地震仪器设备简介课件

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,*,仪器野外设备简介,仪器中心,仪器野外设备简介仪器中心,1,目录,一、仪器主机,二、采集站、电源站、交叉站部分,三、电缆及辅助部分,四、检波器部分,目录一、仪器主机,2,地震数据采集设备,地震仪器,辅助设备,机械,（,震源,）,设备,野外设备(传输和,采集,),中央记录系统 仪器,仪器车,爆炸机系统的编/译码器、震源的扫描发生器/电子箱体,大线、电台/检波器、采集站、交差站,地球物理勘探设备,采集设备,地震数据采集设备地震仪器辅助设备机械（震源）设备野外设备(,3,仪器主机,仪器主机,4,地震数据采集系统的核心就是地震勘探仪器,这里就以遥测数字地震仪器为例简要介绍其结构、电路组成和关键技术等。遥测数字地震仪器由硬件和软件两大部分构成,硬件是完成数据采集的执行部件,软件是完成数据采集等的控制程序。软件一般包括采集程序、监控程序、诊断程序、现场处理程序和其它服务程序等,它们分别用来控制和管理地震数据的采集、系统的协调工作、故障的检测、采集质量的监视和其它服务工作等。硬件设备主要包括采集站、交叉站、电源站、电缆、中继站和主机等,它们依次完成地震信号从模拟到数字的采集、排列的管理、排列的供电、模拟信号的输入和数字信号的传送、数字信号与命令或状态整形和接力以及数据的整编与记录。,地震数据采集系统的核心就是地震勘探仪器,这里就以遥测数字地,5,环境噪音录制和地震信号的录制,环境噪音录制和地震信号的录制,6,目录,一、仪器主机,二、采集站、电源站、交叉站部分,三、电缆及辅助部分,四、检波器部分,目录一、仪器主机,7,408ULS:,No equipment on surface,FDU2S,FDU2S,FDU2S,LAULS,FDU2S,down 50 m depth,LAUX,CMXL,PRM,Tape,drive,408UL QCs,408ULS:No equipment on surfac,8,地震数据采集流程,地震数据的采集过程从时序上看是一个开环链路数据接力传输流程,即从炮点能量激发开始仪器便进入采集状态,此时地震波经检波器输入到采集站,地震数据就经由每一个相关环节源源不断地传到主机并记录磁带直到完成整个记录长度,其基本流程关系如图1 所示。,地震数据采集流程,9,使用采集站的优点,（1）电缆的芯数减少，减轻了野外工人的劳动强度；（2）电缆传输的信号是数字信号增强可靠性提高了抗干扰能力；（3）采集站同时又可作为转发器，形成接力传输的形式，不断恢复原信号的大小；（4）便于无线电传送，可以去掉采集站与采集站之间的电缆连接线，这样更方便野外施工。,使用采集站的优点,10,前放,（放大模拟地震信号，提高抗干扰能力）、,前放增益：,地震信号强度很弱，检波器输出的电信号一般为微伏级至毫伏级左右，若这一信号直接送至A/D 转换，其结果将带来以下几个问题：,由于信号幅度小、A/D转换精度低。,由于信号整体幅度较小，势必使A/D转换器的高位均为0，不能充分利用24位A/D 转换器(实用20 位)资源。,也将损失相当部分的小信号，降低了信号的动态范围,采用线性提升整个信号幅度的方法，使A/D 转换器输入信号的最大幅度略小于满标称幅度范围(目前仪器A/D转换器的参考电压一般为2.5V-4.5V)。最大限度地提高信号的转换精度和最大限度地保证所记录信号的动态范围。,注意：一方面由于地震信号很微弱，在送到A/D转换以前，必须进行放大，以满足仪器的最小输入，从仪器本身的噪声中提取出来；另一方面，一些干扰波的幅度很大，当上面附加有有效信号时，如果放大的倍数太大，则会超出A/D的最大值导致溢出。因此选择前放增益需要考虑当时的施工情况。,另外为防止野外可能出现的雷击破坏情况，在前置放大器前端信号入口处加入电压抑制放电管、共模滤波器等电路以保护采集电路。