时的控制精度）；,地球信息探测仪器教育部重点实验室,线性,CHIRP,扫描的实现,非线性扫描的实现,激震器系统,地球信息探测仪器教育部重点实验室,供电系统,UPS,考虑野外供电的不方便，采用,UPS,供电,地球信息探测仪器教育部重点实验室,863,信息获取与处理主题前沿探索类课题,测 试 结 果,延时,2.5ms,约,100ms,稳定，稳定时,间与延时基本长短无关,延时,7.5ms,相控阵系统的实验研究,信号发生卡的波形,线性调频信号（,50-300Hz,）,中截取的一段,地球信息探测仪器教育部重点实验室,相控阵系统的实验研究,信号发生卡波形与基板波形的对比,结论：发生卡波形传到基板后存在一定的失真，参考信号应选用基板信号。,信号发生卡的波形,基板上,的波形,地球信息探测仪器教育部重点实验室,相控阵系统的实验研究,基板波形,结论：起震时机械系统有一个适应阶段，,失真较大，可通过幅度加锥来改善。,起震时基板的波形,起震后基板上的波形,相控阵系统的实验研究,基板信号与激震器信号的对比,结论：起震时基板跟大地有一定程度的脱耦，,可通过幅度加锥来改善。,激震器附,近的波形,基板上,的波形,相控阵系统的实验研究,1,台震源和,2,台震源信号的对比,结论：,2,台震源信号明显加强,1,台震源,相距,3m,的震源,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,相控阵系统的实验研究,通过,2,台震源的室内实验，可得出以下结论：,1.,本系统已具备控制多台震源共震的能力。,2.,本系统已具备采集地下信息的能力。,3.,通过对比两台震源与单台震源震动时采集的波形，证明其能量确实加强，为进一步的波束定向研究奠定了基础。,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,相控震源系统模型,建立可控震源相控系统模型,通过对可控震源的激震器合理排列和相位及幅度的控制，使发出的地震波形成方向性较强的波束，从而实现采集系统接收到的反射信号显著增强且具有较高的信噪比；,地球信息探测仪器教育部重点实验室,(1),相控阵震源控制信号选取,从,1#,震源起，,2#,3#,4#,震源控制信号依次延时时间,t1,t2,t3,延时时间与震源间距，波束方向，地震波速度等因素有关。延时过后均发出,chirp,信号。,控制各震源,chirp,信号相位。,通过锥化，可使接收信号旁瓣衰减更快,上述两种方法均可实现相控系统,。,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,(2),相控阵震源参考信号选取,依据：在主波束方向的远场观测点，各震源发出的,chirp,信号同相叠加。观测点的信号是振幅加强的,chirp,信号,.,以震源控制信号为参考信号,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,(3),相控阵震源间距选取,避免栅瓣出现，间距,d/2,提高方向系数，间距,d,应加大,为近似远场模型，间距,d,应取得小一些,震源数量少时，要保持主波束宽度不变，必须增大间距,d.,结论：本系统间距,d,在,2-4,米左右,3,、正演计算,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,模型,1,双层水平层状介质,模型,2,三层水平层状介质,模型,3,双层起伏地层模型,相控模型正演模拟计算,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,模型,1,结构图,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,模型,1,单个点源地震波场传播模拟,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,模型,1,单个点源地震波场传播模拟（续）,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,模型,1,相控阵震源地震波场传播模拟,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,模型,1,相控阵震源地震波场传播模拟（续）,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,模型,1,单个点源合成地震记录,能量弱,分辨率,低,模型,1,相控阵震源零延迟模拟结果,有旁瓣信噪比低,模型,1,相控阵技术延迟,2ms,模拟结果,旁瓣有,所减少,模型,1,相控阵技术延迟,4ms,模拟结果,(,最佳）,基本没有,旁瓣，分,辨率高,模型,1,相控阵技术延迟,6ms,模拟结果,能量减少,分辨率降低,模型,1,相控阵技术延迟,8ms,模拟结果,能量进一,步减少，,分辨率进,一步降低,模型,2,结构图,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,模型,2,单个点源模拟结果,能量弱,分辨率,低,模型,2,相控阵震源零延迟模拟结果,有旁瓣信噪比低,模型,2,相控阵技术延迟,2ms,模拟结果,有旁瓣信噪比低,模型,2,相控阵技术延迟,4ms,模拟结果,基本没有,旁瓣，分,辨率高,模型,2,相控阵技术延迟,6ms,模拟结果,能量减少,分辨率降低,模型,2,相控阵技术延迟,8ms,模拟结果,能量进一,步减少，,分辨率进,一步降低,模型,3,结构图,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,模型,3,单个点源模拟结果,能量弱,分辨率,低,模型,3,相控阵震源零延迟模拟结果,有旁瓣信噪比低,模型,3,相控阵技术延迟,2ms,模拟结果,有旁瓣信噪比低,模型,3,相控阵技术延迟,4ms,模拟结果,基本没有,旁瓣，分,辨率高,模型,3,相控阵技术延迟,6ms,模拟结果,能量减少,分辨率降低,模型,3,相控阵技术延迟,8ms,模拟结果,能量进一,步减少，,分辨率进,一步降低,正演结论,相控阵地震探测技术能够沿特定方向汇聚地震波的能量，从而使探测目标反射地震波的能量得到增强，达到压制噪声的目的。