,采集站的基本原理,前放（放大模拟地震信号，提高抗干扰能力）、采集站的基本原理,11,采集站的基本原理,滤波、多路转换开关,（在一个采样间隔依次对每道采一次样），采样间隔，采样定理，过采样，,主放,（瞬时浮点放大IFP）-放大的是已经离散化的地震子样，最高位码权值4096MV，最低位码权值0。5MV，主放都能选择一个四进制三位码表示的增益把子样放大到A/D转换的满量的16%-87%之间。这就是对子样的规范化，大大提高记录精度。他是在指令对增益控制电路、增益比较器电路完成的。,A/D转换,将14个差2倍二进制权值电压依次与子样电压比较，大于为1，反之为0。每个一个地震子样是由主放和A/D完成输出。由4位阶码和15位尾数构成的浮点数。,写寄存器、读寄存器、逻辑控制器、极性检测器、格式编排。,以及转发器等构成。,采集站的基本原理滤波、多路转换开关（在一个采样间隔依次对每道,12,408采集站工作原理,技术就是 24 位A/D 转换的核心技术,它与以往的采样保持再用标准的参考电压作逐位比较的原理绝然不同,它是以时域分辨率来实现幅度分辨率,也即以远高于奈奎斯特频率的速度将模拟信号调制成简单的数字信号,再经高速数字抽取滤波器实现去假频功能和24 位样点信号。,408采集站工作原理技术就是 24 位A/D 转换的核心,13,408采集站工作原理,采集站主要由六大功能电路组成：,（1）传输电路（,To Line Plug,）（2）电源电路(,POWER SUPPLY,),（3）模数转换电路(,SIG DEL,)（4）采集站接口电路(,FDU INT,),（5）采集站数据通讯电路(,FDU COM,)（6）EEPROM,电源电路,输入滤波电路,P2,P1,模数转换电路,检波器接入口,T1,T3,T4,T2,FDU INT,FDU COM,电源电路,408采集站工作原理采集站主要由六大功能电路组成：电源电路输,14,电路板五项功能,电源电路,_为模拟部分提供,6.3,伏电压和数字部分提供,3.7,伏电压,采集站接口电路,信号的整形，产生两路使系统同步的相位同步逻辑信号,采集站数据通讯电路,与电源站的通信，数据处理：完成数据的抽取,模数转换电路,模数转化，也包括来自电源站或交叉站指令的DAC数模转化（用以测试）,EEPROM,由采集站串行通信部分控制，包含有采集站地址信息，校正参数,电路板五项功能,15,通过,传输电路,接收来自电源站或交叉站的命令，将检波器拾取的信号首先经过,输入滤波电路,完成第一级滤波，然后进入,模数转换电路,，将采集到的模拟信号转换成数字信号，经,数据通讯电路,整理，最后将数字信号经,采集站接口电路,传送到下一个电源站或交叉站，同时,采集站,内部装有,测试信号源,以供其进行自测。,通过传输电路接收来自电源站或交叉站的命令，将检波器拾取的信号,16,电源站、交叉站,电源站、交叉站,17,电源站,Laul或lauls,电源站是把直流12v通过升压电路产生48v通过鬼对技术接入的排列中。,作为数字接口一方面，laul解释来自主机的命令，传递采集参数，使采集与TB同步。另一方面，laul从fdu收集数据，并进行抽取滤波和数据压缩。Laul把采集数据发送到laux，进一步再发到主机。,电源站Laul或lauls,18,CSU交叉站,受主机系统控制，具有存储功能的信号分配器，有两种工作方式（1）即采集数据前主机系统发出指令给CSU，主机系统与各采集站沟通；（2）采集数据时，CSU负责对所有采集站进行数据采集。所以CSU的内部信号既能沿侧线纵向传输，也能横向送到主机系统。,CSU交叉站受主机系统控制，具有存储功能的信号分配器，有两种,19,电子设备的年月检,电子设备的年月检,20,408采集站年检项目及指标,Distortion,Noise,CMRR,Gain,Phase,Crosstalk,g1,g2,g1,g2,g1,g2,g1,g2,g1,g2,g1,g2,1,-103,1.4,0.35,100,-11,-2020,110,2,1,0.25,4,0.7,0.18,0.5,2,0.5,-1.51.5,-2525,0.25,16,4,-33,-3030,408采集站年检项目及指标DistortionNoiseC,21,目录,一、仪器主机,二、采集站、电源站、交叉站部分,三、电缆及辅助部分,四、检波器部分,目录一、仪器主机,22,地震电缆种类,地震电缆以传输方式可分为模拟电缆、数传电缆、光导纤维电缆；,以使用范围可分为陆地电缆和海上电缆。