,对于特定的探测目标而言，相控阵地震探测技术一般存在一个最佳的相位延迟值（或时间延迟值）。,低于这个最佳值，信躁比降低；高于这个最佳值，分辨率降低。,通过计算机模拟计算，可以获得这样的最佳值。,地球信息探测仪器教育部重点实验室,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,4,、野外实验验证,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,37.5m,286.5m,18m,长春市郊秦家屯野外实验剖面排列,地球信息探测仪器教育部重点实验室,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,长春市郊秦家屯野外实验工作参数,震源类型,道间距,(m),偏移距,(m),炮点距,(m),炮点数,采样率,(Hz),采样点数,工作频率,(Hz),锤击,3,12,6,43,8k,4096,16,次锤击,可控震源,1,10,2,14,8k,49152,50500,相控震源,1,10,2,14,8k,49152,50500,组合震源,1,10,2,14,8k,49152,50500,地球信息探测仪器教育部重点实验室,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,16,次锤击单点记录,T/ms,100,200,300,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,单震源单点记录,T/ms,50,100,150,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,组合震源单点记录,T/ms,50,100,150,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,相控震源单点记录,T/ms,50,100,150,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,长春秦家屯活断层锤击剖面,T/ms,150,300,450,CDP,100,192,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,长春秦家屯活断层锤击剖面,CDP,192,T/ms,125,250,500,375,100,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,T/ms,125,250,500,375,长春秦家屯活断层锤击剖面之一,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,T/ms,125,250,500,375,CDP,76,40,长春秦家屯可控震源地震剖面,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,T/ms,125,250,500,375,CDP,76,40,长春秦家屯相控震源地震剖面,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,T/ms,125,250,500,375,CDP,76,40,长春秦家屯组合震源地震剖面,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,T/ms,125,250,500,375,CDP,76,40,T/ms,125,250,500,375,CDP,76,40,T/ms,125,250,500,375,CDP,76,40,T/ms,125,250,500,375,CDP,27,14,长春秦家屯锤击震源地震剖面,长春秦家屯可控震源地震剖面,长春秦家屯相控震源地震剖面,长春秦家屯组合震源地震剖面,五 结论与建议,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,所取得的成果,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,1,专利,:,授权国家发明专利,3,项,2,获奖,:,获吉林省科技进步,1,等奖和 教育部科技进步,2,等奖,3,人才培养,:,培养博士,4,名,4,论著,:,专著,1,部,发表高水平论文,10,多篇,5,应用成果,:,为内蒙正镶白旗引水工程 和云南易门铜矿增储做出了贡献,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,姜 弢，,2006,，基于相控震源的地震波定向方法研究,蒋忠进，,2004,，弹性波,Chirp,信号检测与时延估计研究,陈祖斌，,2002,，电磁式可控震源相位自适应控制与可控震源系统研制,孙 明，,2001,，新疆土屋铜矿地震勘探技术应用研究,张子山，,2001,，可控震源地震勘探中基于高阶统计量的信号处理技术研究,别红霞，,2000,，浅层高分辨率地震仪性能优化研究与设计,Electromagnetic Vehicle Vibrator,with output 10000N,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,Working in the field,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,This figure is a single point picture of E,lectromagnetic,Vehicle Vibrator working in the field,左边是相控震源和组合震源的单点剖面图，右图是大震源的单点剖面图,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,ACROSS(Accurately,Controlled Seismic System),。,ACROSS,震源能产生精度优于,10-4Hz,的系列性正弦连续振动,振动波进入地下,穿透地下介质,被放置于地表的特殊设计的地震计组接收。由于采用了通信上的提高信噪比技术,(,主要是窄带精密滤波接收技术和精密时控相位迭加技术,),接收的理论能量信噪比提高了,106,。与,1,个爆炸震源的能量相比,其能量可以减少,10-9,。由于这一主要的优势,使,ACROSS,震源具有了如下主要特点,:,1),只要用很小的震源能量输出,就可以达到高的接收信噪比,而且传输得比较远。在城市中这种震源不产生振动污染,成为一种名符其实的“环保人工震源”。,2),由于用了高信噪比技术,使得接收地震计放在城市交通和人们活动的地动干扰大的地方也能起到抑制地动干扰,提取小信号的目的。这就使地震计可以方便地在城市中布设。,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,夯击震源,典型的夯基参考道,夯基冲击系列,(,检波器,),自相关结果,零时间,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,编码过程,From Park and Miller, 1996,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,解码过程,From Park and Miller, 1996,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,非随机效果,随机效果,参考道质量检查,Side lobes ,lead to,“ghosts”,夯击系列,自相关,夯击系列,自相关,t,变化,t,不变,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,非随机的影响,t,t,t,t,相关噪声,(“,鬼波”,),Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,劳雷公司冲击夯结果图,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,冲击夯,+,加速度计,于,2007,年,9,月,7,日在地质宫外做了关于冲击夯和加速度计的实验。,使用基板加速度信号做参考道,采用检波器做参考道,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,将信号源的随机性增强,产生伪随,机编码,控制电机转速,将油门开头改装成磁吸合方式,冲击夯震动,加工为具有伪随,机编码的转盘,机械方式控,制油门开头,冲击夯震动,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,便携式高分辨随机可控震源系统,PHILIPS,89C58,状态显示,DC/DC,电平转换,液晶控制模块,液晶屏,键盘,亮度调节,E,2,PROM,参数存取,参数存取,电平转换,DDS9852,晶振时钟,信号滤波,功放驱动,功放输出,激震体,随机可控震源硬件控制系统整体框图,控制器的实现,包括控制信号的产生及机械控制的实现两个方面。,1.,控制信号产生部分,用微处理器产生所需的伪随机编码，在时钟和功放电路的配合下产生具有驱动能力的伪随机控制信号，具体实现见下图：,控制器的实现,2.,机械控制的实现部分,冲击夯是通过油门大小实现振动幅度的控制，当油门小于设定值时离合器自动松开，夯源停止振动，反之开始振动。因此，拟采用电子油门对振动进行控制。具体实现示意如下,:,可控震源伪随机扫描应用存在问题,由,1,，,1,序列变为,1,，,0,序列时自相关的影响,分段优化相关的提出,山地金属矿地震勘探装备非炸药震源技术研究,组合夯震源,编码冲击震源,进一步研究,Electrodynamic,Vibroseis,and Its Applications,地球信息探测仪器教育部重点实验室,1,伪随机夯击震源系统研究,2,车载可控震源系统性能改进与提高,3,精密可控震源系统研究,4,相控可控震源系统性能改进与提高,5,新型可控震源系统研究,6,可控震源系统应用研究,7,海洋可控震源系统研究,8,矿井可控震源系统研究,感谢各位,Thank you for your kind attention!,