,模拟电缆：就是采集的地震信号以模拟形式传输给采集站。如BOX电缆（海上电缆）。,数传电缆：就是采集的地震信号以数字的形式，在采集站之间及采集站与仪器之间进行传输。如SN388（陆地）、SYSTEM-II（陆地）、408USL（海上）。,1、模拟电缆的特点：是每个地震道占用一对导线传送地震信号，传送的是模拟信号。导线越长，模拟信号衰减得越厉害。导线的芯数根据采集站所接收的道数决定的。每对芯线绞合前行，目的是获得相应长度的工作电容。,BOX电缆：有4对绞合线，内部含有阻水剂（适于水中使用），和卡夫绒拉筋（抗拉力强），全长220米，道间距55米，每道用防水性BOX抽头引出，原装BOX电缆抽头前有一制动块，以便海中使用时拴锚，固定电缆。,2、数传电缆的特点：是电缆拥有相应地震采集道的同时，还拥有控制线和数字信号传输线。每对线都是以绞合形式存在，绞合的均匀度与电缆的工作电容和传输速率有关。电缆内部有塑料管拉筋，无阻水剂。,地震电缆种类地震电缆以传输方式可分为模拟电缆、数传电缆、光,23,30米8-8,55米8-4,110米,75米8-8,3米,55米8-8,75米8-4,450米,2米,电缆的种类,408ULS仪器数传电缆多达10种.,仪器野外设备-,各种电缆,30米8-855米8-4110米75米8-83米55米8-8,24,Single sensor,110m max.,or H,G,or H,G,FDU2S,14 mm,Transmission pair,Conductor,Geophone pair,408仪器110米电缆的结构图,Single sensor110m max.or HGor,25,408ULS电缆（110米）：,包括3对直通线和2对本道线。3对直通线为1对电源线（1、8），2对数传和命令线（2、3；6、7），每对都是交叉直通的。两个大线插头分别与1个本道相通（4、5）。本道抽头为防水性抽头，电缆内部含阻水剂，高强度卡夫绒拉筋，适于海中使用。传输速率为8.960MB/S。,408ULS电缆（110米）：,26,电缆的指标：,电缆测试除了测试其通断性外,更主要测试其数传特性,如线对间的工作电容、特性阻抗、传输衰减、近端串音(数传线对间的抗干扰能力),线间漏电电阻、线间短路等。,电缆的指标：电缆测试除了测试其通断性外,更主要测试其数传特性,27,408uls单检110m电缆主要参数,重量：12.5kg,长度：110m（27.5M+55M+27.5M）,8MHz时工作衰减：小于5.1dB/100m电源线通断电阻：3,数传线通断电阻：8,检波器线通断电阻：3.3,线间和对地绝缘电阻：,特性阻抗值：1-,408uls单检110m电缆主要参数,28,电台、gps、爆炸机等辅助设备,电台、gps、爆炸机等辅助设备,29,爆炸机、震源、气枪设备,要求同步,爆炸机、震源、气枪设备要求同步,30,目录,一、仪器主机,二、采集站、电源站、交叉站部分,三、电缆及辅助部分,四、检波器部分,目录一、仪器主机,31,地震检波器,一、地震检波器定义,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，它是地震仪器野外数据采集的关键部件。,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，称为检波器串。,4、三分量（3-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。,5、双检（2-C）：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。,二、地震检波器分